极低载噪比高动态信号的载波跟踪锁频环研究

为提高极低载噪比下锁频环对含较大多普勒变化率成份的高动态回波信号的频率跟踪能力,提出了一种改进的锁频环结构,在传统锁频环基础上,增加1个环专门用于跟踪回波信号的多普勒变化率.鉴别器采用2种频率估计算法相互配合获得了宽鉴频范围和高鉴别精度,对鉴别结果采用野值剔除技术,保证了极低载噪比条件下环路的工作稳定,环路滤波器采用多级带宽逐级切换策略,兼顾了频率跟踪精度和环路收敛速度,仿真结果表明:改进锁频环能对载噪比低至16 dBHz的高动态回波信号进行稳定可靠、高精度的频率跟踪.     

LFM信号参数估计的最大似然改进算法

为实现含噪声LFM信号参数的快速检测和精确估计,提出了一种基于延时相关解线调的最大似然估计改进算法,即首先在时域内进行延时相关解线调,然后对解线调后含噪声信号进行经典功率谱估计,得到调频斜率的粗略估计,将此估计值作为初始值,再进行最大似然估计,得到调频斜率的精确估计值,用此精确估计值对原LFM信号进行解线调,再以同样的思路可以得到LFM信号初始频率的最大似然精确估计值。仿真实验证明了该算法的有效性。     

一种基于最大似然估计的合作目标多维参数跟踪算法

空间交会对接微波雷达采用基于延迟锁定环(DDLL)、锁频环(FLL)和锁相环(PLL)的算法处理合作目标转发的直接序列扩频信号,获得入射信号的时延、频率及波达角(DOA)估计。针对当前基于DDLL, FLL和PLL(DFP)的算法没有充分利用接收信号有效信息的问题,该文提出一种基于极大似然估计(MLE)的低代价闭环跟踪(MLBT)算法。该算法利用代价函数的梯度正比于参数误差的特性,设计了参数误差鉴别器。在此基础上给出了相应的扩频信号多参数跟踪环路。分析并验证了鉴别器的方差特性,从而给出MLBT算法的参数估计均方根误差(RMSEs)下限。仿真实验验证了对MLBT算法参数估计均方根误差下限分析的正确性。此外仿真结果表明,MLBT算法相比DFP算法有限地增加运算量,同时获得了更优的参数估计性能。     

基于Gibbs采样的MIMO信号检测改进算法

针对传统Gibbs采样算法的“失控问题”,提出了一种改进算法,在Gibbs迭代采样过程中加入对噪声方差的估计,消除了失控问题。设计了信号检测流程,将最大似然( ML)检测的搜索过程嵌入Gibbs迭代采样过程,减少了最大似然检测的计算步骤。仿真结果表明,所提算法能估计噪声方差,具有接近最大似然检测的性能。     

OFDM系统中基于导符号和判决数据的频率跟踪环路

在相干正交频分复用(OFDM)系统中为跟踪多径信道的实时变化通常在时频网格上插入导符号来进行信道估计.对利用这些导符号结合判决数据进行频率跟踪的算法作了进一步的研究.在时域和频域都重新推导了频偏的估计结果,经过合理近似,得到了时域最大似然估计的近似解;在频域推导了另一种形式的似然函数,得出了最大似然估计的解析表达式.新的频率跟踪算法降低了计算量,提高了频率同步的精确度.     

GSM系统频率同步的实现

在GSM系统中提出一种简单的频率同步算法,利用系统频率校正信道(FCCH)的信号特征估计接收信号的频率偏移,并通过频率补偿实现系统频率同步.仿真结果表明,该算法丢包率低,信噪比为8 dB时就可完全检测到FCCH;频偏估计和补偿效果好,降低了系统误码率.与传统的基于频域FCCH检测算法和最大似然匹配检测算法相比,所提算法基于时域信号处理,不需进行频域分析,其性能好且简单实用.     

一种LFM信号最大似然估计模型与参数估计快速算法

从最大似然估计模型入手,提出了一种适合在一般高斯噪声环境（包括色噪声）下LFM信号目标的参数估计模型和基于此估计模型的调频斜率和初始频率估计的快速算法。此方法获得了最大似然方法估计精度高的优点,且运算量比传统的最大似然方法大大降低。另外推导出了一般高斯环境下的LFM参数估计的CRB界,为一般高斯环境下的估计的参数的方差提供实际下界。     

一种基于连续蚁群算法的快速最大似然DOA估计

针对传统最大似然估计计算量大的问题,将连续空间蚁群算法与最大似然估计算法相结合,在ACOML算法的基础上,提出了一种用混沌序列初始化状态空间的改进蚁群算法MACOML(Muddleheaded ACO)。该方法使用混沌映射产生的初始状态空间来代替ACOML算法中的随机序列产生的初始状态空间,增加了初始解的遍历性,同时在寻优过程中增加了局部搜索。仿真结果表明:MACOML能保持最大似然估计方法的高分辨性能,而计算复杂度只是最大似然方法的1/20。     

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。     

OFDM系统中的帧同步与频率跟踪算法

正交频分复用(OFDM)因其在抗频率选择性衰落和窄带干扰方面具有良好的性能而被广泛应用,但是OFDM系统比单载波系统对定时和频偏更加敏感。提出了一种简单有效的帧同步与频率跟踪算法,与传统的最大似然估计算法相比,实现更加容易,而且能保证精确的帧和频率同步。     

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。     

一种低复杂度GPS载波跟踪环路设计

 GPS接收机载波跟踪环路的鉴别器和滤波器设计决定了跟踪环路的性能,也在很大程度上决定了GPS接收机的性能.本文在分析了传统锁相环和锁频环鉴别器算法的基础上,提出了一种锁相锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法;同时,在研究了基于双线性Z变换积分器与矩形波数字积分器的滤波算法基础上,提出了一种基于矩形波数字积分器的锁频环辅助锁相环的滤波器算法.综合这两种新算法给出一种低复杂度的GPS接收机锁相锁频环设计方法.通过理论分析与仿真实验,证实该GPS载波跟踪环路设计不但具有良好的跟踪性能,且与传统设计方案相比具有运算量小,复杂度低,占用资源少等优点,更易于工程实现.     

基于最大似然估计的高动态GPS载波跟踪环

 基于最大似然估计提出了一种全新设计的GPS载波跟踪环结构,并将该环路应用于高动态、低信噪比条件下的GPS载波频率跟踪. 文中给出了环路的设计细节,并详细讨论了环路中各模块的功能及模块之间的参数传递. 利用具有典型高动态参数的GPS载波信号对环路的跟踪性能进行了测试. 测试结果表明,与普通GPS接收机的载波跟踪环相比,该环路对高动态环境下的失锁门限和门限附近的频率跟踪精度均有显著改善.     

线性调频信号参数快速估计

线性调频(LFM)信号参数检测是对SAR对抗的一个重要问题,本文在对用Radon-Wign er变换、快速解线调和最大似然(ML)估计和分析LFM信号的基础上,给出一种消除ML估计带来旁瓣的方法,进一步提出了一种局部快速搜索的最大似然估计法,并用于LFM信号的起始频率和调频斜率等参数的估计。最后给出了三种快速算法的计算机模拟结果。     

多普勒频率变化率快速最大似然估计辅助的高动态载波跟踪环路

高动态环境下接收信号含有较大的多普勒频率及其变化率,传统载波跟踪方法难以在高动态应力和跟踪精度两方面取得较好折中,针对这一问题该文提出一种多普勒频率变化率快速最大似然估计方法,并利用估计值辅助载波跟踪环路。首先指出了多普勒频率及其变化率的最大似然估计可等效采用分数阶傅里叶变换(FrFT)来实现;其次,针对频率及其变化率2维搜索运算量大的问题,提出一种瞬时自相关与分段离散傅里叶变换(DFT)求相位差相结合的频率变化率估计方法,根据粗估值可大大缩小搜索范围;最后,利用估计值辅助载波跟踪环路,降低动态应力,提高跟踪精度。理论分析与计算机仿真表明,在典型高动态参数条件下,输入信噪比为-30 dB时,搜索运算量降为原来的5.25%,输出频率的均方根误差仅为8.46 Hz/s,和传统载波跟踪方法相比,灵敏度提高3 dB以上。     

线性调频信号参数快速估计

线性调频(LFM)信号参数检测是对SAR对抗的一个重要问题，本文在对用Radon—Wigner变换、快速解线调和最大似然(ML)估计和分析LFM信号的基础上，给出一种消除ML估计带来旁瓣的方法，进一步提出了一种局部快速搜索的最大似然估计法，并用于LFM信号的起始频率和调频斜率等参数的估计。最后给出了三种快速算法的计算机模拟结果。     

无线信道中OFDM系统的频偏估计

OFDM技术作为一种适用于高速无线传输的调制技术近年来越来越受到关注。但 OFDM系统的显著问题是对频率偏移十分敏感。针对OFDM信道传输系统,提出了一种频率 偏移估计算法。该估计器采用内插技术,通过频域来实现,与传统的最大似然估计器相比,该 算法具有良好的性能和较简单的结构。     

基于MUSIC和ML方法的MIMO系统参数估计

该文提出了一种基于MUSIC和ML方法联合估计MIMO系统频偏和信道增益的算法,该算法首先使用MUSIC方法估计出多个发射天线到某一接收天线的频偏子集,然后利用最大似然方法在这个有限子集中分离出不同天线对之间的频偏,最后在频率同步的基础上利用最大似然估计器对信道增益进行估计。该算法解决了在估计多个频偏时直接使用最大似然估计进行多维搜索的问题,将多维搜索转化为一维搜索,降低了算法的复杂度。     

适用于慢衰落信道的联合最大似然序列估计

为了克服移动通信中存在的多径衰落效应,基于Viterbi算法的最大似然序列估计需要不断跟踪信道参数的变化.在建立有限带宽信号的多径衰落信道传输模型的基础上,提出了一种适合于慢衰落信道特性的降阶联合信道跟踪与最大似然均衡算法D-PSP.该方法根据信道特性选择不同的降阶维数N,在保证数据正确接收率的条件下,不同程度的有效减小PSP算法的计算时间和存储空间.     

弱信号环境下北斗导航接收机位同步算法研究

为了满足在弱信号环境下的使用并提高接收机跟踪灵敏度,在接收机中采用锁频环进行载波跟踪是非常有必要的。由于锁频环并不对相位进行跟踪,造成相关器的能量不集中在同相支路,而是同相/正交支路均包含有信号能量,致使传统接收机的同步算法无法使用。为了解决弱信号环境下的同步问题,提出了2种新同步算法,进行了理论推导和算法描述,在实际接收机中完成了实现,并给出了测试结果。结果表明,2种新同步算法在弱信号环境下均能实现比特同步和帧同步,是一种行之有效的同步算法。