遥测信号检测中多普勒影响及其补偿研究

采用帧头相关法可实现航天测控中低信噪比遥测信号检测,但目标的高动态特性将降低相关积累增益。为了解决遥测信号相关检测中多普勒频移补偿的难题,介绍了帧头相关检测的实现方法,分析了多普勒频移对检测峰值的影响,在对比多种补偿方法的条件下,提出了多路补偿的方案。仿真结果表明:所提方法能实现在低信噪比、高动态条件下调频遥测信号的多普勒频移补偿。     

OFDM系统中多普勒频偏估计技术仿真研究

研究了移动信道中的最大多普勒频移估计技术。分析了一种基于循环前缀的多普勒频移估计算法,该算法通过计算正交频分复用（OFDM）符号已有的循环前缀的相关函数来获得最大多普勒频移。采用广义平稳非相关散射下的多径时变瑞利信道模型,对各个算法进行了仿真试验,比较了各个算法的性能。仿真结果表明,利用多普勒分集技术,可以显著降低误码率,提高系统在移动环境下的性能。     

尾流气泡群的激光多普勒检测方法

提出了一种基于气泡群后向散射光多普勒频移谱特性的舰船尾流检测方法。利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对尾流区运动气泡群后向散射激光多普勒频移谱进行了理论模拟,分析了气泡数密度和速率分布对后向散射光信号多普勒频移谱特性的影响。在此基础上,利用差动型激光多普勒探测方法,实验研究了模拟尾流气泡群后向散射光多普勒频移谱特性,实验结果与理论模拟基本符合。研究表明,随着尾流中气泡数密度和速率分布范围的增大,后向散射光信号的多普勒频移谱的幅度、截止频移也随之增大。这证明了激光后向散射多普勒频移谱特性分析法可作为一种有效的尾流检测方法。     

基于数据样本方差的正交频分复用水声通信多普勒频移估计方法

针对正交频分复用(OFDM)水声移动通信易受时变多普勒频移影响的缺点,该文提出一种基于数据样本方差的多普勒频移估计方法。利用前序符号的信道估计值恢复当前符号的有效数据序列及其频域分集副本,计算分集副本与数据序列的比值并搜索该比值序列在不同多普勒补偿因子下的方差,选取方差最小时对应的补偿因子作为多普勒频移估计值,利用稀疏贝叶斯学习和判决反馈信道估计算法获得修正后的信道频域响应并传递给后序符号,实现对多普勒频移的实时跟踪。数值仿真验证了该方法的可行性和优越性,海上试验证明,该方法实现了基于无人水下航行器的OFDM水声移动通信,能够对时变多普勒频移进行有效估计。     

跳频信号互模糊函数相参积累时差和速度差估计方法

在运动多站定位场景下，宽带跳频通信信号的载频跳变会产生变化的多普勒频移，因此无法直接利用跳频信号的多个不同脉冲估计多普勒频率差，若仅估计单个跳频脉冲的时频差，则精度低而无法满足定位要求。针对此问题，提出了一种基于互模糊函数相参积累的宽带跳频信号时差和多普勒速度差估计方法。首先将宽带跳频信号的多普勒效应差建模为多普勒速度差，从而无需对多普勒频差进行估计，避免载频跳变对多普勒效应差估计造成影响，并建立了时变时差的时差和速度差信号模型。然后对各单跳信号的互模糊函数进行相位补偿以实现相位对齐，通过对相参积累后的互模糊函数进行时差和速度差的二维峰值搜索，可以得到多跳频脉冲信号初始时刻时差和速度差的相参估计结果。最后以Link16数据链信号为例对算法进行了仿真实验，验证了算法的正确性与精度优势。     

用于高动态目标探测雷达的相位编码脉冲压缩技术

为避免多普勒频移对相位编码信号脉冲压缩处理的影响,提出了利用已知脉冲编码序列对回波信号进行逐符号共轭点乘的脉冲压缩方法,将对齐的回波信号转换为单频信号,并利用傅里叶变换实现信号能量的积累。理论分析与计算机仿真表明,多普勒频移对脉冲压缩性能无影响。该方法适合于应用到对高动态目标进行探测的雷达系统中。     

自适应多普勒频移的二相码信号处理方法

针对二相编码脉冲压缩雷达的信号处理、航天测控系统接收机的解扩需求,在高动态大偏差多普勒频移的场景下,对载波频率搜索捕获的处理方法复杂、计算量较大、实时性较差等问题,本文提出了一种自适应多普勒频移的二相码信号处理方法,在单脉冲的脉内实时提取多普勒频移同相信号及正交信号的波形,并且生成4个片段信号,根据各信号之间固定的时序关系,去除多普勒频移对基带信号的调制,恢复原始基带信号,进而实现脉冲压缩及接收机解扩。MATLAB仿真验证了有效性和可行性。该方法实现简捷、计算量小、实时性好、硬件资源少,对现有相关信号处理领域有一定的指导意义。     

高速移动环境下的LTE随机接入前导码检测

文章验证了ZC序列良好的性质，并根据高速移动环境下多普勒频移对CS—ZC序列的影响，改变循环移位ZC序列生成，在已有的检测算法基础上利用综合相关窗检测的方法对受限循环移位ZC序列进行检测，并验证其虚警概率和漏检概率与低速环境下的性能基本一致，有效地规避了多普勒频移对循环移位序列的影响，满足LTE系统性能要求。     

2FSK扩频系统中多普勒频移容限扩展的一种方法

在高动态扩频通信系统中,多普勒频移会导致匹配滤波器输出相关峰值降低而影响伪码的捕获。在分析相关峰所受多普勒频移影响的基础上,提出了一种扩展2FSK扩频通信系统的多普勒频移容限的方法,即适当缩短相关累加时间,伪码捕获和数据解调时采用相关累加与非相关累加相结合的方法。该方法可有效降低FSK扩频系统中相关峰对多普勒频移的敏感性,使多普勒频移容限得到较好的扩展。     

船舶航行辐射噪声的多普勒效应仿真

通过分析、比较已有水声信号多普勒频移仿真方法，针对船舶航行辐射噪声提出一种能够适应声源和接收者相对径向速度变化的、计算效率较高的水下宽带噪声信号多普勒效应仿真方法。仿真实验结果显示，该方法使船舶航行辐射噪声信号频域各分量的频率随着相对径向速度的变化呈现出不同的多普勒频移量，使得船舶航行辐射噪声信号的仿真达到了更高的逼真度。     

复杂环境下直扩信号侦察技术

侦察设备和目标存在径向速度变化导致接收信号存在多普勒频率变化,这将导致常规方法无法完成直接序列扩频信号(Direct-Sequency Spread Spectrum,DSSS)侦察。针对该情况研究了多普勒频率变化对常规检测方法的影响。提出一种针对多普勒频率变化时的直接序列扩频信号侦察技术,新技术消除了多普勒变化带来的影响,恢复了直接序列扩频信号的周期特征,能够在复杂环境低信噪比情况下完成直接序列扩频的检测和参数估计。理论分析和仿真验证表明该方法具有运算量小、精度高和易于硬件实现的特点。     

低轨卫星扩频信号分析方法

针对低轨(LEO)卫星高速运动引起的多普勒频移,分析了低轨卫星直扩通信信号的扩频参数侦察技术,提出了基于分段累积相关的伪随机(PN)序列周期估计方法及PN码字、PN码初始相位、多普勒频移三维空间搜索方法。理论推导和实践证明,该方法不需先验知识,可通过FFT实现快速计算,运算复杂度低,可对低轨卫星扩频信号参数进行有效侦测。     

直扩系统时变单音干扰抑制的新方法

针对直接序列扩频通信系统中的时变单音干扰,提出了一种频域干扰估计时域对消的新方法。在系统中,将干扰信道建模为时变衰落信道。该算法首先在频域对时变单音干扰信号参数进行估计,然后对时变单音干扰进行重构和对消,推导了理论误码率公式。理论分析和仿真结果表明,该算法性能由干扰功率和多普勒频移等因素决定。在频率选择性衰落信道下,当信噪比为20dB,扩频增益为16,干扰信道多普勒频移为100Hz时,该算法可以抑制20dB(干信比)的单音干扰。      

直扩信号的相关函数包络检测法

针对未知DS/SS信号的存在提出了一种基于自相关理论的快速检测方法,可以在低信噪比条件下将扩频信号从噪声环境中检测出来。同时该方法还可以较为准确地估计出直扩信号的伪码周期。给出了相关函数的包络峰值提取法理论分析,建立了相应的实验仿真系统并进行了性能测试,能够在较低的输入信噪比下良好地工作。     

直扩信号的深度盲检测方法研究

提出一种基于四阶累积量切片和非线性滤波的直扩信号盲检测算法,新方法充分利用四阶累积量能有效提取直扩信号谐频分量的特性,结合了非线性滤波能深度抑制背景噪声的优点,极大降低了直扩信号的检测和参数估计的门限。理论分析和仿真试验表明,新算法可以实现在超低信噪比下DSSS/BPSK信号的检测和扩频码周期的精确估计,具有计算量小、检测概率高的特点,易于工程实现。     

Suppression of Time-varying Multi-tone Interference Based on Frequency Domain Interference Detection

Existing active multi-tone interference (MTI) suppression methods used in direct sequence spread spectrum (DSSS) consider the interference to be time-invariant. However, in most practical scenarios, the interference is time-varying. These conventional analytic models cannot be directly applied to current realistic systems with time-varying interference. Hence, in this paper, we propose a novel approach based on frequency domain interference detection to suppress MTI experiencing a time-varying fading channel. Our approach operates in two steps. Firstly, we calculate the interference decision threshold by the probability of false alarm based on the Neyman-Pearson (NP) criterion. Secondly, we consider that the frequency bin is corrupted by interference, and the corresponding point is set to zero if the magnitude of the received signal exceeds the threshold. The simulation results demonstrate that our proposed method can mitigate time-varying MTI effectively, and can approach the interference-free performance limit over practical ranges of interference power levels and mobility levels.     

Doppler-shift correction for a UQPSK satellite modem

The paper describes a novel development of a previously described technique for the measurement and correction of the Doppler shift (frequency offset) in a received UQPSK signal that has been transmitted over a satellite link. The satellite is here assumed to be in a non-geostationary orbit, so that it introduces a large and time-varying Doppler shift into the transmitted data signal. Correction of the Doppler shift must be achieved as soon as the satellite rises above the horizon and with no prior knowledge at the receiver of the transmitted data. Furthermore, under the given conditions, the signal/noise ratio can be very low and the Doppler shift very high. A non-data-aided technique has therefore been selected, capable of operating under seriously adverse conditions. Results of computer-simulation tests are presented to measure the time taken to correct an initial Doppler shift of 5 kHz in the received UQPSK signal, at low signal/noise ratios.     

一种基于相关运算的快速码捕获方法

在多普勒频偏很大的情况下,传统的捕获方法往往耗时很长。传统的捕获方法是直接对采样信号进行FFT变换。提出了一种基于信号相关值的FFT快速捕获方法,该方法结合了直扩系统的信号特点和数字信号处理技术,通过对多个子相关器输出值进行FFT变换,同时测量多个多普勒频偏估计预值,并依据峰值最大所对应的频率估计值对本地载波频率进行调整。而且该方法为全数字方法,可以用FPGA、DSP等处理芯片方便地实现。最后给出了计算机仿真结果,并根据仿真结果分析了该方法的平均捕获时间,其性能优于传统的捕获方法。     

适用于突发直扩信号盲检测的改进算法

提出一种改进的基于循环谱特征量的突发直扩信号盲检测算法,该算法重点研究了检测特征量的构造和信号起止点的判决问题。首先分别计算循环频率α=0截面的方差值和α=fc邻域内多个截面方差值的平均,并以两者差的绝对值作为特征量,然后分别设置信号和噪声的特征量集实时跟踪信号与噪声的变化,以自适应调整信号起始点和终止点的判决门限,准确捕获信号的起止点位置,最终实现信号的正确检测。仿真结果表明,改进算法稳健性好,判决精度高,在信噪比为-5dB时其检测概率可达90%以上。