基于数据辅助的CPM信号捕获与频偏估计算法

针对连续相位调制（Continuous phase modulation,CPM）信号同步问题,提出了一种基于给定导频符号的信号捕获和频偏估计算法。首先对由扩频码字组成的导频信号进行复数匹配滤波,将输出值取模,通过搜索峰值实现信号捕获。然后根据相关值对应的辅角利用最小二乘法实现频偏和初相估计,并分析推导了该算法在较低信噪比条件下的频偏估计范围和估计精度。仿真实验结果表明,频偏估计范围可达±0.25倍的符号速率,与传统伪码相关估计频偏算法相比,该算法估计精度高,在SNR为3.3 dB时频偏估计精度接近克拉美罗下界。     

基于FPGA的apFFT算法实现

全相位频谱分析(apFFT)是传统FFT的一种改进算法,能改善FFT的栅栏效应和截断效应,具有频谱泄露少、相位不变的特性.介绍采用FPGA器件实现apFFT算法,精度高于模拟式测量,并且适用性强、成本低,所得到的QuratusⅡ仿真结果与Matlab软件仿真结果一致.     

一种适应于IEEE 802.15.4k标准的高精度频偏估计算法

为实现基于IEEE 802.15.4k标准的长码字直接序列扩频系统(Direct sequency spread spectrum, DSSS)在低信噪比下的频偏估计,提出一种高精度、稳定的改进频偏估计算法。该算法在保证频偏估计范围的前提下同时利用相位和幅度信息对信号作有偏自相关和迭代,提高包含相位信息的序列的信噪比,然后对有偏自相关信号的各阶差分计算相位幅角并加权平均,克服了 Fitz方法在低信噪比下近似条件难以满足的缺点。实验结果表明该算法能在不缩小估计范围的同时实现极低信噪比下的精确频偏估计,估计精度满足IEEE 802.15.4k标准下接收系统对残余频偏的容忍度。     

基于SR-UKF的OFDM频偏迭代估计算法研究

对高速运动环境下多普勒效应引起的大载波频偏引起的载波间干扰进行数学分析,建立带频偏的非时变和时变频偏OFDM动态状态空间模型,提出了基于平方根无迹卡尔曼滤波（square-root unscented Kalman filter , SR-UKF）的频偏估计算法。将非线性状态估计思想引入OFDM频偏估计中,实现了对频偏的有效跟踪和估计。仿真结果表明,在大频偏、高阶调制下,SR-UKF频偏估计算法较自消除算法、最大似然估计算法具有更好的误码率性能;在收敛精度、稳定度和对信噪比敏感度方面,性能较扩展卡尔曼滤波算法均有所提升。     

基于FFT和长时延自相关函数的频偏估计方法

为了解决低信噪比条件下载波频偏估计中的估计范围和估计精度的矛盾,在比较分析现有经典估计方法的基础上,提出一种基于FFT和长时延自相关函数的频偏估计方法.该方法利用FFT进行粗略频偏估计以校正频偏,使得校正后的频偏落入到长时延自相关函数能够估计的频偏范围内,利用几个长时延函数得到的剩余频偏估计值进行加权得到精确的频偏估计值.此方法将频偏估计范围提高到数据速率的一半,保证了在大频偏时的低信噪比门限,同时它在整个量化频率范围内的性能平稳.通过仿真验证了该方法估计精度高、捕获范围大、以及性能平稳的特点.     

调频连续波太赫兹雷达近程测距精度提高算法

太赫兹雷达的波长短且带宽大,与微波、毫米波相比,易于实现很高的测距精度.采用调频连续波雷达测距,在差频信号进行频谱分析过程中,频谱泄露和栅栏效应影响其测距精度.该算法通过调整采样参数实现整周期采样,减少频谱泄露,通过峰值谱线和相邻谱线构成的梯度法估计频谱峰值中心频率,减小离散频谱间隔造成的误差,通过两步的校正提高测距精度.实验结果表明:该算法的测量精度误差与传统频率估计法相比有所降低,与直接采用FFT的方法平均提高了58.5％.     

基于时频联合的OFDM系统载波频偏估计方案及FPGA实现*

提出了一种完整的OFDM时频联合载波频偏估计方案。首先利用时域插入的CAZAC前导码进行符号粗同步和时域小数频偏估计,然后使用频域插入的连续导频对FFT解调后的数据进行整数频偏估计,最后使用相邻符号的连续导频对残余的相位误差进行跟踪,得到精确的载波频率同步。给出了算法各部分的FPGA实现框图和硬件电路实测效果。仿真结果表明,本方案可以对±N/2个子载波间隔内的载波频偏实施快速捕获与跟踪,估计精度达到10-3～10-4,具有很好的工程实用性。     

一种数据辅助频偏估计算法

针对以往频偏估计不能兼顾估计范围和估计精度的问题,在分析和比较已有算法的基础上,提出一种基于自相关函数的频偏估计算法。将接收到的信号与辅助数据的共轭进行相关计算,然后对得到信号的自相关函数进行邻位符号相除来展开相位,得到相位差分序列,利用该序列对频偏进行估计,再对频偏结果进行加权平均,理论估计范围可达到符号速率的50%。仿真结果表明,该算法在信噪比SNR≥-5 dB的条件下,能够实现估计方差接近克拉美罗界,解决了估计范围和估计精度相矛盾的问题。     

LoRa物理层同步及解调性能研究

针对现有的基于FFT的同步算法误差较大的问题,提出了一种优化的LoRa物理层前导码同步方法。首先,根据Chirp信号的时频转换特性,分别采用差分算法和插值算法对前导信号的归一化的小数频偏和小数时延进行估计,在此基础上采用基于FFT同步的联合估计算法对整数频偏和整数时延进行估计;之后,从理论上分析残余的同步误差对LoRa信号解调性能的影响。仿真结果表明,所提出的同步方案可以在相应信噪比极限下满足解调性能要求。     

基于PMF-FFT的高动态多进制扩频信号的捕获算法*

针对微弱高动态多进制扩频信号的捕获问题展开研究,提出了将PMF-FFT和功率谱累积平均相结合的捕获算法。该算法通过部分相关,得到反映多普勒频偏的带有噪声的正弦信号,然后对其作FFT变换,将功率谱累积平均,从而达到检测微弱信号的目的。给出了基于该算法的多进制扩频信号模型、捕获方案及性能分析,并在此基础上分析了部分相关器长度、FFT点数及累积次数对捕获性能的影响。在理论分析的前提下,通过计算机仿真验证了该方法的可行性。