一种基于奇异值分解的改进信噪比盲估计算法

针对空间分解类信噪比(SNR)估计算法中子空间维数估计复杂度较高,低信噪比下估计偏差较大的问题,提出了一种改进的子空间维数估计算法。该算法首先利用样本自相关矩阵的奇异值序列进行后向差分得到梯度序列,对梯度序列每一项与后5项之和的比值进行搜索,最大比值所对应的奇异值序号作为信号子空间维数,最后计算信噪比。合适数据长度下的仿真结果表明：在信噪比-5 dB~20 dB范围内,常规通信信号的信噪比估计平均偏差小于0.5 dB,标准差小于1 dB;该算法提升了低信噪比下的估计性能,运算量较小,无需知道调制方式、载波频率、符号率等先验信息,在低信噪比时对信噪比时变的跟踪估计更为准确,且对复杂高阶调制信号同样适用。     

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。     

基于特征子空间的快速多径时延测量

提出一种基于特征子空间的快速多径时延测量方法.新方法对参考信号与接收信号的互相关函数做离散傅里叶反变换,将时延测量问题转换成具有低通包络的正弦信号频率估计问题.重构互相关函数的离散傅里叶反变换序列,形成的信号矩阵用于构造低阶协方差矩阵,使新方法的运算量与传统MUSIC算法相比大幅减小.理论分析、仿真结果验证了新方法的正确性,表明新方法以稍微降低时延测量性能为代价换取运算量的大幅减小.     

窄带跳频信号的无模糊时差估计算法

针对跳频信号的高精度时差估计问题,分析了跳频信号相关函数的模糊特性,提出了基于多跳相干积累的跳频信号时差估计方法.多跳相关函数中存在周期副峰,将导致时差估计出现周期模糊,提出了两种消除模糊的方法——单跳时差平均法与相关函数包络拟合法.两种方法获得的时差粗值可以确定在相关主峰附近小范围精确搜索的搜索区间,在此区间内进行时差估计可以消除周期模糊.单跳时差平均法通过对单跳时差估计进行非相干平均获得时差粗值.相关函数包络拟合法通过搜索到的多个周期峰值,进行包络拟合获得时差粗值.仿真表明,两种算法性能明显优于常规的互模糊函数法,均能降低无模糊时差估计对相关输出信噪比的要求,提高无模糊时差估计所要求的频率间隔.相关函数包络拟合法性能更优,但运算量更大.     

激光多普勒测速仪中的频谱分析技术

为了提高激光多普勒测速仪的测速精度,将频谱分析技术应用于多普勒信号的处理中,先对信号进行频谱细化,再对细化后的频谱进行校正。阐述了几种常见的频谱细化和频谱校正算法的基本原理,并对它们的频谱分析精度和运算量进行了比较。在Matlab平台上将它们应用于理想正弦信号进行仿真,比较了各种算法的优缺点,最后将频谱细化和频谱校正技术应用于实测多普勒信号的处理中。仿真和实验结果表明:频谱细化技术可以大大提高激光多普勒信号的频谱分辨率,频谱校正技术可以准确地校正多普勒频率,减小信号处理的误差。将其运用于激光多普勒测速仪中切实可行,为设计高精度的激光多普勒测速仪创造了条件。     

频率估计的差频等长信号加权融合算法

鉴于差频等长信号具有重要研究价值,而其现有频率估计方法存在严重不足,提出一种新型加权融合算法。首先,根据频率差关系生成差频修正矩阵,对差频等长信号频谱进行同频化处理,使之达到同频等长信号频谱的分析效果。然后,针对差频等长信号中各段信号的相位不连续的问题,设计具有相位连续特性和噪声对消特性的相位补偿矩阵,对同频化的差频等长信号频谱进行加权融合,使之基本达到相位连续同频正弦信号频谱的分析效果。最后,通过谱峰搜索加权融合后的频谱获得高精度的频率估计值。算法分析与仿真实验表明:本算法精度较高,计算量较小,适用于任意类型的差频等长信号,具有重要的理论意义和实用价值。      

基于循环自相关的正弦调频信号参数估计新方法

为解决现有的正弦调频(SFM)信号参数估计方法运算复杂度高、受信噪比限制等问题,提出了一种基于循环自相关的SFM信号参数估计新方法。首先分析了SFM信号循环自相关函数特征,推导了信号调制频率的估计表达式;然后对信号延时相乘以去除其正弦调制特性,得到单频信号并估计信号载频。最后,利用信号频率调制的周期性,对下变频至零频的信号进行周期累加以减少噪声影响,通过对累加后的信号进行瞬时频率计算得到调制指数估计值。仿真表明,信噪比(SNR)大于6 dB时,各参数估计值的均方根误差小于-18 dB。该算法计算量较小,为同等条件下利用卡森准则(CR)方法的16%,便于工程实现。     

一种基于Chirp Z变换的高效LFM信号参数估计方法

针对传统线性调频信号参数估计算法要么计算量大,要么估计精度差的问题,文章提出了一种基于ChirpZ变换的高效估计方法。首先利用时延相关得到瞬时自相关序列,并作FFT粗略得出峰值频率,然后用ChirpZ变换局部细化频谱得到调频斜率估计值,再用此估计值解调原序列获取起始频率估计值。该方法在运算量增加不大的情况下,大大提高了参数估计精度。理论分析和仿真结果都表明该方法行之有效。     

连续相位调制信号的信噪比估计

针对连续相位调制（CPM）信号信噪比估计子空间分解算法运算量较大和最大似然估计（MLE）算法信噪比小于0dB时精确度差的问题,提出了一种精确度较高的快速算法。该算法是对常用的最大似然算法的改进,利用接收信号的统计和互相关特性,无需获得信号的初始相位,便可快速准确地估计出信号的信噪比。信噪比在-20dB～20dB之间时,估计误差小于1dB。MATLAB和FPGA仿真验证了该算法的有效性。     

Underlay认知网络中时频重叠OFDM信号的信噪比盲估计

针对underlay认知无线电中时频重叠正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）信号的信噪比（Signal to Noise Ratio,SNR）难以估计的问题,提出了一种基于循环自相关特性的时频重叠OFDM信噪比盲估计方法.该方法提取接收信号的循环自相关函数截面中的离散谱线估计出分量信号的总功率,并结合时延和循环频率均为零时的离散谱线估计出时频重叠OFDM信号的信噪比.仿真结果表明,在无需先验信息的情况下,当SNR大于-7dB时,所提方法估计的均方误差小于0.1,并且对分量信号的功率比和频谱重叠率具有稳健性.     

Synchronization of MIMO OFDM systems by perfect complete generalized complementary orthogonal loosely synchronous code groups

This article proposes a time/frequency synchronization algorithm in the multiple input multiple output (MIMO) systems, in which the perfect complete generalized complementary orthogonal loosely synchronous code groups are used as the synchronization sequence. The synchronization algorithm is divided into four stages: 1) synchronization in time domain by signal autocorrelation; 2) synchronization in frequency domain by fast Fourier transform (FFT); 3) multipath dissociation using coherent detection and fine time synchronization; 4) fine frequency offset estimation by phase rotation. As per the perfect complete generalized complementary orthogonal loosely synchronous code groups, the cross-correlation and out-of-phase auto-correlation for any relative shift between any two codes is always zero. This ideal property makes the time/frequency synchronization algorithm simple and efficient. The simulation results show that even in the multipath fast fading channel with low signal noise ratio (SNR), the MIMO system can get synchronized both in the time domain and frequency domain with high stability and reliability.     

基于正交冗余采样的超分辨信号谱估计

该文提出了一种通过冗余采样进行信号谱估计的新方法,它充分利用冗余采样产生的频谱带限特性,通过对自相关矩阵进行秩1分解的方法来获得信号谱的超分辨估计,与 MUSIC、AR等其他超分辨方法相比,这种方法具有更低的信噪比门限和更高的分辨力。     

基于分数傅里叶变换的OFDM的联合定时和频率同步

In this paper a joint timing and frequency synchronization method based on Fractional Fourier Transform (FrFT) is proposed for Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) system. The combination of two chirp signals with opposite chirp rates are used as the training signal, the received training signal with timing and frequency offset is transformed by FrFT and the two peaks representing two chirps in FrFT domain are detected, then the position coordinates of the two peaks are precisely corrected and substituted into an equation group to calculate timing and frequency offset simultaneously. This method only needs one FrFT calculation to implement synchronization, the computational complexity is equal to that of FFT and less than that of correlation or maximum likelihood calculation of existing methods, and estimation range of frequency offset is large, greater than half the signal bandwidth, while the simulation results show that even at low SNR it can accurately estimate timing and frequency offset and the estimation error is less than that of existing methods.     

分布式MIMO-OFDM系统的同步捕获算法

该文提出了一种分布式多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统初始信号检测和同步捕获算法。该算法设计了导频符号,采用谱分析方法实现可靠的初始信号检测、粗定时和粗频偏估计,并在快速傅里叶变换(FFT)之后进行精确地频偏和定时估计。仿真结果表明,该算法在低信噪比多径瑞利信道条件下具有很好的性能。     

SNR Estimation in OFDM System by the Correlation of Decision Feedback Signal

In the channel-varying environment, it is very important to estimate the signal to noise ratio (SNR) of received signal and to transmit the signal effectively for the modern communication system. The performance of existing non-data-aided SNR estimation methods are substantially degraded for high level modulation scheme such as M-ary amplitude and phase shift keying or quadrature amplitude modulation. In this paper, we propose a SNR estimation method which uses zero point auto-correlation of received signal per block and auto/cross-correlation of decision feedback signal in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. Proposed method can be studied into two types; Type 1 can estimate SNR by zero point auto-correlation of decision feedback signal based on the second moment property. Type 2 uses both zero point auto-correlation and cross-correlation based on the fourth moment property. In block-by-block reception of OFDM system, these two SNR estimation methods can be possible for the practical implementation due to correlation based the estimation method and they show more stable estimation performance than the previous SNR estimation methods. Also, we mathematically derive the SNR estimation expression according to computational difference of auto/cross-correlation. Finally, Monte Carlo simulations are used to verify the proposed method.     

一种估计多信号频率的快速子空间方法

多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）法在估计多信号频率时需要对采样数据序列的自相关矩阵进行特征值分解，并准确划分出信号和噪声子空间，使得其计算量比较大。利用自相关矩阵的Toeplitz特性快速计算其逆矩阵，通过计算逆矩阵的多次幂来逼近噪声子空间，避免了MUSIC法的特征值分解和估计信号个数的过程。在谱峰搜索环节，采用先粗估计频率值再在小区间进行精细搜索的策略，能够避免搜索无用的频率范围。计算量比较分析以及与理论克拉美罗界（Cramer-Rao Bound,CRB）的对比验证结果表明，快速方法性能与MUSIC法相当，能够较好地逼近CRB，且计算量更小，适合实时性要求高的应用场合。     

圆阵二维MUSIC谱快速计算方法研究

针对二维波达方向估计时MUSIC谱的快速计算问题,研究了均匀圆阵变换到虚拟线阵的MUSIC算法(UCA-ULA-MUSIC)、流形分离MUSIC算法(MS-MUSIC)、傅立叶域线性求根MUSIC算法(FD-Line-Search-MUSIC)、基于FFT的 元均匀圆阵MUSIC算法( -UCA-FFT-MUSIC)与基于FFT的任意圆阵MUSIC算法(ACA-FFT-MUSIC)。对各种算法快速计算二维MUSIC谱的实现步骤进行了总结。在此基础上,给出了各算法计算二维MUSIC谱的计算复杂度表达式,并以传统方法为参考,对比了各种快速算法相对于传统方法的计算复杂度比值;同时,针对不同的阵列形式,对适用的快速算法的测向性能进行了仿真对比。根据分析和对比的结果,指出MS-MUSIC算法与ACA-FFT-MUSIC算法具有更高的工程应用价值,由具体的情况单独或分频段联合使用MS-MUSIC算法与ACA-FFT-MUSIC算法,可以使测向系统较好的兼顾测向性能与时效性。      

基于导频受限短突发通信的高精度快速频偏估计

针对导频符号辅助调制（PSAM）的导频受限短突发通信载波同步,提出了一种高精度快速的频偏估计算法。其基本原理是：利用自相关算子得到具有较大估计范围和较低信噪比门限的联合自相关算法,再利用互相关算子获得具有高精度的简化互相关算法。理论分析和仿真结果表明,提出的算法能够消除大频偏,而且还具有较低的复杂度和良好的解调性能。     

突发OFDM系统中的同步算法研究

提出了一种应用于突发OFDM通信系统的同步算法。在粗同步阶段,采用两路延迟相关结构,通过适当选择两路的延迟量和累加量,可以有效实现估计精度与方差的折中,提高小数频偏的估计精度,在细同步阶段,在FFT之后进行整数频偏和残留时偏的联合估计,利用子载波上的线性相位得到更加精确的时偏估计。仿真显示,该算法具有较高的同步精度和较快的同步速度,能够适应于突发OFDM传输系统。     

低频多跳天波时延估计算法比较

低频天波传播时延的准确预测对其在远程导航授时中的应用潜力挖掘具有重要意义. 为了获得地-电离层波导中低频多跳天波模式的传播时延特性,同时验证典型多径时延估计算法在不同信道环境下的作用性能,文中首先采用时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)电磁计算方法对不同电离层反射情况下的距发射台400 km处地面接收的低频天地波耦合总场进行正演预测,然后分别基于快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)/快速傅里叶逆变换(inverse fast Fourier transform, IFFT)频谱相除、多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)和旋转不变技术信号参数估计(estimating signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)三种算法对电磁场数值预测结果进行后处理,解耦得到不同模式（地波、一跳天波、二跳天波、三跳天波及四跳天波）的时延,并在此基础上分析比较了无噪声和信噪比(signal-noise ratio, SNR)为0 dB、?5 dB以及?10 dB情况下三种算法对多跳天波的时延估计结果. 结果表明,波跳次数越高,算法的检测能力越差. 对于文中所模拟的信道条件,在弱噪声（SNR=0 dB）、电离层强反射时,FFT/IFFT算法结果精度最高,时延误差不超过400 ns;而在强噪声（SNR= ?10 dB）、电离层弱反射时,ESPRIT算法稳定性最好,误差范围在5 μs以内.