采用多相关峰值的PN码频域匹配滤波捕获实现方法

现有的伪噪声(PN)码捕获算法大多是基于相关峰值进行门限判决,而捕获性能依赖于门限实时估计的正确性。针对这种情况,该文提出了一种利用多次PN码相关峰值位置间的相互关系进行判决的算法,避免了对信道噪声的实时估计,并给出了基于频域匹配滤波的实现方法和算法复杂度分析,推导了所提算法的检测概率和虚警概率,并且使用计算机仿真验证了推导结果的正确性;结果表明,所提算法避免了噪声估计的开销,增强了PN码捕获的鲁棒性,提高了捕获性能,适合工程应用。      

一种CDMA2000系统的PN码初始捕获算法

文中依据CDMA2000物理层标准,提出了一种针对移动台下行同步的伪噪声（PN）码相位捕获算法。本算法利用部分匹配滤波（PMF）后进行快速傅里叶变换（FFT）实现对PN码相位的可靠捕获,可以应用于有较大的频率偏移和较低的接收信号导频信噪比（Pilot Ec／N0）的环境下。并进一步对算法进行了性能仿真验证,仿真结果证明了本文算法相对传统差分算法有更好的捕获性能。     

扩频系统中PN码平方律捕获检测性能的闭合形式统计分析

对于任何一种扩频PN码捕获系统来说,捕获性能在很大程度上取决于检测概率P_D和虚警概率P_(fao)在常用的平方律PN码捕获检测器中,P_D和P_(fa)的准确值可由相关器输出信号的概率密度函数(pdf)来估计.这篇文章提出用一种抽样数据方法来导出pdf.结果发现,对于码同步时,pdf是非中心X平方(Chi-square)分布,然而,对于码非同步时,pdf是中心X平方分布.利用这些分布,用广义的Q函数导出了P_D和P_(fa)的闭合表达式.这些结果对研究扩展频谱的工程师在系统设计中调整各种临界参数是非常有用的.     

GPS接收机的自适应门限设定方法

针对GPS接收机中的信号捕获问题提出了一种新颖的判决门限的自适应设定方法,它在接收信号的信噪比大幅度变化的情况下也可同时保证捕获的虚警概率和检测概率在一定范围内稳定不变.与以往自适应门限设定方法不同的是,它不是基于传统的恒虚警概率判决准则,而是基于一种新颖的恒等效信噪比准则.因为只有当输出信噪比恒定时,才有可能在虚警概率恒定的同时也保证检测概率稳定,所以这个门限监测器的目的就是要通过非相干累加来实现累加后的等效信噪比的恒定.一方面,将自适应门限设置成实时估计的噪声能量的函数,从而保证超过门限的累加输出值一定能达到指定的等效信噪比.另一方面,检测样本数也是在自适应的调整,即累加时间会不断增加直到输出的非相干累加结果超过当时的门限值.所以,一旦判决为检测到信号时,这时的输出等效信噪比都是恒定的,因此检测概率和虚警概率都可保持稳定而无论当时的输入信噪比如何变化.     

认知无线电中基于SVD分解的频谱感知新算法

为了解决认知无线电中能量检测法在低信噪比下检测概率低的问题,本文提出了一种基于SVD分解的频谱感知算法。首先利用接收信号构造Hankel矩阵,通过SVD分解,将矩阵分离成信号空间与噪声空间,再将较小的奇异值置零,然后重构矩阵,从而提高接收信号的信噪比（SNR）。其次,将SVD系统输出信号功率对噪声功率进行归一化,把降低噪声功率转化成提高主用户信号功率。最后进行能量检测,以此来提高检测概率。理论分析和计算机仿真表明,在相同条件下,基于SVD分解的频谱感知算法与传统的能量检测法相比,检测概率显著提高;要达到相同的检测概率,对信噪比的要求也显著降低。      

一种利用压缩感知改进的PMF-FFT扩频捕获算法

为了实现直接序列扩频（DSSS）信号快速捕获的同时降低数据量和硬件资源消耗,引入了压缩感知理论改进部分匹配滤波-快速傅里叶变换（PMF-FFT）算法,提出了基于压缩感知改进的部分匹配滤波-快速傅里叶变换（CSPMF-FFT）算法。该算法将PMF-FFT算法与压缩感知理论相结合,先对信号进行稀疏性分析和压缩观测,然后从少量压缩观测值中重构信号,并利用输出的峰值信息估算信号的多普勒频移和码相位,从而实现捕获。理论分析和仿真实验表明,相较于PMF-FFT捕获算法,CSPMF-FFT算法能在成功完成捕获的同时有效地减少相关器的数目和FFT变换的运算量,从而降低系统数据量和硬件资源压力,为基于压缩感知的扩频信号处理技术研究奠定了基础。     

一种用于频谱感知的增强型能量检测算法

基于传统能量检测算法,提出了一种用于频谱感知的增强型能量检测算法,即利用对接收信号绝对幅度值的任意正数次方代替平方操作。在给定虚警概率时,理论推导出该算法在加性高斯白噪声信道中对随机信号的检测概率的闭合表达式。仿真表明,在不同信噪比条件下,与传统能量检测器相比,最优的增强型能量检测器能够体现出更佳的性能,尤其是在低信噪比情况下。     

无线噪声干扰下微弱通信信号捕获方法研究

在无线噪声干扰下通信信号的信噪比较低,难以实现对微弱通信信号的准确捕获,通信信号的检测性能较低,传统方法采用高阶谱检测方法进行噪声干扰下的微弱通信信号捕获,随着噪声干扰强度的增大,检测性能不好。提出一种基于微弱通信信号空间波达信号特征参量估计的无线噪声干扰下微弱通信信号捕获方法。首先进行了无线噪声干扰下微弱通信号的信号模型构建和通信信道分析,设计自适应匹配滤波器进行噪声干扰抑制,对滤波信号进行空间波达信号特征参量估计,实现对无线噪声干扰下微弱通信信号的准确捕获和检测,实现算法改进。仿真结果表明,采用该方法进行无线噪声干扰下微弱通信信号捕获的检测性能较好,对虚警干扰的抑制能力较高,提高对微弱信号的准确检测概率,展示了优越性能。     

弱相关非高斯环境下基于局部最佳检测器的伪码捕获方法

该文为解决弱相关非高斯噪声环境下的伪码捕获问题,提出了一种基于局部最佳检测算法的伪码捕获方法,将伪码捕获等价为假设检验问题,将弱相关非高斯噪声建模为一阶滑动平均SS噪声模型,利用局部最佳检测算法推导出弱相关非高斯噪声环境下的伪码捕获检测统计量,在此基础上对检测统计量进行了简化,给出了其实现结构,并与传统的伪码捕获方法进行了性能仿真对比,仿真结果表明该文所提出的捕获方法在弱相关非高斯噪声环境下检测性能有较大幅度的提高,且非高斯噪声脉冲特性越明显,所设计的检测器优势越明显。     

一种用于频谱感知的增强型能理检测算法

基于传统能量检测算法,提出了一种用于频谱感知的增强型能量检测算法,即利用对接收信号绝对幅度值的任意正数次方代替平方操作。在给定虚警概率时,理论推导出该算法在加性高斯白噪声信道中对随机信号的检测概率的闭合表达式。仿真表明,在不同信噪比条件下,与传统能量检测器相比,最优的增强型能量检测器能够体现出更佳的性能,尤其是在低信噪比情况下。     

基于噪声功率估计的抗窄带干扰接收机自适应PN码捕获技术

在存在强窄带干扰条件下,正确实现伪码捕获是抗干扰接收机的关键技术之一。变换域干扰检测与PN码捕获判决都需要估计接收机背景噪声功率,本文在变换域谱线幅度平方服从指数分布假设下,利用中位数估计理论对存在窄带干扰接收信号的背景噪声功率进行估计,实现干扰检测门限和PN码捕获判决门限的自适应设置。仿真结果表明,文中设计的检测装置可实现强窄带干扰、大动态范围接收机PN码的正确捕获。     

非衰落信道下基于DMF的伪码捕获性能分析

基于数字匹配滤波器（DMF）的PN码捕获电路具有较快的捕获速度,因此在扩频系统中已得到广泛应用,为了在高斯白噪声环境的非衰落信道下改善DMF捕获性能,对影响捕获性能的虚警概率和检测概率进行了推导和分析,进而计算出了平均捕获时间,最后做出了仿真和分析。     

Acquisition algorithm for BOC signals in high dynamic environment

As the synchronization of binary offset carrier (BOC) signals couldn’t be realized in high dynamic environment by traditional acquisition algorithms,an acquisition algorithm based on fractional Fourier transform (FRFT) and discrete polynomial-phase transform (DPT) was proposed.Firstly,the algorithm determined how to process the received signal according to the dynamic order obtained by the order operation.And then the acquisition was achieved by searching the spectral peak of the FRFT algorithm to obtain the estimation of dynamic parameters and code phase.Theoretical analysis and simulations show that the proposed algorithm eliminates the influence of second-order doppler shift rate based on original FRFT acquisition algorithm,which can successfully capture high dynamic BOC signals.The proposed algorithm further enhances the dynamic adaptability and anti-noise performance and has superior performance in detection probability and acquisition time in comparison with other algorithms.     

Degree of polarization detection: a dual‐polarized antenna based spectrum sensing algorithm for cognitive radio

A new spectrum sensing algorithm‐degree of polarization (DoP) sensing algorithm is proposed in this paper. By exploiting a pair of dual‐polarized antenna at the receiver, DoP of the received vector signal is estimated and utilized to detect the presence of primary users based on the polarization characteristics of electromagnetic waves. The dual‐polarized narrowband and broadband systems are both considered for DoP detection. In theoretical analysis, we derive the probability of detection, the probability of false and detection threshold of the proposed algorithm. It is shown that our algorithm overcomes the noise uncertainty problem. Considering the polarization‐sensitive channel impairments, the impact of polarization mode dispersion on DoP detector is discussed. This method can be utilized for various signal detection applications without requiring the knowledge of signal, transmission channel, and noise power. In simulations based on wireless microphone signals, by applying polarization information signal carries, DoP achieves a better detection performance than arithmetic‐to‐geometric mean detector, the maximum‐to‐minimum ratio eigenvalue detector, and energy detector with noise uncertainty. The simulations based on digital video broadcasting‐terrestrial signals are also presented, which may show the detection performance of the proposed method may be affected by polarization mode dispersion. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于噪声分布特性的脉冲信号自适应门限检测

通过分析数字脉冲信号幅度差分的概率分布模型,得到噪声的分布特性,并推导出用于脉冲信号检测的时域自适应门限。该门限可通过计算信号幅度差分绝对值的均值直接得到。该门限算法的第一个优点是门限值仅与噪声统计特性相关,与信号无关,可避免传统自适应算法中检测门限被强信号拉高,造成强信号附近的弱信号漏检问题;第二个优点是计算复杂度低,非常适合于实时性要求高而资源不足的现场可编程逻辑门阵列（FPGA）等硬件平台实现,为脉冲信号的实时捕获和后续的侦察处理提供支撑。     

冷启动环境下多卫星信号的联合捕获

针对冷启动环境下多卫星信号的联合捕获算法缺乏的问题,提出了一种复合伪码,部分匹配滤波结合快速傅里叶变换(PMF-FFT)以及频谱校正的捕获方法.该方法首先通过将不同卫星信号的伪码相加生成复合伪码,获得对不同卫星信号同时捕获的能力,然后将复合伪码和接收信号进行PMF-FFT运算,实现对多卫星信号的捕获,最后将经过FFT后...     

基于PWHT的LFM-PRBC雷达信号截获与特征提取

线性调频-伪随机二相编码调相复合调制雷达信号(LFM-PRBC)融合了两者的优点,弥补了单一信号的不足,是一种性能较好的低截获概率雷达信号,给传统雷达截获接收机带来挑战。提出了将周期Wigner Hough变换(PWHT)与相关检测相结合的方法,通过在信号的周期WignerHough域搜索峰值,检测复合调制雷达信号并实现其特征提取。通过理论分析和计算机仿真验证,该方法能实现高斯白噪声背景下低信噪比复合调制信号的截获与特征提取。     

智能天线辅助的PN 码同步捕获新方法研究

为有效解决强干扰环境下长PN 码的同步捕获问题,研究了基于自适应滤波器的PN 码同步捕获方法,给出了基于自适应滤波器权矢量范数的同步捕获判决准则,与传统的基于均方误差的判决相比,这种方法可以大幅提高判决的正确概率。在此基础上,研究了智能天线权值与PN 码同步联合捕获算法,并对其性能进行了计算机仿真验证,结果表明这种空时联合的捕获算法可以有效实现低SINR 环境下的长PN 码捕获。     

短波跳频系统信道的无源探测研究

基于短波跳频FH／QDPSK系统的FFT解调,提出了对短波信道特征－信号能量进行无源探测的方法,该方法利用在短波信道中的各频隙上检测到的信号能量分布来确定具有较高可通率的频段和频隙。根据数值模拟,给出了在信噪比为－10dBW-10dBW、平均噪声功率为－3dBW-10dBW时信号的平均检测概率和平均虚警概率曲线,为选择适当的判决门提供理论参考。     

基于平均相关和差分相干累积的微弱GPS C/A码信号精密捕获算法

针对弱信号条件下GPS C/A码捕获问题,提出一种基于平均相关和差分相干累积的码捕获算法。首先,引入相干能量最大值与第二大值的比值作为判决变量,仿真了各种捕获算法的虚警概率得到最佳的判决门限;然后,通过设置的判决门限获得不同多普勒频率偏差及信噪比条件下的检测概率;最后,比较了所提差分相干累积算法、相干非相干累积算法以及非相干累积算法的捕获灵敏度。仿真实验表明,在相同接收数据长度的情况下,采用差分相干累积算法比其他2种算法提高捕获灵敏度约2 dB。