多载波CDMA子载波频率盲估计算法及其性能分析*

针对频谱感知和多载波CDMA信号解调的实际应用,根据多载波CDMA信号的循环平稳特性,提出了一种利用高阶循环累积量估计多载波CDMA信号子载波频率的方法。由于高阶循环累积量可以有效地抑制平稳噪声和非平稳高斯噪声,通过理论分析可以证明在上述噪声背景下,子载波采用BPSK调制的多载波CDMA信号的四阶循环累积量仅在循环频率为子载波频率处存在,可以通过检测此循环频率来实现子载波的估计。考虑到多载波CDMA信号发端可以采用不同的窗函数以降低频谱泄露,以常见的几种窗函数为例进行了算法仿真,发现本算法对窗函数的变化不     

频率选择性衰落信道下的同步参数联合盲估计算法

对于多径频率选择性衰落信道以及低信噪比环境下线性调制信号的同步参数盲估计问题,提出基于循环累积量的载波频偏、初始相偏和符号定时误差前向联合盲估计算法。通过理论推导得出多径频率选择性衰落信道下信号的循环累积量与初始相偏和符号定时误差的数学关系。在此基础上先以较大频率间隔进行粗估计确定频偏范围,再以较高精度遍历检测信号特定循环频率,提高载波频偏估计精度,进而由累积量值估计出初始相偏和符号定时误差,不依赖于信道衰落和加性噪声的分布特性,尤其适用于频偏、相偏、定时误差和信道衰落同时存在的复杂情况。仿真结果表明,该算法 能有效实现低信噪比和多径频率选择性衰落信道下对线性调制信号同步参数的联合盲估计。     

MIMO-OFDM信号参数盲估计方法

为解决非协作通信中多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)信号的参数盲估计问题,提出基于循环自相关结合四阶循环累积量的多参数估计方法。求MIMO-OFDM信号的自相关函数,对其傅里叶变换后得到循环自相关函数,通过对循环自相关三维图不同切面的分析估计出符号周期、有用符号时间、循环前缀时间;求MIMO-OFDM信号的四阶循环累积量,通过检测峰值的数目及其对应的循环频率估计出子载波数及子载波频率。仿真结果表明,在较低信噪比下,所提算法可准确估计出MIMO-OFDM信号的多个参数。     

时变信道复指数基频率盲估计

在基于基展开模型的时变信道盲辨识中,可通过估计复指数基频率将时变信道的盲辨识问题转换为线性时不变信道的盲辨识问题。为了更准确地实现复指数基频率的盲估计,针对两种不同输入条件下的观测数据,分别提出了利用特定二阶循环矩和四阶循环累积量方法来进行估计。特定二阶循环矩方法比传统方法更容易提取基频率分量;四阶循环累积量方法比四阶循环矩方法具有更好的抗噪声性能。理论和仿真分析证明了这两种算法的有效性。     

QAM解调及频偏估计联合算法

针对在水声传输环境下,载波频率偏移会导致较大的传输误码率的问题,提出一种能够同时进行载波频率偏移估计以及QAM解调的联合算法。在频域将接收信号样点与标准正弦信号进行最小二乘逼近,通过估计接收信号的频率实现载波频偏估计;同时得到接收信号的幅度和相位,从而得到QAM调制信号的I分量和Q分量系数。仿真证明,该算法降低了QAM调制解调算法的误码率。     

传输损耗条件下基于循环平稳检测的空时分组码盲识别方法

针对传输损耗条件下空间复用（SM）和Alamouti空时分组码的盲识别问题,提出一种单接收天线下的基于循环平稳检测的盲识别算法。首先通过理论推导,证明Alamouti空时分组码具有循环频率的特性;然后,求取接收信号的四阶循环累积量来观察循环频率;最后使用循环平稳检测的方法,构造检测不同空时分组码循环频率的假设检验,从而对2种码的接收信号进行区分。该方法可在单接收天线下进行,蒙特卡洛仿真结果表明,该算法不需要预先知道信道信息、调制方式、载波相位和时间偏移,不需要精确知道载波频偏,识别效果较好。     

一种高阶QAM信号多普勒频率参数估计算法

为了解决高阶QAM信号载波同步中动态多普勒参数估计问题,提出一种基于调频信号相位多项式系数估计的方法。该方法针对QAM信号去调制后的信号表达式构造二次相位(QP)函数,通过估计二次项系数得到多普勒频率变化率的估计值。进一步依据最大似然准则估计一次项相位系数得到多普勒频率估计值。最后用取主值的方法进行相位估计。计算机仿真实验表明,该算法能有效应用于高阶QAM信号的动态多普勒参数估计。     

CDMA信号的时频差高精度估计算法

针对多用户CDMA信号的时频域重叠特征,提出了一种新颖的时频差高精度估计方法。该方法结合扩频信号的捕获和解扩操作,以较短的信号样本和较低的计算量,仅两次时间-频率分维迭代实现了用户信号分离和时频差估计,再通过时域和频域内插进一步提高估计精度。仿真结果表明,与直接互模糊函数相关法相比,该方法能够有效提高CDMA信号时频差估计精度,降低计算量。     

基于信号循环平稳特性的自适应时延估计

本文提出了基于信号循环平稳特性的自适应时延估计方法,在信源的载波频率或波特率不同于干扰信号的情况下,利用信号的循环平稳性实现对非平稳干扰和空间相关噪声的抑制,进而提高时延估计的精度.仿真实验结果表明该方法比传统的参数模型时延估计方法有更好的性能.     

基于循环谱的猝发信号解调

针对传统解调方法应用于猝发信号解调的缺点,提出了一种运用循环谱解调猝发信号算法,采用循环谱快速估计猝发信号的载波频率,根据载波频率进行猝发信号的解调,对以BPSK和QPSK调制方式的猝发信号进行了仿真。仿真结果显示：在满足一定约束条件下,该方法可以快速地捕获猝发信号的载波频率,从而实现了在较短的时间内解调出猝发信号,并且采用此算法对猝发信号进行解调的结果和理论分析一致。     

基于高阶累积量和DNN模型的井下信号识别方法

针对矿井复杂异构的无线环境,提出一种基于高阶累积量和DNN模型的井下信号识别方法,实现了井下BPSK,QPSK,8PSK,2FSK,4FSK,8FSK,32QAM,64QAM,OFDM等数字信号的自动调制识别。分析得到9种数字信号的高阶累积量理论值,并通过傅里叶变换提高信号辨识度;分析井下小尺度衰落信道对高阶累积量的影响,推导出经过井下衰落信道后信号的高阶累积量计算表达式,根据高阶累积量理论值构造特征参数并训练DNN模型,实现信号识别。仿真分析结果表明,该方法在矿井Nakagami-m衰落信道下有出色的调制识别性能,信噪比为-5 dB时平均正确识别率为89.2%以上,信噪比为5 dB以上时平均正确识别率为100%。该方法为在特殊复杂环境下的信号识别检测提供了新思路。     

基于FFT频谱校正的全数字QAM解调法

针对QAM相干解调法需严格载波同步的不足,提出一种新的基于FFT频谱校正的全数字QAM解调方案,此方案采用了软件无线电的处理思想,直接在载波频段对QAM信号进行采样,采用FFT频谱校正估计出各码元周期内的载波幅值和初相位来实现信息比特解码。仿真实验证明,此方案方法简单,不仅降低了同步机制要求,而且在FFT长度为8时即可获得接近于传统相干解调法理论下限的误比特率性能。     

短波16QAM信号数字解调算法的仿真

该文利用MATLAB平台仿真了短波16QAM信号数字解调中的三个关键模块——定时同步、载波恢复及自适应均衡。短波QAM信号经定时同步提取定时信息,为传输中的码元提供了判决基准并为均衡器提供了时间基准,通过载波恢复可调整信号中存在的频偏和相偏,最后经自适应均衡达到抑制甚至消除码间干扰的目的,恢复出QAM的星座图。该文根据16QAM信号星座图的特点,提出了一种基于COSTAS环简化的载波恢复算法,将该算法与常用的载波恢复算法进行仿真比较,实验结果验证了该算法的有效性及优越性。通过对解调中三个关键模块的仿真,为实现整个解调系统奠定了基础。     

基于高阶累积量的数字调制信号识别方法

通信信号调制方式自动识别在信号检测、威胁分析、频谱监测等领域有着重要的地位,是非合作通信关注的关键技术.针对单一累积量调制信号识别有限且识别率低等问题,利用信号的二、四、六阶累积量特征所构造的矢量集,实现了MASK、MPSK、MFSK、MQAM四类信号的类间识别,以及2ASK、4ASK、8ASK,2PSK、4PSK、8PSK,2FSK、4FSK、8FSK,4QAM、16QAM、64QAM的类内识别.在Matlab环境下进行了仿真实验,实验结果表明,该方法在信噪比大于5 dB时可以达到90％以上的识别率.     

双谱在城市地下燃气管道泄漏检测中应用研究

由于城市地下燃气管网压力较低,环境噪声复杂,泄露信号微弱,使得泄漏信号难于用基于二阶累积量理论的信号处理手段检测。根据高阶累积量及双谱理论,将双谱应用于高斯噪声下的非高斯信号检测,通过直接法得到双谱的估计值,并利用二维窗来提高双谱的频率分辨率,然后根据实际情况建立了相应的假设检验模型。实验结果表明,该方法可有效地检测出低压燃气管网的泄漏信号,检测距离不小于20m。     

适用QAM信号的载波同步与均衡联合算法研究

载波同步和均衡是正交幅度调制(QAM)解调器中的两个重要组成部分。提出了一种适应于QAM信号的通用载波恢复环与自适应均衡的联合结构算法,该算法能够快速地对载波频率、载波相位进行高精度跟踪锁定。在System Generator中对其建模与仿真,仿真结果显示其误码率达到百万分之一,表明算法的性能稳定。通过对算法的简化,减少了硬件资源,同时也保证了接收机的实际性能要求。     

Blind carrier recovery for circular QAM using nonlinear least-squares estimation

In this work, a family of blind feedforward nonlinear least-squares (NLS) estimators for joint estimation of the carrier phase and frequency offset of circular quadrature amplitude modulated (QAM) transmissions is introduced. Well-known synchronization techniques are adapted for the circular QAM schemes, and a constellation-dependent optimal matched nonlinear estimator is derived to minimize the asymptotic variance. A computationally efficient approximation to the optimal nonlinearity is introduced and its performance assessed. Finally, computer simulations for various circular QAM transmissions are carried out to show that the proposed estimation technique is competitive with conventional monomial estimators. From the simulation results, conclusions are drawn about selecting the best synchronization method for implementation in actual communication systems.     

瑞利信道下基于累积量的调制识别方法

针对瑞利信道下调制方式分类的问题,提出了一种基于累积量的识别方法。该方法利用四阶累积量和六阶累积量的组合作为特征参数,采用决策树分类器,能够实现二相相移键控(BPSK)、四相相移键控(QPSK)、四进制幅移键控(4ASK)、四阶正交幅度调制（16QAM）、五阶正交幅度调制（32QAM）、六阶正交幅度调制（64QAM）和正交频分复用（OFDM）七种调制方式的识别分类,且计算量小,易于实现。从理论上进行推导与分析,所提方法对瑞利衰落和加性高斯白噪声干扰不敏感。计算机仿真结果表明：信噪比大于4dB时,正确识别率达到90%以上,说明了所提方法的可行性及有效性。