基于车载信息的多普勒频移估计方法研究

列车高速移动带来的多普勒频移问题增大了无线通信系统的误码率。经典Fitz估计算法已经无法适应高速环境下频偏大且变化速率大的特点。提出基于车载信息的多普勒频移估计方法,首先推导列车在不同行驶条件下的多普勒频偏公式,然后获取实时车载信息估计出多普勒频偏,最后结合改进Fitz估计算法进行第二次精确估计。通过构建无线信道传输误码率的仿真模型,利用matlab的simulink工具箱对列车行驶过程中误码率进行仿真。结果表明联合估计算法可以精确、实时估计列车高速移动带来的多普勒频偏,并且间接地增大了改进Fitz算法频偏估计范围。     

基于ESPRIT谱估计的GPS多普勒快速捕获

本文针对解扩后GPS信号的特点.提出利用ESPRIT谱估计方法估计多普勒频偏,从而实现GPS多普勒频偏的快速捕获的方法,论文首先分析了频域相关快捕方式下多普勒的快速捕获原理给出了平均捕获时间,对利用ESPRIT算法估计GPS多普勒进行了仿真研究,并和ARMA参数模型法、FFT法进行了对比,仿真结果证明ESPRIT谱估计方法在一般GPS信号信噪比下可以获得高精度,高稳定度的多普勒估计,并且计算量比FLL小.该方法能有效地减少GPS多普勒的捕获时间.     

基于波形匹配的星载AIS信号检测

在星载船舶信号检测的研究中,针对星载AIS系统存在时延和较大多普勒频移问题,提出了基于波形匹配的AIS信号时延频偏联合估计及其译码算法.利用AIS信号序列中的先验信息构造样本信号,通过计算并比较样本信号在不同时延和频偏下与接收信号的相关系数,估计出AIS信号的时延和频偏值,进而估计出AIS信号的码元序列.方法不需要对信号进行解调,简单易于实现.仿真结果表明,上述算法比二比特差分解调具有更好的性能,在相同信噪比下优于二比特差分解调3 dB左右,适用于存在时延和较大多普勒频偏的情况,为星载船舶信号的准确检测提供了有效方法.     

频率选择性衰落信道下OFDM信噪比盲估计

针对频率选择性衰落信道下带有载波频偏的OFDM(正交频分复用)信号信噪比(SNR)估计问题,提出一种基于空载波OFDM系统的SNR盲估计方法.由于本振和接收信号之间的不一致,会使得接收到的信号带有一定的频偏.频偏的存在破坏了子载波间的正交性,增加了子载波间的干扰噪声,从而减少了SNR.首先分析了频偏对信噪比的影响并得到有无频偏时信噪比之间的关系,其次根据空载波的特点估计出无频偏时的信噪比,再基于上述关系对OFDM信号进行有频偏时的信噪比盲估计,最后通过仿真验证了理论分析的正确性.     

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。     

水声通信自适应多普勒频移补偿仿真研究

在水声通信中,当收发双方存在一定加速度时,传统的多普勒频移补偿误差较大,影响码元同步并降低接收性能.为了补偿加速度下的多普勒频移,提出一种自适应多普勒频移补偿方法,在均衡的同时利用最大似然函数计算插值因子并对信号进行线性插值,以补偿加速度引起的每帧数据内不断变化多普勒频移.通过计算机仿真,验证了该方法的有效性,并将其与传统方法进行了性能对比.由于不需要加入专用的数据用来检测多普勒频移,所以还可以提高一定的频带利用率或功率利用率.     

LTE系统中速度估计新算法

在移动通信速度优化问题的研究中,终端速度的估计对长期演进(LTE)系统性能有重要的影响.针对传统信道自相关函数法在高速场景下应用受限的问题,提出了一种新的联合速度估计算法.上述算法在中速和低速场景下采用信道自相关函数法进行估计,在高速场景下采用频偏估计法进行估计,利用归一化接收功率标准差进行场景判断并在两种方法中切换,以提高速度估计精度.仿真结果表明,联合估计算法在低速、中速以及高速场景下均具有较高的估计精度,具有较好的应用价值.     

5G低轨卫星移动通信系统多普勒频偏估计算法

随着卫星移动通信系统近些年来的快速发展,高传输速率、广泛覆盖范围、较低的传输时延以及较强灵活性是新一代的5G低轨(LEO)卫星移动通信系统发展的要求,但是由于低轨卫星移动速度很快,产生的较大的多普勒频移。通过建立使用5G候选波形滤波的正交频分复用技术(F-OFDM)的新型低轨卫星移动通信系统,针对该新型系统设计一种新的多普勒频偏估计方法,首先借助卫星轨道的多普勒特性来计算整数多普勒频偏,第二步借助F-OFDM资源块中的导频信息来估计精确的多普勒频移。主要完成了5G低轨卫星移动通信系统模型的建立与算法在系统中的仿真来验证其实际性能,经过仿真可以得到,本算法与同类算法相比计算复杂度低且精度较高。     

一种新的LTE系统频偏估计算法

相位差分算法是LTE系统中经典的频偏估计算法,受LTE信号结构的限制,其估计范围较小且不能工作于跳频传输模式.针对相位差分算法的缺点,提出了一种基于互相关函数能量比的频偏估计算法.该算法根据LTE上行链路PRACH信道中ZC序列循环移位和频偏之间的关系,利用接收ZC序列与原始序列的互相关函数和接收ZC序列与原始序列的单位循环移位序列的互相关函数的能量比来估计频偏,可增大频偏估计范围,减少信噪比对估计误差的影响,且不受跳频传输的影响.仿真结果表明,相比传统的相位差分算法,该算法频偏估计范围更大,估计精度随信噪比变化较小,可有效改善LTE系统频偏估计性能.     

CMMB系统的整数倍载波频偏估计方法

在中国移动多媒体广播(CMMB)系统中,发送端的加扰使基于导频相关的整数倍载波频偏估计方法无法正常工作。针对该问题,提出一种适用于CMMB系统的整数倍载波频偏估计方法。利用CMMB帧结构中特有的同步信号进行整数倍载波频偏估计,避免发送端加扰对频偏估计的影响。仿真结果表明,该方法在低信噪比、高多普勒频偏的多径信道下仍具有良好的估计性能。     

基于信息融合度传递的频域徙动入侵特征挖掘算法

在功率自激混合组合网络中,路由之间的相群特征相异性会产生谐振信号,因此需要有效挖掘入侵信号的频域徙动特征来实现对入侵信号的拦截。传统方法采用混合蛙跳算法挖掘入侵特征并且聚类中心矢量向模糊边缘贴近,因此搜索和挖掘精度不高。提出了一种基于混合蛙跳最优模因组信息融合度传递的频域徙动入侵特征挖掘算法。构建功率自激组合网络的系统模型和入侵信号数学模型,基于频域谐振慢变衰落幅度均衡原理,得到多源网络攻击源信号在相干点积功率累积尺度坐标,采用多普勒频移模糊搜索对入侵信号进行平滑处理,计算入侵信号的多普勒频移状态空间固有模态函数,得到入侵信号的频域特征包络幅度估计值。采用IIR滤波算法,对信号进行降噪滤波处理,提高信号的纯度,提出基于信息融合度传递的混合蛙跳入侵信号检测算法,优化特征挖掘结果,完成入侵信号的频域徙动特征挖掘算法改进。仿真实验结果表明,该算法能准确挖掘入侵信号的频域徙动特征,特征的波脊亮点明显,在低信噪比下提高了入侵信号的检测性能。     

基于空时扩展虚拟阵列的高分辨率多参数联合估计

针对雷达、声纳、移动通信等系统中对多个目标方位、速度与距离等信息同步提取的要求,文章通过对原始数据的时延补偿等处理,构造了具有时移旋转不变性的一组虚拟相关矩阵,提出了一种基于空时扩展虚拟传感器阵列的二维方位角、多普勒频率和相对时延联合估计的新方法。该方法对于噪声不敏感,可应用于低信噪比环境,具有较高的估计精度,且无需谱峰搜索,各参数在求解过程中自然配对,理论可同时处理的目标数目超过系统阵元数限制。算法对于传感器阵列的结构无特殊限制,可应用于任意常见阵列如均匀方阵、“L”阵、圆阵等等,具有很好的理论价值以及应用前景。理论分析与计算机仿真实验都证明了算法的有效性。     

Noise cancellation in Doppler moment estimation of array weather radar signals using lifted biorthogonal wavelets

A new approach to estimate wind velocity and spectral width for weather radar is presented. In this paper, we deal with spectrum estimation and moments estimation of the received signal with a phased array Doppler weather radar. The lifted wavelet transform is applied on the estimated power spectral density prior to estimate the wind features (velocity, direction, spectral width). We apply the soft thresholding strategy on the lifted wavelet transform coefficients using the well-known minimax threshold as first guess. We estimate the velocity and the corresponding spectral width. We, iteratively, threshold the detail signal, in the wavelet domain, using an incremented threshold value until we obtain (using a stopping test) the optimal value of the initial threshold (minimax).In the first stage of the work, we have chosen a radar model used for meteorology to generate synthetic data on which we applied our algorithm. In the second stage, we used actual data got from the real radar that we used as model. The probative results we got with synthetic data are strengthened by the results obtained by the actual data.     

相关法目标距离估计仿真技术研究

对主动水声探测设备来说,目标距离是最重要的估计参数,随着计算机技术的发展,仿真技术在目标测距研究中得到了越来越广泛的应用。文中介绍了一种对相关法目标距离估计方法进行数字仿真研究的新方法。采用以任意型离散阵和LFM信号为基础的目标回波信号的多亮点模型,并通过6元线列阵作为接收基阵进行接收。在不同的多普勒频移的情况下,分别在不同的信噪比上进行了目标距离的相关仿真估计。在此基础上编制了仿真软件,进行了大量的仿真试验,试验的结果验证了所提方法的实用性和有效性。     

一种改进的时域优化捕获算法

针对信号在传输过程中存在时延、Doppler频移及多径衰落等,接收信号的中心频点以及PN码相位存在不确定性问题,通过时频域处理、分段及均值处理、移动序列处理、快速Doppler加权估计等手段,结合XFAST捕获算法、均值捕获算法和时域融合捕获算法的优点,提出一种改进的时域优化捕获算法,从复杂度、捕获时间、捕获精度的角度进行算法效能分析。Matlab仿真得出时域优化捕获算法的Doppler估计误差小,捕获比例峰值优于现有的其他两种算法,搜索速度明显提高。     

Spoofing Signal Generation Based on Manipulation of Code Delay and Doppler Frequency of Authentic GPS Signal

We propose an efficient spoofing signal generation method that uses the processing results of a global positioning system (GPS) receiver for authentic GPS signals. Conventional methods of generating spoofing signals use expensive GPS simulators because the structures of the spoofing signals must be almost identical to those of the GPS signals. Simulators require GPS ephemeris at a specific time and target position. Subsequently, a complicated process is used to generate navigation data using the ephemeris and model error sources such as the satellite clock bias and ionospheric delay. In contrast, the proposed method can generate spoofing signals for the desired target position without requiring GPS simulators; it does so by adjusting the signal processing results of the receiver. Using the navigation results of the receiver, such as position and velocity, the pseudorange delay and spoofing Doppler frequency between the estimated position of the receiver and the target spoofing position are obtained; these are then applied to shift the signal-tracking results of the receiver to create a new signal for the target spoofing position. Our experimental results indicate that the proposed algorithm can effectively generate spoofing signals with characteristics highly similar to those of authentic GPS signals. In addition, we confirmed that the spoofing signals generated by the proposed method are difficult to be detected using conventional spoofing detection techniques.

     

基于矢量水听器的非均匀阵列APES波束形成算法

针对传统幅度与相位估计（Amplitude and phase estimation,APES）算法难以应用于非均匀阵列的问题,研究了基于矢量水听器的APES算法。利用矢量水听器能够同时共点测量声压和质点振速的特点,将矢量水听器的声压和解析振速通道作为两个子阵,两路子阵之间只存在一个相位差,且与阵元位置无关,使得APES算法能够应用于任意形状的阵列。推导和分析了矢量APES算法的阵增益及其稳健性。分析和 仿真表明：该方法相比于传统APES算法,具有更高的阵增益,且能适用于非均匀阵列;相比 于最小方差无失真响应（Minimum variance distortionless response,MVDR）算法,具有更好的稳健性,能解决相干问题及能够获得更准确的信号功率,并用实测数据验证了算法的 有效性。     

基于自动搜峰和shannon熵的车辆轴承多普勒畸变故障声信号校正研究

针对传声器采集的运动声源信号存在多普勒畸变问题,提出一种基于自动搜峰和shannon熵的滚动轴承多普勒畸变故障声信号校正方法。首先对所采集的声音信号进行短时傅里叶(STFT)时频分析;然后利用自动搜峰方法进行瞬时频率估计,设置shannon熵来提高瞬时频率估计精度,并得到拟合的瞬时频率曲线,进而得到信号重采样时间点;最后对原信号进行时域重采样,从而使畸变信号得以矫正。通过仿真和动态滚动轴承内外圈故障声信号的实验验证了此种方法的可行性。     

高动态环境下结合频谱校正的长周期伪码捕获

针对基于快速傅里叶变换（FFT）的伪码捕获过程中出现的能量泄漏和扇贝损失,通过对一种基于分段匹配滤波—快速傅里叶变换（PMF-FFT）的伪码捕获方法的分析,提出了使用频谱校正的方法来解决这些问题。对FFT后的功率谱最大值进行频谱校正后,提高了最大幅值,同时抑制了旁瓣的干扰,得到了更为精确的多普勒频偏,这样就能获得更高的检测概率。同时给出了基于该算法的信号模型和理论分析的表达式,在理论分析的基础上,使用计算机进行仿真,证明该方法有良好的捕获效果。