一种适用于机载卫星通信的载波恢复算法研究

机载平台下的小站型卫星通信系统,通常需要在低信噪比条件下进行解调;因此,如何完成低信噪比条件下的载波恢复成为解调中的一个关键问题。分析了一种基于相位内插的低信噪比载波恢复算法,此算法利用FFT算法进行频偏估计,然后利用相邻2个帧头的相位估计结果进行内插,得到帧内各符号的载波相位信息,实现载波恢复,并对不同帧头长度比例下的帧头选取和载波恢复算法的性能进行了仿真分析,结果表明此算法能够很好地完成低信噪比下的载波恢复功能。     

载波恢复相位检测技术及其仿真

载波恢复技术是无线电射频(RF)通信中相干解调接收机不可缺少的关键技术之一.载波恢复算法的优劣直接决定着接收机的性能.结合高速卫星通信的应用,文中首先对基于最大后验概率估计准则载波恢复环的结构模型进行了研究,然后对所采用的载波相位误差检测算法的特性进行了深入的分析,最后对载波恢复系统中尤其重要的环路鉴相特性进行了计算机仿真,给出了环路性能试验分析结果.结果表明,在低信噪比的情况下,这种载波恢复环路及其误差检测算法特别适合于高速卫星通信应用环境下的QPSK系统.     

一种基于前馈定时的OQPSK解调方法

针对传统的偏移正交相移键控(OQPSK)解调方法中载波和定时同步进行、二者相互制约、调试难的问题,提出一种基于前馈定时的解调方法。采用频域非线性定时估计算法提取定时误差进行基于内插的定时恢复,利用FFT对数据进行载波频差估计,利用2倍数据的Costas环进行载波相位的恢复。该方法实现简单,避免调试中环套环时参数调试的困难。实验结果表明,解调信噪比恶化小于0.5 d B,可以用于指导工程实践。     

基于数据辅助的MPSK信号频域信噪比估计

为在载波频率精确恢复前提高多进制数字相位调制（MPSK）信号在低信噪比下的估计精度,提出了一种数据辅助的MPSK信号频域信噪比估计算法。算法在符号定时恢复和帧同步后提取同步段符号,相关运算后在频域进行信噪比估计。仿真结果表明,算法估计均值无偏,不受载波频率误差的影响,在符号长度为512、信噪比为-10 dB时,均方误差与克拉美罗界只有0.15 dB的偏差,特别适合于接收信号包含载波频率误差且要求低信噪比下具有较高信噪比估计性能的应用。     

一种低信噪比解调的实现方案及性能仿真

高效率编码技术(如LDPC,Turbo码)的发展迫切要求降低解调门限。提出一种适用于QPSK调制方式的低信噪比解调方案,该方案采用频域非线性定时估计算法进行定时误差估计,利用FFT进行载波频差估计,利用周期性插入的导频序列进行载波相位估计。首先仿真了定时误差和载波相位误差对解调性能的影响,并在此基础上确定了算法的具体参数,最后对解调器的综合性能进行了仿真,仿真结果表明上述算法在Es/N0=2dB时的解调性能恶化小于0.5 dB。     

一种适用于极低信噪比环境的迭代同步方案

卫星通信、深空通信等应用要求接收机在很低信噪比下工作。近年来研究热点基于码辅助同步算法能够利用编码间依赖关系提高参数估计性能,以实现正确解调。本文以码辅助同步算法为基础,综合分析同步各环节参数估计需求,设计较短帧头的帧格式,提出了一种完整的迭代接收机结构。同时精心选择预估计算法,将定时偏差、载波频偏压缩到很窄范围。最后对码辅助算法迭代复杂度高的问题进行了优化。仿真表明,在极低信噪比下,该结构同步性能良好,复杂度低,传输效率高。     

低信噪比环境下Link-11解调方法研究

现代信息化战争中,对Link-11信号的侦收解调具有重要军事意义。为了提高低信噪比环境下Link-11信号解调性能,文章对Link-11解调中的关键技术进行了研究,首先改进了实现Link-11帧同步的载波相乘法,解决信号采样序列较短造成FFT分辨率低的问题,提高测频的时效性和精确性,然后改进并行多音频解调的相位谱方法,解决FFT采样点少造成相位谱偏差较大的问题,并基于改进的新方法设计了Link-11解调系统。文章还对环境噪声引起的解调误差进行了分析,仿真结果表明文章研究的方法能在低信噪比环境下较好地保持Link-11的解调精度。     

BPSK、QPSK及其解调

针对卫星通信中常用的BPSK（二进制相位键控）及QPSK（正交相位键控）调制解调技术，详细论述了其调制解调原理，并结合工程设计，给出了几种载波恢复及时钟恢复的方法，并对它们进行了比较。     

基于Turbo码迭代的低信噪比载波同步技术

针对低信噪比短突发通信系统的载波恢复问题,研究了一种基于迭代思想的载波相位估计算法.该算法首先利用导频进行初始的载波相位估计,然后再利用Turbo译码器输出的软信息进行载波相位细估计,进而实现有效的载波同步.仿真结果表明,该算法仅利用11个QPSK导频符号就能校正较大范围的相位偏移,进而达到理想的误比特性能.     

一种短时突发PSK信号的自适应解调方法

短时突发相移键控（PSK）通信具有隐蔽性好、信道利用率高的特点，得到广泛应用。将已调信号非线性放大、限幅处理，使其幅度稳定在一定范围，基于锁相原理得到与已调信号同步的本地载波，是PSK信号解调相干载波恢复的常用方法。然而接收信号的非线性处理，会使PSK信号信噪比急剧下降，影响载波相位跟踪精度，给帧同步信号生成和码元抽取带来不确定性，导致误码率升高。针对常规方法存在的问题，提出了基于Hilbert变换的短时PSK信号自适应解调算法，通过信号归一化，在不降低解调信号信噪比情况下，确保载波恢复运算不受数据信号幅度的影响，具有恢复速度快、跟踪精度高、帧同步信号解调可靠、码元采样时间准确的特点。     

一种改进的高动态QPSK信号解调算法

正交相移键控(QPSK)调制解调方式广泛应用于深空通信、数字卫星通信等高速系统中,高动态QPSK信号具有较大的多普勒载波频偏,针对现有的解调算法对QPSK信号频偏估计范围小、精度较低等问题,提出了一种改进的高动态QPSK信号解调算法。该算法利用基于Zoom-FFT的Quinn频率估计算法对载波频偏进行估计,将频偏估计分为粗估计和精估计两个过程,对估计所得频偏进行补偿后利用Costas环完成载波同步。在MATLAB中对算法进行了仿真,仿真结果表明,该算法能够实现对高动态大频偏QPSK信号的有效捕获,与传统的解调方式相比,该算法对载波频偏的估计范围更大,且具有更高的频偏估计精度和更好的误码性能。     

一种基于星间光链路的帧同步与频偏估计方法

为了解决星间激光通信不同步导致的信息质量差与解调难度大等问题,针对滑动互相关算法帧同步易受载波频偏影响的不足,采用计算仿真的方法分析了星间多普勒效应引起的载波频偏程度,提出差分相关算法以实现帧同步与载波频偏估计,并给出硬件实现方案,分析了差分相关算法的帧同步与载波频偏估计性能。结果表明,差分相关算法能够实现大载波频偏影响下的帧同步,且具有较强的频偏估计性能,采用差分相关算法后系统的误码性能提升近3dB。此结果说明,差分相关算法是解决星间激光链路同步问题的有效方法。     

基于插值的多普勒频偏和频率斜升联合估计算法

为解决卫星移动通信系统中突发传输在低信噪比条件下的载波快速同步问题,该文提出一种基于插值的频偏和频率斜升联合估计算法。先通过对多普勒斜升搜索结合低复杂度频偏估计获得频偏和频率斜升的粗估计结果,再以频率斜升粗估计结果为中心、计算3个频率斜升值所对应的对数似然函数并据此对频率斜升进行二次插值以获得频率斜升估计值,最后在该估计值下计算出对应的频偏估计值,完成频偏和频率斜升的联合估计。仿真结果表明,该文算法的信噪比门限较低,估计性能接近克拉美罗下界(CRLB),而且计算复杂度远低于最大似然估计算法,非常适于实际应用。     

基于FFT的快速高精度载波参数联合估计算法

 针对数据辅助的突发信号载波同步,提出了一种基于FFT的载波参数联合估计新算法.其基本思想是在利用周期图峰值进行粗估的基础上,根据提出的新的插值公式,利用峰值左右两条谱线的幅度进行细估.仿真结果表明该算法的性能非常接近修正克拉美劳界（MCRB）,而且工作门限很低,用64个符号进行估计时能在-4dB信噪比条件下正确估计出载波参数.频偏估计范围达到50%符号速率.而且运算量分析表明该算法复杂度较低,适合硬件实现.能够满足极低信噪比条件下突发数据通信的要求.     

一种卫星SCMA系统接收机同步算法

SCMA技术通过资源过载能够实现大规模用户的并发接入,非常适合物联网应用,但是SCMA解调性能受定时误差和载波频差影响较大。对此,文中通过基于导频的两阶段频差估计算法和ML相位偏差估计算法,实现大频差下的高精度频、相偏估计;通过SCMA和LDPC联合迭代,利用发送数据实现高精度定时误差估计。仿真结果表明,在AWGN信道下,载波同步算法采用优化的帧结构后可以获得距理想性能不到0.25dB的优异性能,定时同步算法在1次迭代下获得了距理想性能仅0.2dB的性能,在3次迭代下获得了与理想性能一致的优异性能,能适应大频差、高动态的卫星信道环境。     

海事卫星BGAN载波恢复技术研究

载波恢复是实现信号相干解调的一个必不可少的部分。通过研究海事卫星全球宽带网（BGAN）信号帧中的独特字（UW）,采用数据辅助的频偏估计和面向判决的相偏估计算法,完成了对实际接收海事卫星BGAN信号的载波恢复,该方法捕获时间快,估计范围大,准确度高。结果表明该算法对BGAN信号的频偏、相偏均能正确收敛,恢复后星座图接近16QAM星座图,为信号解调提供保证。     

高速突发解调器的快速同步技术研究

突发通信中需重点考虑同步时间,提出了一种突发解调器方案,具有同步时间快、传输速率高的优点。重点介绍了符号定时和载波相位恢复,分析了定时估计算法和内插定时恢复中的关键点;分析了载波相位估计算法并结合工程实现提出了简化算法,分析了剩余载波频偏和相位估计时间的关系。Matlab定点仿真结果表明了该方案的可行性和有效性,最后根据提出的方案实现了90Mbps QPSK突发调制解调器。     

DVB-CID信号解调算法与性能研究

载波标签(CID, Carrier Identification)技术是近年来提出的从技术与标准上根本解决卫星通信无线频率干扰问题的创新技术。本文针对DVB-CID信号的解扩及信息提取进行了深入研究,提出了一种基于主载波消除处理模式下的抗频偏解扩算法,此算法无需载波波形重构,复杂度低,抗噪性能好,可广泛应用于此类扩频隐藏信号的解调。仿真表明,此算法解扩性能接近理论限,应用于CID信号的解调接收工程实践可获得良好效果。