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.     

高动态低信噪比下扩频信号捕获算法研究

分析了高动态对扩频信号捕获的影响因素,针对低信噪比、高动态的双重条件对捕获时间的严格要求,提出了一种基于二次捕获的高动态低信噪比下扩频信号快速捕获方法,能够缩短捕获时间,快速进行扩频伪码相位、载波多普勒频率以及载波多普勒频率变化率的捕获.     

基于FRFT的多普勒频率跟踪算法

高动态环境下卫星通信终端面临高动态和低信噪比问题,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,在信号设计中考虑插入分散导频用于跟踪载波,可在低信噪比下实现高机动用户多普勒频移捕获及多普勒频率变化率的跟踪。给出了一种基于FRFT的频率变化率估计方法,利用估计值辅助载波跟踪环路。理论分析与计算机仿真表明,在典型高动态参数条件下,基于分散导频的多普勒频率跟踪算法和传统载波跟踪方法相比,灵敏度提高2 dB以上,Es/N0工作点可低至0 dB以下,跟踪范围可达符号速率的2倍,频率跟踪的均方根误差小于符号速率的1%,性能损失小于0.1 dB。     

基于离散傅里叶变换的高动态突发信号检测及频率估计

针对高动态突发通信应用环境,提出了一种新的基于频率域的突发信号检测及载波频偏估计算法,通过一次离散傅里叶变换( DFT)实现突发信号存在性检测及频率估计,并与经典Power-Law算法进行了比较。仿真结果表明：在低信噪比条件下,新算法检测信噪比门限改善超过1 dB,频率估计均方根误差小于符号率的1‰,并且对载波频偏及信号电平动态不敏感,实现结构简单,适合实时处理及工程应用。     

调频遥测信号载波频率的精确估计

传统调频遥测信号载波频率估计算法对输入信号降采样后直接进行快速傅里叶变换，实现方法虽然简单，但测量精度较差，无法适应高动态、低信噪比等复杂场景。为此，提出了一种调频遥测信号载波频率的精确估计算法。两并联补偿支路先分别采用正、负调频频率对输入信号进行频率预先补偿，低通滤波后完成降采样处理，削弱调频频率的频谱影响；频率搜索状态对采样数据进行载波多普勒变化率的频率补偿，经过快速傅里叶变换、非相干积分和频谱重心搜索完成频率解算，提高载波频率的检测性能。试验与分析表明，所提算法在高动态、低信噪比等复杂场景下可显著提高调频遥测信号载波频率的估测性能。     

基于FRFT的双二进制偏移载波信号捕获算法

为了解决传统算法无法实现高动态下双二进制偏移载波(Dual binary offset carrier modulation,DBOC)信号同步的问题,提出了一种离散多项式相位变换(Discrete Polynomial phase Transformation,DPT)与部分匹配滤波器(Partial Matched Filter,PMF)结合分数阶傅立叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)的算法。该算法首先通过DPT-FFT方法得到的动态阶数判断接收信号是否需要降阶处理,如果信号带有二阶多普勒变化率,先对信号进行降一阶处理,然后用PMF-FRFT的方法进行捕获。如果信号没有二阶多普勒变化率,只带有一阶多普勒变化率,直接使用PMF-FRFT的方法进行捕获。由MATLAB仿真结果可知,该算法相比DPT-PMF-FFT算法捕获概率有近 9.5dB的提升,并且该算法有效缩短了捕获时间。所以该算法可以较好完成高动态下信号的捕获。      

一种自适应增强谱线算法的优化设计与实现

自适应谱线增强(ALE)算法能够提高高动态、低信噪比信号的载波频率估计精度.针对实际应用中该算法消耗硬件资源多、结构复杂、使用效率低等问题,提出了结合可编程逻辑门阵列(FPGA)优化的ALE算法结构方法,简化了ALE硬件电路.设计结果表明,改进ALE方法后,可实现信噪比为0～20 dBHz、最大多普勒动态为800 Hz/s的测控信号载波频率准确估计.     

基于平方谱估计的OQPSK载波同步算法

基于COSTAS环的载波同步环路在对大频偏OQPSK信号进行载波同步时,所需的入锁时间较长,不能满足突发信号的处理要求。针对这一问题,该文将OQPSK信号的平方谱与载波同步环路相结合设计了改进算法。仿真结果显示,改进算法比传统算法的估计精度更高;在信噪比高于6 dB时,入锁时间短、误比特率接近理论限,满足大频偏突发信号的处理要求。     

TDMA卫星通信系统突发同步的性能研究

突发载波捕获和同步是TDMA系统的关键技术,使用数据序列辅助判决可有效缩短该处理过程需要的时间;在低接收信噪比下使用CAZAC序列的相关处理能够获得较高的突发捕获性能;比较了CAZAC序列和"1010"序列的载波和时钟同步误差估计性能,分析了它们在低信噪比门限时对信号快速捕获能力的影响。提出了2种序列组合应用实现载波快速同步的方案,完成信号捕获和载波估计功能。     

一种突发通信信号检测与频偏估计算法

提出了一种信号检测与频偏估计算法,通过对同步头做FFT变换来进行信号检测与频偏估计。与常规的算法相比,该算法不仅可以同时进行信号检测和频偏估计,而且可在较低信噪比、较大载波频偏和较大的信号动态范围内工作,适合于突发通信。在已有理论的基础上对算法进行了分析与仿真,仿真结果表明,32个符号同步头就可以有效地实现突发信号的检测和频偏估计。     

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。     

一种改进的CPFSK信号频率估计方法

针对突发信号解调中多普勒频偏大的问题,提出了一种改进的连续相位移频键控信号(CPFSK)频率估计方法.首先接收信号平方运算使信号的调制指数加倍,再通过一次离散傅里叶变换(DFT),用搜索信号平方谱谱峰的方法实现突发信号频率估计.仿真实验表明,在低信噪比条件下,该算法的频率估计精度比经典的相位差频率估计算法提高了20%;该算法与广泛用于高动态突发信号的频率插值估计算法相比,同道干扰信道下信干比改善可达4 dB,DFT长度缩短约1/3.     

高动态短时突发扩频信号的快速捕获

针对低信噪比和大多普勒频移环境下,短帧突发直接序列扩频通信系统要求在短时间内以很低虚警和漏警概率捕获信号这一难题,设计了仅使用独特码的短时突发扩频信号帧结构,在接收端将扩频码与独特码作为一个复合扩频码看待,提出了基于FFT的高动态突发信号捕获方法,可同时快速完成突发信号检测、扩频码捕获、频偏估计、帧同步检测和位定时捕获等任务。仿真结果表明:该算法能有效消除多普勒频移对短时突发扩频信号捕获性能的影响。     

TDMA信号的宽范围载波同步译码联合迭代处理

针对时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)信号提出了宽范围的载波同步译码联合迭代处理的方案。该方案主要分为三个部分,首先利用TDMA信号的同步码进行数据辅助同步,对信号中的大频偏和相偏进行粗估计和纠正;然后利用线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)算法针对整突发帧进行非数据辅助同步,精确估计和纠正信号的剩余频偏;最后通过利用译码器输出的软信息进行编码辅助同步,多次迭代得到剩余相偏的精确估计,最终实现载波的精确同步并输出译码结果。实验结果表明,所提方案具有同步捕获范围宽、参数估计精度高、译码输出误比特率低等优点,在低信噪比环境下也能表现出优良性能。     

流星余迹极低信噪比信号同步和补偿技术

在对超短波流星余迹极低信噪比模式的信道特性分析的基础上,针对采用M进制正交扩频序列的流星余迹通信系统的极低速通信模式,利用迭代信号处理原理,提出了频域迭代载波同步估计和信号补偿技术.接收机通过对存在频率偏移的长扩频序列进行相关的频率补偿,可以提高频域相关峰值,从而可以显著提高接收性能.理论研究和计算机仿真结果证明了该方法的有效性.     

基于Turbo码迭代的低信噪比载波同步技术

针对低信噪比短突发通信系统的载波恢复问题,研究了一种基于迭代思想的载波相位估计算法.该算法首先利用导频进行初始的载波相位估计,然后再利用Turbo译码器输出的软信息进行载波相位细估计,进而实现有效的载波同步.仿真结果表明,该算法仅利用11个QPSK导频符号就能校正较大范围的相位偏移,进而达到理想的误比特性能.     

高动态短时突发通信系统的载波同步技术

载波同步是数据解调中的重要环节之一。由于高动态短时突发通信系统的通信时间极短,在算法观测时间内可认为频率无变化,因此可对载波频偏进行一次校频,使之快速落入锁相环快捕带内,然后利用锁相环进行跟踪以完成载波同步。实践表明:利用一种改进的FFT校频技术对载波频偏进行一次校频,能使载波频偏快速落入锁相环快捕带内。最后分别对改进的FFT校频技术及锁相环进行了仿真分析,结果表明该方法在低信噪比下仍具有良好的性能。     

一种低复杂度编码辅助载波同步算法

该文针对低信噪比下编码辅助同步算法存在复杂度高的问题,在分析了后验信息概率分布特性的基础上,通过设定表征可靠性大小的门限值得到了只有3种状态的简化后验均值和新的后验似然比。将新的后验均值和似然比分别运用到基于软扫频的粗同步和基于期望最大的细同步算法中,得到一种新的同步算法。新算法使用了一种新的评价函数和简化的期望最大算法。通过码率为1/6的Turbo码验证了新算法可以大幅降低加法及乘法的运算次数,在信噪比大于-7.9 dB时能达到理想同步,最大性能损失仅为0.05 dB。     

极低信噪比环境下的载波同步算法研究

在极低信噪比环境下,需要使用纠错能力强的编码比如Turbo码,但Turbo码系统的缺点是要求近乎理想的载波同步。然而,在极低信噪比环境下,Turbo编码系统的同步是具有挑战性的工作。文章提出了一种基于最大均方软输出的扫频和面向判决载波同步相结合的载波同步算法。仿真结果表明,该算法能捕获较大的频偏和相偏,且在极低信噪比环境下,仍能正常工作,其性能非常接近理想同步条件下的性能。