DS-CDMA系统新的空时并联结构 及二维自适应DBF算法

针对直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)移动通信接收系统,本文提出了一种新的空时二维信号处理结构,这是一种"智能天线与瑞克(RAKE)接收机的并联连接"(PI-SA&RR)结构.基于PI-SA&RR结构,提出了空时二维自适应数字波束形成(ST2-DADBF)算法.与"二维RAKE接收机"(2-DRR)相比,ST2-DADBF算法不需要对延时-波达方向(DOA)进行估计就能够获得最优空-时域联合输出.与"导频符号辅助相干自适应天线阵列分集接收机"(PSA-CAAADR)相比,ST2-DADBF算法能够使智能天线和RAKE接收机联合参与自适应算法,不需要对RAKE分支信道参数进行估计,是一种真正的二维自适应算法.针对多用户移动通信系统,同时考虑到信道的时延扩展和空间角度弥散的影响,本文给出了一种接收信号的通用模型,基于该模型对ST2-DADBF算法进行了计算仿真.仿真结果表明,ST2-DADBF算法能够在空时二维域中捕获感兴趣用户的各个多径分量,并将这些多径分量同步相干合成,同时抑制其它用户在时域和空域形成的干扰,因而可获得良好的误码率(BER)性能.     

采用机会照射源的杂波抑制与弱目标检测方法

在利用机会照射源进行目标探测时,目标信号经常淹没在强直达波与多径杂波中;同时,由于强目标信号旁瓣的遮盖效应,经常存在弱目标的漏检。针对以上问题,本文提出基于梯度变遗忘因子递推最小二乘的杂波抑制算法抑制直达波与多径杂波,同时提出了一种基于内插的改进CLEAN算法来实现强目标的抑制。该算法首先进行杂波抑制,然后与参考信号作二维时频互相关,估计出强目标信号的时延与多普勒频率;利用经过内插的时延点构造强目标干扰矩阵完成强目标的抑制,因此而达到检测弱目标信号的目的。经仿真实验证明该算法对于目标回波的时延与多普勒估计误差不敏感,且在强目标时延为分数倍采样周期时仍然能达到很好的抑制性能,有效检测到弱目标信号。      

一种通用的GPS多类干扰抑制方法

欺骗式干扰、压制式干扰、卫星多径信号干扰是GPS最常见的,也是最有威胁的干扰。本文针对这三种干扰共存的情况,将子空间技术和低副瓣常规波束形成技术相结合,提出了一种通用的抗干扰算法。该算法能够同时抑制欺骗式干扰、压制式干扰和卫星多径信号干扰,并对GPS信号提供信号处理增益。本文还分析了欺骗式干扰和GPS卫星信号的相关特性,针对不同的相关性,提出分别采用协方差矩阵特征值分解和高分辨相干子空间估计方法来计算干扰子空间。仿真结果表明本文方法可以同时抑制多类干扰,保证接收机能够准确捕获到卫星信号。      

基于信号循环平稳性的多径时延估计

本文提出了一种基于信号循环平稳性的多径时延估计算法将高分辨的已知信号多径时延估计方法一WRELAX算法,改造应用于观测信号的循环相关输出.一方面通过循环相关实现对噪声和干扰有效抑制,另一方面又使算法具备对多径时延的处理处理.仿真实验结果及分析证实了算法的有效性.     

改进的通信信号多径时延估计算法

为提高多径条件下通信信号时差定位系统中时延估计的精度,提出了一种利用信号循环平稳特性改进的WRELAX多径时延估计算法,给出了算法推导过程及流程图.新算法结合了循环时延估计算法和多径时延估计算法的优点,既可分辨多径时延,又能很好地抑制噪声及强干扰.仿真结果表明,新算法在多径分辨率及估计精度方面均优于原算法.     

基于信号分离估计理论的GPS多径抑制算法

信号多径效应是全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)定位误差的主要来源之一.虽然差分技术可以提高导航系统的定位精度,但由于参考站和用户所处的地理环境不同,因此差分GPS系统仍然不能消除由于卫星信号多径所引起的定位误差.根据GPS多径信号模型的特点,本文提出了一种基于信号分离估计理论的GPS时延估计算法.该算法在信号时延未知情况下,先估计出信号的载波频率,然后根据估计得到频率,利用信号分离估计理论估计信号时延.仿真结果表明,该方法具有很好的估计精度,能够准确的估计出信号时延和频率,有效地抑制信号多径.当存在多径时,本文方法效果明显好于常规方法,并在大多数情况下优于常用的窄带相关算法.     

直扩接收机的伪码二维捕获改进算法

传统的伪码捕获算法已经无法满足伪码的快速捕获的要求,为了降低伪码的捕获时间,在伪码二维捕获的基础上提出一种伪码二维捕获改进算法,该算法包括两级捕获,第一级捕获增大伪码时延和多普勒频差步进量,大范围搜索时延和频差;第二级捕获缩小伪码时延和多普勒频差步进量,小范围搜索时延和频差。理论分析和仿真结果表明,提出的伪码二维捕获改进算法相比伪码二维捕获算法,捕获时间缩短为原来的一半,捕获到的伪码时延和多普勒频率的性能有所改善。     

基于循环平稳性的约束自适应多径时延估计

在有多径信号、多通道非平稳干扰信号以及平稳背景噪声的情况下,不考虑多径信号传输的时延估计方法不能准确地估计时延,甚至估计性能会恶化.为此,本文提出了基于循环平稳性的约束自适应多径时延估计算法,并对算法的收敛性能进行了分析.该算法可以有效地抑制干扰和噪声的影响,在低信噪比的情况下直接地、准确地进行自适应多径时延估计,特别对噪声是空间相关的情形也适用,克服了传统算法不能直接估计非整数倍采样间隔的时延和多径时延的缺点.计算机仿真试验验证了新方法的有效性.     

适用于任意阵列的多径信道二维方向角与相对时延的联合估计方法

在多径传输的情况下,经常需要估计各路径的二维波达方向角度及相对时延.本文给出了在信道冲激响应可以估计的前提下,一种基于波达方向矩阵法的二维方向角与相对时延的联合估计方法,该方法充分利用了已知的信号码形信息,给出了一种无需进行搜索的闭式解,与基于多维MUSIC或多维ESPRIT的方法相比,具有运算量小的优势.     

一种码片内多径参数的最大似然估计算法

针对码分多址卫星移动通信中码片内两径参数估计问题,该文提出了基于最大似然的2维搜索算法。算法对两径时延进行2维搜索,同时对多径复振幅分别采用解相关和线性最小均方误差(LMMSE)算法进行估计,最后通过使似然函数最大化而找出最优的一组时延、复振幅估计值。仿真证明两径时延2维搜索结合采用近似的LMMSE算法进行多径复振幅估计具有良好的性能。     

一种空时分布多径信号DOA-时延联合估计的ESPRIT方法

在城市密集环境下,由于局部密集多径反射信号不再符合点目标模型,传统多径参数(波达方向与相对时延)联合估计算法往往失效。针对此类问题本文考虑一种基于空时相干分布的多径模型,并在得到信道估计后将其转化至频率域去卷积获得空时联合信号子空间,由于多径扩展影响该信号子空间不再具有旋转不变结构,本文通过在联合信号子空间中抽取行向量构造不同的矩阵对,使各矩阵对在相位上满足旋转不变性质,然后,利用ESPRIT算法估计中心时延与中心DOA参数。与点目标ESPRIT方法相比该方法能够有效克服多径扩展影响,实现参数自动配对,且具有不敏感于多径分布形式的优点,仿真实验证明了其有效性。     

基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。     

A multipath mitigation discriminator for GPS receiver

A novel technique for mitigating the multipath-induced code delay estimation error in Global Positioning System (GPS) is proposed. In contrast to conventional methods that aim to eliminate multipath signals, the proposed method exploits them to enhance the direct signal without affecting the accuracy of GPS code delay estimates. To achieve this, coherent accumulation of the received GPS signals is first done by transforming the received data into frequency domain and the parameters of multipath signals are then estimated by sparse reconstruction algorithm. Subsequently, a modified local reference signal is employed in delay lock loop (DLL) of the GPS receiver, which mitigates the pseudo-range estimation error and increases the correlation value of direct GPS signal. Simulation results demonstrate the performance and robustness of the proposed method.     

一种相干分布目标的DOA-时延联合估计算法

在城市密集环境情况下,基于传统点目标模型的多径空时参数(波达方向与相对时延)联合估计算法往往出现性能恶化。本文通过重新构造空间流形与时间流形,给出了一种更符合密集环境的空时相干分布信号模型,并在获得空时联合信号子空间后,分别抽取空间、时间子矩阵构造空间谱与时间谱,通过搜索谱峰得到所需空、时多径参数,最后利用空时流形向量与空时联合噪声子空间的正交性质实现空时参数配对。与TST-MUSIC等算法相比,该算法仅需要两次搜索及一次配对过程。仿真实验表明,该方法能够有效估计相干分布信号空时参数,抑制分布扩展影响,实现多个参数的自动配对。     

Crossed-dipole arrays for asynchronous DS-CDMA systems

In this paper, the use of a crossed-dipole array is proposed in joint space-time channel estimation for asynchronous multipath direct sequence code division multiple access (DS-CDMA) systems. The polarization diversity offered by such an array, unlike linearly polarized arrays, is able to detect and estimate any arbitrary completely polarized signal path. By utilizing the polarization information inherent in the received signal to construct the polar-spatio-temporal array (polar-STAR) manifold vector, the accuracy and resolution of the polar-STAR parameters' estimation are significantly improved, and its signal detection capability is enhanced. To alleviate the need for a multidimensional search in the polarization space, a computationally efficient joint polarization-angle-delay channel parameter estimation algorithm is proposed for a "desired user" that operates in an asynchronous multiuser and multipath environment. The proposed algorithm, which can be seen as an application of MUSIC-type techniques, is based on combining a two-dimensional STAR-Subspace type technique with a set of analytical equations and is supported by representative examples and computer simulation studies.     

发射分集MC-CDMA系统盲干扰抑制

研究了多载波码分多址(MC-CDMA)系统的盲干扰抑制,采用基于空时分组码的发射分集。考虑对应于子载波的衰落系数是信道冲激响应的离散傅里叶变换,通过研究多径信号频域码空间和数据矢量空间,采用噪声子空间技术进行盲信道估计。为了抑制多址干扰(MAI),提出一种基于投影的辅助矢量算法(PAV),该算法计算复杂度低,在低输入信号干扰噪声比(SINR)时能提供有效的干扰抑制,在高输入SINR时具有稳健的性能。     

空时分组码的多径译码方法

为有效地将空时分组码应用到多径衰落环境下的码分多址系统，以充分利用多个路径的信号能量，提出了一种多径环境下空时分组码译码的新方法。由于空时分组码译码与信道估计紧密相关，本文亦讨论了多径信道估计以及信道估计误差对本方法的影响。仿真结果表明，采用多路径译码方法可明显提高系统的误码率性能。     

多输入多输出系统中空时分组码的盲信道估计

在空时系统设计中，信道估计是一个关键技术。对一种基于空时分组码的盲信道估计算法进行了研究。在信道输出端进行子空间分解，如果信号子空间是由信道唯一决定的，那么信道参数可被唯一估计为一个常数。提出的算法是基于空时分组码的普通形式，因此可被应用于任何分组码。最后，仿真结果显示了一些特定码字的估计效果。     

基于三阶累积量的多径时延估计

研究多径传输条件下的时延估计问题。利用三阶累积量的一维切片作为高阶统计量,结合相关算法原理,提出一种新的时延估计算法。为提高时延估计精度,对相关数据进行了加权处理。该算法可有效抑制空间相关高斯噪声或对称分布噪声,得到非高斯信号准确的时延估计。算法具有计算量小,易于实现的优点。仿真结果表明了该算法的有效性。     

非周期扩频系统中基于均匀圆阵的角度和时延的联合估计

该文通过空域匹配滤波器,将阵元空间中的均匀圆阵转化为波束空间中的均匀线阵,并将时空匹配滤波器的输出转换到频域,利用 DOA Matrix方法解决了非周期扩频系统中均匀圆阵条件下多径信号的角度和时延的联合估计问题及常规空域处理方法中多径数不能大于阵元数的问题。理论分析和仿真实验结果表明,该方法是一种无偏估计,且其估计精度远远高于滑动相关方法。