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。     

基于谱线平移的低信噪比高动态信号多普勒频偏捕获算法

针对低信噪比高动态信号的载波频偏捕获提出了一种新的算法即谱线平移算法.首先,介绍了现有的大载波频偏捕获技术,分析了其不能适应高动态信号捕获的原因;其次,分析了载波频偏及其变化率对载波频偏捕获的影响,主要考虑多普勒频移变化率对信号捕获的影响,它将严重限制低信噪比情况下对载波频偏估计时非相干累加的次数,在此基础上,提出并研究了适应低信噪比高动态信号大载波频偏捕获的谱线平移算法,并对算法进行了性能仿真,表明其具有2 ～3dB的改善增益,与最大似然算法相比具有绝对优势.     

大频偏卫星扩频信号的基带处理算法的FPGA实现

多普勒频偏一直是卫星通信中不可忽视的消极因素。针对多路混叠的卫星扩频信号下变频以后所产生的大多普勒频偏,在匹配滤波结构中采取改进的部分相关算法,在基于并行导频的信道估计中根据信道状况改变估计长度,实现了大频偏下卫星扩频信号的基带处理。     

基于相位补偿的BPSK相参脉冲串信号多普勒频率变化率估计算法

目标与观测平台之间径向加速度引起的接收信号多普勒频率变化率的精确估计对于高精度单站无源定位与跟踪具有重要意义。该文针对脉内相位调制信号的频率变化率不能直接表征多普勒频率变化率的问题,首先引入相位补偿的方法消除BPSK相位调制序列的影响,然后针对固定脉冲重复频率和脉冲重复频率抖动两种情况分别提出了径向加速度引起的多普勒频率变化率的精确估计方法,并且给出了多普勒频率变化率与采样频率、观测时间及脉冲重复频率之间的约束关系。仿真结果表明,典型参数条件下该文提出算法的信噪比门限比已有算法低约4~6 dB。     

NGB-W系统中最大多普勒频移估计及其改进算法

针对传统最大多普勒频移估计算法在低速移动或每帧中传输OFDM符号数较少时估计误差较大的问题,本文针对NGB-W系统提出了一种基于插值的传统多普勒频移估计算法的改进算法.本文依据传统算法,对连续导频进行插值,有效提高了多普勒频移估计算法的性能.采用CCSS平台进行仿真,仿真结果表明,改进的算法与传统算法相比,在低速移动及传输OFDM符号少时表现出更好的性能.     

基于FrFT的LFM相参脉冲信号多普勒频率变化率估计算法

线性调频信号(LFM)在雷达中广泛应用,精确获取观测LFM信号中的多普勒频率变化率信息是单站无源定位与跟踪系统的一项关键技术。该文提出了基于分数阶Fourier变换(FrFT)的多普勒频率变化率估计算法,在分数阶变换域上使信号能量聚集,消除调频率对参数估计的影响的同时充分提高了信噪比,进而利用保留的脉冲间相对相位关系获得了多普勒频率变化率的高精度估计。理论分析表明,该算法估计精度接近理论下界,数值仿真验证了算法的有效性。     

星载AIS信号的频偏估计

星载自动识别系统(AIS)中信号存在严重的多普勒频偏,影响信号的正确解调,而传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的频偏估计算法其估计范围无法满足需要.为此,提出了一种改进的自相关-FFT频偏估计算法,通过构造辅助函数以确定信号频偏的正负号,在此基础上对基于FFT的频偏估计算法进行改进,从而扩大频偏估计范围,实现对大的多普勒频移的估计.仿真和实验结果均表明,改进算法的频偏估计范围扩大为原来的2倍,具有很高的估计精度,十分接近修正后的克拉美罗界,且算法简单、易于实现.     

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。     

GMSK信号的多普勒频移快捕和跟踪

GMSK信号具有良好的频谱和功率特性,特别适用于功率受限和信道存在非线性、衰落以及多普勒频移的数字卫星移动突发通信系统。本文提出了一种GMSK信号的多普勒频移快捕和跟踪方法。该方法根据突发通信时帧结构的特点,采用独特码和FFT并行处理信号能量检测、帧同步检测和多普勒频移快捕,并采用判决反馈PLL环跟踪多普勒频移的变化。仿真结果表明,多普勒频移在-Rb／2～Rb/2范围内变化时,与理论值相比,采用该方法的准相干解调器误比特率Pb 性能恶化仅为0．3dB。在信息速率Rb=9．6kbps时,多普勒频移速率可达4000Hz／s。     

Optimal range and Doppler centroid estimation for a ScanSAR system

This paper presents a new range and Doppler centroid estimation algorithm for a ScanSAR system. This algorithm is based on processing the image data in the overlapped region of two bursts of the same beam or adjacent beams. It leads to highly accurate radar pointing angles that are paramount to achieving good radiometric performance in ScanSAR imagery. The achievable accuracy is derived theoretically and verified by tests performed using SIR-C ScanSAR data and ERS data. This algorithm is computationally efficient and easy to implement. The proposed Doppler centroid estimation algorithm is also an excellent candidate for a strip mode SAR system     

Diversity combining for DS/SS systems with time-varying, correlated fading branches

Diversity combining of multiple time varying and correlated fading branches is investigated for direct-sequence spread-spectrum systems. The correlated branches are modeled and estimated jointly as a vector autoregressive (VAR) process. The joint estimation is shown to provide performance gain over separate estimation of the fading branches. The parameter matrices of the VAR model are estimated via the method of expectation maximization (EM) with two algorithms. The first algorithm, using results from Kalman smoothing, provides a closed-form solution to the maximization problem in the iterative EM procedure. However, the iterative EM-Kalman algorithm operates repeatedly on a batch of training data and results in large storage requirements and long processing delays. To overcome these disadvantages, a new algorithm with only forward-time recursions is proposed that approximates the iterative EM solution and efficiently adapts to slowly changing Doppler spreads. As a result, the new algorithm significantly reduces memory and training sequence requirements. Through computer simulations, a near ideal bit-error rate performance is found for both algorithms, and the efficacy of the new adaptive algorithm for channels with changing Doppler spreads is demonstrated.     

一种脉冲群间多普勒频率变化率的估计算法

提出了一种脉冲群间多普勒频率变化率估计算法,该算法利用离散傅里叶变换进行脉冲间相参积累,获得脉冲群的相对模糊频率,通过脉冲群间相对模糊频率差分获得多普勒频率变化率。算法具有计算量小、多普勒频率变化率估计精度高的优点。计算机仿真结果证明了算法的有效性。     

一种面向深空测距的大多普勒频偏信号捕获算法

在深空测距任务中,高精度的伪码捕获是后续执行伪码跟踪的关键前提.传统基于时频二维搜索的频偏估计算法对于深空测距中频率偏移范围较大的情况难以满足伪码捕获实时性要求.为此,提出了改进的时频二维搜索算法,通过在传统时频二维搜索算法的前端引入快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法对多普勒频偏...     

Joint Doppler frequency, 2D-DOD and 2D-DOA estimation for bistatic MIMO radar in spatial coloured noise

In this paper, we address the problem of four-dimensional angle and Doppler frequency estimation for L-shaped bistatic multiple input multiple output radar in spatial coloured noise. A novel method of joint estimation of Doppler frequency, two-dimensional direction of departure and two-dimensional direction of arrival based on the propagator method is discussed. Utilising the cross-correlation matrix which is formed by the adjacent outputs of matched filter in the time domain, the special matrix is constructed to eliminate the influence of spatial coloured noise. The proposed algorithm provides lower computational complexity and has very close parameter estimation to the estimation of signal parameters via rotational invariance techniques algorithm and DOA-matrix algorithm in high signal-to-noise ratio and Cramér–Rao bound is given. Furthermore, multidimensional parameters can be automatically paired by this algorithm to avoid the performance degradation resulting from wrong pairing. Numerical simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

高速移动条件下的多普勒频移估计与校正

在遥测遥控通信系统中,经常会遇到发射机或接收机具有很高的移动速度。这将导致接收机接收到的数据包含很大的多普勒（Doppler）频移。多普勒效应使得接收数据的相位发生旋转,这将造成接收信号无法正确解调。对高速移动条件下的数字通信系统中存在的多普勒频移问题进行研究,并对盲估计算法与训练序列估计算法的性能进行比较与分析,并对采用训练序列算法估计频偏和相偏的FPGA实现过程中存在的主要问题进行讨论并提出解决方案。最后,仿真结果表明,所提到的硬件实现算法能够很好地估计和校正频偏与相偏。     

星载SAR等效斜视波数域算法的实现方法

等效斜视的波数域算法是一种适用于大距离徙动高分辨率星载合成孔径雷达成像的优化算法。该算法可以利用雷达发射信号的复制信号作为距离参考信号。由于该算法在频域插值,对插值精度要求高。多普勒参数的精度和加权处理对该算法的成像性能指标具有重要的影响。文中从距离参考函数、Stolt插值、多普勒参数估计和加权处理4个方面分析了等效斜视波数域算法的实现方法,并通过仿真测试对几种可能方法的成像质量指标进行了比较,实验结果验证了等效斜视波数域算法实现方法的有效性。     

面向高速移动通信系统的载波同步技术

针对高速移动通信系统大多普勒频偏和导频资源受限条件下的载频同步问题,提出了一种级联递进载波同步方法.首先利用数据帧首尾导频块估计与校正接收信号多普勒频率变化率;然后设计了基于多级自相关运算的高精度多普勒频偏估计模型;最后采用三阶锁相环跟踪剩余的多普勒变化率和频率偏移.仿真结果表明,该方法多普勒频率变化率校正满足载波同步...     

基于循环统计量检测的QAM信号多普勒参数盲估计

针对动中通卫星通信系统中QAM信号多普勒参数盲估计难的问题,提出了一种基于循环统计量检测的盲估计算法。算法无需同步和匹配滤波等预处理,通过检测QAM信号四倍频偏处的循环频率来估计多普勒频偏,并利用数据分段求频率的方法计算变化率。仿真结果表明,在低信噪比的高斯噪声信道和多径衰落信道下,算法均可以准确而有效地实现QAM信号多普勒参数的盲估计。     

MIMO-OFDM快衰落信道的压缩感知估计方法

在快衰落多输入多输出(MIMO)-正交频分复用(OFDM)系统中,为了避免传统的信道估计方法中存在大量系数需要估计的问题,利用快衰落信道在角时延多普勒域可稀疏的特性,提出了基于压缩感知的MIMO-OFDM系统快衰落信道估计方法。根据压缩感知的受限等距特性(RIP),推导了一种少量导频随机结构测量矩阵,用于测量快衰落信道在角时延多普勒域稀疏系数。接收端可从这些少量的测量数据中以高概率重构出快衰落信道。理论分析与仿真结果都表明:该方法与传统的信道估计方法相比,所得到的系统数据传输效率及估计性能都有了明显提高。     

使用PRONY方法的OFDM频偏估计

对OFDM频偏的盲估计算法进行了研究,采用PRONY方法,利用对OFDM码元的过取样来构成估计所需的空间。着重对多径环境下的性能进行了仿真,证明该方法在多普勒频移下有较好的性能,并进一步分析了估计性能与过采样倍数的关系。