直扩水声通信机的码同步技术研究

为了降低扩频码同步技术对硬件的依赖,提高水声通信机的性能,对传统直接序列扩频码同步技术进行了一些改进。扩频码同步技术包括码捕获和码跟踪两个阶段,在码捕获阶段,采用双倍补零法扩展接收信号与接收机本地扩频码序列,使两者满足基二快速傅里叶变换运算的要求;在控制逻辑部分采用蓄水池抽样算法来确定范围内载波频偏值的计算顺序,无需按照固定顺序遍历范围内的载波频偏值,从而减少了计算量。在码跟踪阶段,采用了全时间超前-滞后非相干相关同步跟踪回路,采用双Δ值延迟锁相环的设计,扩大了跟踪范围,降低了失锁概率。最后基于DSP平台实现了直接序列扩频水声通信系统,该系统通过了水箱实验环境的测试。     

高动态接收机的多普勒频偏捕获新算法

为了解决高动态接收机长时间信号累积导致的能量扩散问题,提出一种基于迭代搜索范围校正的多普勒频偏捕获新算法.根据接收信号连续性特点,首先,单次校正算法利用前两个累积周期内的估计结果来校正第3个累积周期内估计结果的搜索范围,并分析了搜索范围大小对捕获概率的影响;然后,迭代校正算法采用一种多个单次校正级联的方式来逐步缩小多普勒搜索范围,从而进一步提高多普勒捕获性能并得到捕获概率的上界值.仿真计算结果表明,该算法可以通过校正搜索范围来提高多普勒捕获概率.     

利用沃尔什码扩频的MC-CDMA系统频偏估计算法

针对多载波码分多址(MC-CDMA)系统上行链路存在的多用户载波频偏问题,提出了一种利用沃尔什码进行扩频的载波频偏估计导频算法．该算法使用全1的沃尔什码作为专用扩频码,对频偏待估计用户的两个相同导频符号进行扩频; 在接收端,利用导频的专用扩频码码片与信息符号的扩频码码片不同的均值特性,得到频偏待估计用户的导频接收信号的近似成分,并从中利用辐角值提取方法得到载波频偏估计值．仿真结果表明: 在频率选择性衰落信道下,与基于信号子空间分解的自适应训练序列(ATS)算法相比较,该算法降低了计算复杂度,而且频偏估计的性能也很接近ATS算法,适用于系统在信息数据发送的过程中需跟踪频偏变化的场合．     

最低限度通信中多普勒频偏估计算法

针对最低限度通信中多普勒频偏估计范围不足、估计精度较低的问题,提出一种改进的基于相关FFT的直扩信号同步捕获算法.该算法通过补零运算提高算法的估计精度、采用正交扩频序列优化算法的性能.数值分析表明,在低信噪比环境下,改进后的算法能够以较高的精度捕获较大频偏.     

基于单频信号频率估计的载波频偏估计算法

在前向载波频偏估计中,为扩大捕获范围,提高估计精度,在最大似然准则的基础上,给出了一种非数据辅助的前向载波频偏估计算法。该算法利用由自相关函数估计频偏等效为在噪声中估计复单频信号频率的思想,将基于傅立叶变换的复单频信号频率估计方法应用到载波频偏估计中。对于2π／M旋转对称星座,该算法的估计范围扩大到了±1／2MT,并且具有较高的估计精度。计算机仿真结果给出了该算法在估计精度和估计范围方面的性能。     

深空通信中高动态多普勒的联合检测算法

针对深空通信中的低信噪比环境,提出了一种高动态多普勒频偏捕获的联合检测算法.利用3个码元累积周期来缩小搜索范围,从而提高多普勒频偏的捕获概率.为了得到捕获概率增量的闭式表达式,研究了搜索范围对捕获概率的影响.理论分析和仿真结果表明,在同时存在极低信噪比和高动态多普勒频偏的条件下,该算法能有效地提高捕获概率和减小捕获误差.     

基于频域符号相关的北斗信号捕获新算法

北斗导航信号中NH码会导致北斗导航信号的捕获概率降低和捕获时间的增加。为了实现对导航信号的快速捕获,在不进行码剥离的条件下提出了一种基于PMF-FFT结构的频域符号相关算法。该算法首先对接收到的北斗导航信号进行部分匹配滤波(PMF)和FFT,其次,对各个码相位对应PMF-FFT输出结果进行频域符号相关处理以消除符号跳变的影响,从而实现有符号跳变下,北斗导航信号的快速捕获。仿真结果表明,在相同的虚警概率和检测概率下,文中所提出的算法相对于PMFFFT算法和PMF非相关积分算法分别有1.8 d B和1.5 d B的灵敏度提升。     

GPS精频捕获算法的实现

为了提高GPS软件接收机信号捕获的载波频率分辨率。在基于FFT的快速并行码捕获算法中．利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差来获取更高的频率分辨率。实验结果表明,该算法在不增加捕获时间的基础上确实提高了载波频率分辨率,捕获快速准确,为后续信号的跟踪环节提供了有利条件。     

连续相位调制的定时-频偏联合估计方法

针对连续相位调制信号的同步问题,研究了一种定时-频偏联合估计算法.算法分3步实现：(1）对接收基带信号差分并平方,得到四阶非线性变换值;（2）求其二阶统计量;（3）基于该统计量联合估计定时偏差和载波频偏.通过改变载波频偏值及参与二阶统计量计算的符号数,对定时同步及频偏估计性能进行研究.在加性高斯白噪声信道及Rice慢衰落信道下分别进行仿真.加性高斯白噪声信道仿真表明,算法在载波频偏达到15%符号率条件下仍有出色同步性能,当参与估计的符号数等于64时,定时偏差和频偏均方误差分别达到10－6及10－5以下;低信噪比不影响算法定时恢复性能.Rice慢衰落信道仿真表明,算法具有一定的抗衰落能力,适当改变Rice信道模型参数能提升其性能.算法采用非数据辅助方式及前馈结构,同步捕获快速,实现简单,适合于突发通信.     

猝发式直扩系统载波捕获技术研究

为了解决猝发式直扩系统中大频偏情况下信号载波的快速捕获问题,该文提出了一种集扫频、匹配滤波器和FFT频率估计技术相结合的快速载波捕获方案.在理论上对该方案进行详细分析后,基于MATLAB平台进行算法仿真验证.结果表明,该方案可以满足系统设计要求,具有较高的实际应用价值.     

基于三次样条插值的GPSC/A码快捕精频算法研究与仿真

提出了基于三次样条插值和缩小多普勒频移步进值相结合快捕精频的新方法。该方法在基于FFT循环相关捕获算法快速粗捕初始码相位和载波频率,以及利用输入信号在短时间内两个不同时刻的相位差的方法得到载波精频的基础上,将三次样条插值和缩小多普勒频移步进值相结合,使捕获得到循环相关峰值更加接近最大值,进一步得到了最终的精细频率值。通过对仿真产生的数据结果进行了分析和验证,结果表明提出的精细频率方法能够使频率精度达到±2Hz,证明了该结合算法的精确性和可行性。     

结合遗传算法与启发式搜索的卫星频谱资源动态规划

为了提高蜂窝式卫星移动通信的通信质量和频谱使用效率,必须对各波束载波频率的选取进行合理规划.为此,将频谱资源动态规划问题形式化,提出一种基于遗传算法和启发式搜索的频谱动态规划算法,综合考虑同频复用距离、波束分组类约束、动态变化的可用频谱资源、用户业务频谱需求等,动态地将可用频谱资源分配至各波束,以最大效用地利用卫星频谱资源.     

一种基于盲源分离的直扩信号载频检测算法

在复杂的背景噪声中检测直扩信号并估计参数是信号处理研究的难点课题之一,在接收端如何降低高斯噪声等背景噪声的影响成为急需解决的问题.这里提出了一种基于盲源分离的直扩信号载频检测算法,采用独立分量分析的高阶累计量算法将直扩信号从包含高斯噪声的背景中分离出来,然后采用边带相关算法估计载波频率.该方法不需要知道混合矩阵,不需要做预白化处理.计算机仿真结果证明了算法的有效性.     

基于卷积神经网络的高性能5G下行同步算法

为解决第5代移动通信系统(5G)下行同步在低信噪比和大频偏环境下成功率低的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的同步信号块(SSB)检测算法及改进的混合相关同步算法。在无先验信息的情况下,利用最大自相关准则和循环前缀的特性对无线信号进行分段,生成数据集。在此基础上,构建了适用于检测承载SSB信号片段的CNN,对任意一个SSB进行检测,实现了SSB目标区间的快速定位,减少了相关过程中的搜索范围。进一步使用改进的混合相关算法,在目标区间完成主同步信号定时同步及频偏估计。仿真结果表明,所提算法具有良好的SSB检测率和定时同步性能,能够有效抵抗噪声和频偏的影响。     

存在载频误差下的多普勒频移定位算法

针对非合作环境下目标辐射源信号载频估计存在误差的问题,提出了一种基于多普勒频移的无源定位算法。该算法充分考虑目标辐射源信号载频估计误差的影响,推导了在存在载频估计误差下的克拉美罗界(Cramer-Rao lower bound,CRLB),并将该算法与忽略载频估计误差的算法进行比较。仿真实验发现,在存在载频误差的情况下,即使对于CRLB的影响只是1.5 dB左右,但若在目标定位时忽略该影响因素,会导致定位精度急剧下降。当忽略载频估计误差的算法开始偏离CRLB时,该算法仍能达到CRLB,且当噪声增大近40 dB后,才开始偏离CRLB。证明该算法具有较强的鲁棒性,且定位精度较高。     

改进型双频相关的整周模糊度单历元解算算法

双频相关法根据双频载波相位测量值之间的相关特性,通过构造模糊度误差带实现了对整周模糊度的快速解算．但由于该算法需要提前设定伪距测量精度,易导致模糊度真值漏搜或者误差带筛选效率下降．基于此,提出了一种改进算法：首先利用基线长度与观测向量信息构造双差几何相关模型,从而定量解算整周模糊度搜索范围;随后分析了模糊度搜索空间稀疏性与载波相位波长、误差带带长、误差带带宽之间的相互关系;最后采用宽巷整周模糊度作为误差带坐标系的横轴,以进一步增强搜索空间稀疏性．多次试验结果表明,在单历元情形下,改进算法的单维模糊度平均筛选效率提高85.71%,平均解算耗时缩短至原先的0.46%,成功率由95.28%提高至99.78%,有效地提高了模糊度解算的快速性与可靠性．     

一种基于伪频偏的载波恢复算法

推导并分析了频偏、相偏对通信系统的影响，提出了一种新的基于伪频偏概念的载波恢复算法．该算法首先估计大频偏范围内可能的几个频偏值，然后去除其中的伪频偏，最终得到真实的频偏值．以达到纠正大频偏的目的．该算法同时还利用一种快速相偏估计方法对相偏进行了估计和校正．仿真表明载波恢复算法运算量小，能够实现快速恢复载波．     

短突发传输系统的联合导频和迭代译码载波同步简

Considering the low estimation accuracy and small synchronization range of carrier synchronization algorithms in low signal to noise ratio (SNR) for short burst communication systems, a joint pilot and iterative decoding soft-output carrier synchronization algorithm is proposed. Firstly, the received pilot sequence is extracted and modulation is removed, with the modulation-removed signals made cross-correlated. Then the summation of all the correlation values is used to perform initial carrier parameters estimation. Secondly, the pilot sequence is reused with the soft-output information based on the extended Turbo decoder to obtain fine frequency and phase estimation values. Theoretical analysis and simulation results show that the coarse estimation algorithm can satisfy the requirements of the frequency estimation range and estimation accuracy, and preamble-middle pilot placement is optimal for a certain length of the data frame; The turbo decoder can obtain more reliable soft-output information with small residual frequency offset after initial coarse synchronization when the normalized frequency offset is less than 1.5×10^-3, with the joint pilot and soft-output of the decoder used to estimate fine carrier parameters, which can make the turbo code achieve optimal BER performance.     

OFDM系统中一种改进的频偏估计算法

针对正交频分复用系统中载波频偏降低系统性能的问题,提出了一种改进的频偏估计算法。改进算法使用一个简单的复训练序列,可以有效的在时域中估算小数倍频偏,在频域中估算整数倍频偏。仿真结果显示,改进后的频偏估计算法比Schmidl&Cox算法信噪比损失降低了1.5dB,比P.Moose算法降低了2.5dB。能够有效的提高频偏估计的准确性,且在低复杂度的情况下提供了较大的频偏估计范围。     

IEEE 802.20 OFDMA系统的上行接入同步算法

针对IEEE 802.20正交频分复用接入（OFDMA）工作模式,提出并比较了2种简单有效的上行接入同步算法：时域算法和频域算法,分别利用了时域和频域相关特性.2种算法均包含符号定时估计、载波频偏估计和发送功率估计.时域算法利用时域自相关、互相关运算和自适应门限来检测接入信号.时域算法的优点在于相关窗长度可以灵活调节.频域算法由于分离了接入子载波和数据子载波,接入信号受到的数据干扰小,比时域算法更为精确,且计算量更小.仿真结果表明,2种算法均在低信噪比、多个接入用户的情况下性能良好,具有较高的鲁棒性和检测效率,是适合于IEEE 802.20及其他OFDMA蜂窝系统的高效上行接入同步算法.