北斗接收机在干扰下的性能研究

通过分析北斗接收机在复杂干扰环境下的性能问题,为抗干扰研究提供了更为专业的理论依据,在卫星导航直接序列扩频通信系统模型的基础上对导航系统在干扰下的误码率、等效载噪比及捕获能力等性能方面进行对比分析,并采用Matlab进行数字仿真。仿真结果表明,窄带干扰比均匀频带干扰对接收机的影响更大,导航信号的性能降低程度与干扰信号带宽及干扰实施的频率等因素有关,导航信号性能改善需要考虑以上多种因素的影响。     

北斗导航系统上行注入链路窄带干扰抑制分析

现北斗卫星导航系统已经逐步投入使用,强健的抗干扰能力是其正常运行的保证。针对北斗卫星导航系统上行注入链路存在的窄带干扰,进行了干扰建模,并分析了干扰机理,分别使用自适应滤波的时域处理和变换域处理算法进行了干扰抑制,并进行了仿真验证,通过仿真结果对两种干扰抑制算法的性能进行了比较。结果表明,在北斗上行信道中,时域处理算法的性能优于变换域处理算法,研究成果将有助于北斗卫星导航系统上行注入链路干扰抑制的工程实践。     

基于LSTM的北斗卫星信号识别方法研究

为有效降低和抵御干扰对信号接收与定位的影响,提高导航系统的稳定性和可靠性,设计基于LSTM的北斗卫星信号识别与抗干扰方法,以无失真地利用BDS信号。对北斗卫星真实信源实施信号调制,获取卫星信号调制样式识别算法的输入信号。设计基于LSTM的卫星信号调制样式识别算法,模型为一个传统LSTM网络与CNN网络级联的新型LSTM网络,通过CNN网络能够实施I、Q数据间特征的提取,利用LSTM网络提取数据中时序特征,并对其特征进行融合,实现北斗卫星信号的识别。并设计结合空域抗干扰技术与时域抗干扰技术的空时自适应滤波约束算法,实现北斗卫星信号窄带与宽带干扰的共同抑制,以有效提高识别的效果。实验测试结果表明,设计方法的识别准确率整体较高,最高达到接近90%,抗干扰后输出信干比最高达到78.52dB。     

北斗B1频点中频信号仿真系统设计

北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统,属全球四大卫星导航系统之一,开展对北斗信号调制体制及北斗信号的研究具有重大意义。由于北斗卫星导航系统目前处于建设阶段,无法满足全球导航的实际应用需求,且基带信号处理中需要的动态航迹及弱信号环境下卫星中频信号不易获取。为解决此问题,通过对北斗B1频点信号体制及实现方式进行研究,对中频信号进行建模,进而对北斗B1频点中频信号仿真系统进行设计实现。仿真系统可完成基于设定卫星、航迹、载噪比、仿真时间的中频信号仿真并保存,为北斗基带信号处理提供可重复使用的中频数据。     

基于FPGA的低截获概率卫星测控信号捕获系统

提出了一种基于FPGA的低截获概率卫星测控信号捕获解决方案。基于AD+FPGA的硬件架构完成了带宽为200MHz的跳频和直接序列扩频混合扩频信号的解跳、解扩,实现了基于Xilinx的快速傅里叶变换IP核的扩频码的快速滑动码相关,以及多跳积分结果的相干累加,并采用相对门限法进行了捕获判决。板上试验结果证明了该方案的捕获性能,最大捕获时间小于4 s,捕获概率达到99%,虚警概率小于0.001。该系统已应用于北斗二代导航MEO卫星测控链路。     

GPSM码信号捕获抗干扰性能仿真研究

研究优化导航信号问题,GPS采用M码信号来取代目前正在使用的P(Y)码信号。与P(Y)码信号相比,M码信号将采用包括二进制偏移载波调制、时分数据复用等技术在内的一系列新的信号生成技术使得M码信号与P(Y)码信号相比具有显著不同的抗干扰特性。为了更好了解新一代导航信号的抗干扰能力,通过理论分析,选用合适的方法,搭建仿真平台,从捕获性能的角度测试、评估了M码信号在各种干扰样式及不同的预检测积分时间条件下的抗干扰能力,并与P(Y)码信号进行了对比。测试结果表明,M码信号的抗干扰能力在一定条件下具有明显优势,对未来全面认识M码信号的抗干扰能力具有一定借鉴意义。     

一种DS扩频系统抗干扰性能的仿真

针对传统直接序列扩频系统(DS-SS)抗干扰性能仿真方法在工程应用中难以实施及系统纯硬件实现的复杂性,提出一种基于VHDL的仿真方案.设计两种不同扩频增益系统,在扩频信号中引入表征各种干扰环境集中产生的噪声;收端采用序列相位搜索捕获法获得同步进而实现相关解扩.在两种处理增益下通过增大噪声,对各种干扰环境下系统性能进行分析.仿真结果表明,提高扩频增益可提高抗干扰性能.当扩频增益为127时,接收扩频信号中误码率为26%时系统能正确解扩;扩频增益增加3dB,即使错误码元达38%,系统仍能零误码解扩.仿真方法和结论对实际应用有一定的参考价值.     

新型的卫星导航信号体制设计

为进一步提高导航信号精度、频带效率及增强导航系统可靠性,提出一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的最小频移键控-二进制偏移载波(MSK-BOC)调制信号体制(LDPC-MSK-BOC)。以Compass和GPS信号典型参数为例,采用功率谱密度、码跟踪误差、多径误差包络、误比特率、解调抗窄带/匹配谱干扰品质因数、码跟踪抗窄带/匹配谱品质因数、谱分离系数等参数来评估二进制偏移载波(BOC)和MSK-BOC两种信号的导航性能。理论分析和仿真结果表明:在频带资源受限的条件下,与BOC信号体制相比,所提出的信号体制在码跟踪精度和抗多径方面有更好的性能;同时可进一步提高系统的可靠性,改善频带利用率。     

北斗Ⅱ卫星导航系统星座仿真分析研究

针对北斗Ⅱ卫星导航星座中卫星位置不确定问题,改进并完善了正在筹建中的北斗Ⅱ卫星导航星座布局,在此基础上仿真分析了我国区域性导航系统以及北斗Ⅱ卫星导航星座的多星覆盖、位置精度衰减因子(position dilution of preci-sion,PDOP),给出了覆盖性能、导航定位精度等导航星座系统性能。仿真结果表明,北斗Ⅱ卫星导航系统多星覆盖及PDOP性能相对优于GPS导航星座,尤其适用于我国及周边地区。通过对不同最低仰角下北斗II导航星座及GPS星座多星覆盖变化分析,确定了各星座多星覆盖与仰角的关系以及变化特征,为北斗II导航系统组建工作以及应用终端设计提供了依据。     

一种新型无人机数据链抗压制干扰技术的研究

从提高无人机数据链的抗干扰性能出发,在研究跳频扩频(FHSS)、跳频正交频分复用(FH-OFDM)基础上,结合正交码时分多子信道扩谱调制(OC-TDMSCSSM)提出了一种单一正交码跳频正交频分复用(SOCFH-OFDM)新的抗干扰方案,建立了数学模型,推导了抗干扰性能误码率公式.仿真结果表明,在莱斯信道下,当误码率达到10-5时,系统的抗宽带干扰和抗窄带干扰性能均比OC-TDMSC-SSM系统要高出1.5 dB左右.     

一种改进的导航信号窄带干扰抑制方法

针对导航信号中的窄带干扰问题,提出一种基于频域处理的最小均方(LMS)窄带干扰抑制方法。该方法在传统的LMS滤波器结构中引入权值泄漏因子a,以减少导航信号中有用信号在滤波过程中的损失。通过采用权值系数稳定度d的判断处理去除导航信号中的变频窄带干扰。仿真结果表明,该方法对固频和变频的窄带干扰都有较好的抑制效果,可提高导航接收机的抗干扰性能。     

Wideband beamforming for multipath signals based on frequency invariant transformation

It is well known that the performance of conventional adaptive beamformers degrades severely due to the presence of coherent or correlated interferences(multipath propagation) and various techniques have been developed to improve the performance of the beamformer.However,most of the work in the past has been focused on the narrowband case.In this paper,the wideband beamforming problem in the presence of multipath signals is addressed,with a novel approach proposed by employing a pre-processing stage based on the frequency invariant beamforming(FIB) technique.In this approach,the received wideband array signals are first processed by an FIB network,and then a traditional narrowband adaptive beamformer or an appropriate instantaneous blind source separation(BSS) algorithm can be applied to the network outputs.It is shown that with the proposed structure,cancellation of the desired signal is reduced,leading to a significantly improved output signal to interference plus noise ratio(SINR).     

毫米波通信中的快速频域接收机算法

To suppress interference signals in millimeter wave communications, especially narrowband interference signals, a receiv- er algorithm based on frequency domain with fast convergence is proposed. The algorithm introduces the weight leakage factor and the convergence factor, which proves the superiority of the algorithm proposed in this paper in suppressing the narrowband interfer- ence of the system under the same environment from both theoretical and simulation aspects. Whether in terms of convergence speed or bit error rate performance, the new algorithm can achieve a good result. This algorithm can enable the ultra-wideband re- ceiving system to achieve rapid convergence and reduce the impact of narrowband interference on system performance.     

直接序列扩频系统中的窄带干扰抑制

扩频技术在新兴的个人无线通信中得到了广泛的应用。由于可用频带的限制,扩频通信系统要与现有的窄带通信系统共享相同的频带,而且扩频信号的幅度相对于窄带信号的幅度要小很多。尽管扩频通信系统自身具有抗窄带干扰的能力,但当存在窄带干扰的时候,有效的窄带干扰抑制技术可以提高系统性能。该文主要对最小均方误差检测技术抑制窄带干扰进行了研究,分析了其性能及自适应算法的实现。仿真结果证明,应用最小均方误差检测可以有效地对抗数字窄带干扰。     

一种直扩信号的检测方法

在非协作通信中,基于循环谱理论的检测方法是直扩信号检测的重要方法之一.目前,该方法都是假设背景噪声和干扰为平稳信号.但是实际上,直扩信号面临严重的窄带干扰,特别是在军事领域,更是面临敌方有意的人为强窄带干扰.由于存在调制,人为的窄带调制信号都存在循环平稳特性,这对目前基于循环谱理论的直扩信号检测方法提出了挑战.文中通过理论分析、MATLAB仿真,分析了直扩信号、窄带调幅干扰信号,验证了窄带调幅信号具有循环平稳特性,提出了利用循环谱包络检测存在窄带调幅干扰的直扩信号检测方法,并写出了具体的算法.     

基于聚类分析的常规通信信号自动分选方法

为了从干扰环境中自动分选出常规通信信号,提出了一种基于聚类分析的信号分选方法,它主要包括测量集分割和信号跟踪两部分。测量集分割用于对频域检测和测向得到的测量集进行识别,从中获得对该测量集有贡献的窄带信号的特征参数;信号跟踪就是根据常规通信信号的特点,对截获信号进行序贯聚类,剔除干扰信号。实验结果表明,测量集分割方法的识别正确率在94％以上,能够准确估计各窄带信号的特征参数;所提出的分选方法能够从干扰环境中正确分选出常规通信信号。     

基于自适应滤波的民航导航通信干扰检测系统设计

针对目前使用的民航导航通信干扰检测系统受到背景噪声与电磁干扰信号重叠影响,导致干扰检测结果不精准的问题,提出了基于自适应滤波的民航导航通信干扰检测系统设计。使用多信道检测接收机,将接收结果经过PCI接口传送给上位机。使用测向天线阵,捕获来自其他天线阵元的信号幅值、相位。使用由三个垂直磁阻传感器组成的电子罗盘,测量X、Y、Z方向的电磁干扰,经过A/D转换器放大处理和主机检测后,完成硬件结构设计。计算系统输出结果,结合自适应滤波处理技术,整理自适应滤波的加权矢量,彻底分离开噪声信号与电磁信号,避免噪声干扰。计算相位差,并对其进行矢量化处理,获取多组载波相位差,确定干扰信号的数值和方向,完成通信干扰检测。由实验结果可知,该系统在同频干扰、临频干扰情况下,信号波动的-0.2-0.4和-0.8-0.7幅值均与实际干扰信号波动幅值一致,具有精准检测结果。     

基于干扰抵消的GPS伪卫星抗远近效应方法研究

针对GPS伪卫星导航系统中出现的"远近效应"问题,提出了一种新的应用于GPS接收机端的解决方法。利用发生"远近效应"时不同通道间相关峰值的差值判断出强干扰信号,重构强干扰并将其从接收信号中抵消。建立了系统模型,给出了该方法的实现原理框图,并详细分析了该方法的性能。仿真和信噪比分析都表明,该方法有较好的抗"远近效应"能力,适合GPS伪卫星导航系统应用。