基于能量检测的用户选择协作频谱感知

协作频谱感知(collaborative spectrum sensing,CSS)检测结果的上报尽管能够改善检测性能,但是也可能导致认知用户(secondary users,SU)产生较高的开销,同时引起对授权用户(primary users,PU)的干扰。基于双门限能量检测的用户选择CSS策略,称为双门限最佳选择上报(double threshold best selection reporting,DTBSR)策略,意在减少SU的平均检测时间和提高频谱感知的性能。单门限能量检测在受到噪声干扰后性能会严重下降,采用了基于最大比合并(maximum ratio combining,MRC)的双门限能量检测算法,通过考虑信息上报过程对PU产生的干扰,设计了在瑞利衰落信道下DTBSR策略与传统策略的虚警概率和检测概率表达式。仿真结果表明,与传统策略和最优选择上报策略相比,改进的策略能够提高检测性能并减少平均检测时间,并且还可以通过调节感知时间获得最小化漏检概率。     

正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时,所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

正弦调频干扰下二进制偏移载波的精确捕获

针对正弦调频(sinusoidal frequency modulation, SFM)干扰下二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)信号捕获困难的问题,提出了一种基于离散SFM变换(discrete SFM transform, DSFMT)和部分匹配滤波结合全相位快速傅里叶变换(partial matched filter-all phase fast Fourier transform, PMF-apFFT)的干扰抑制捕获改进算法。该算法首先通过FFT估计SFM干扰的调制频率,在调制频率估计的基础上进行DSFMT,然后从DSFMT域中去除干扰成分再做DSFM反变换(inverse DSFMT, IDSFMT)实现干扰抑制,最后对干扰抑制后的BOC信号采用PMF-apFFT方法完成精确捕获。理论分析与仿真结果表明,所提算法在不影响DSFMT性能的前提下大幅简化了传统DSFMT的计算复杂度,并且在同等情况下,当检测概率为1时，所提算法的性能相比于DSFMT结合PMF-FFT的算法提高了大约3 dB。     

基于对角线加载的极化域广义似然比检验算法

研究了在高斯干扰中极化自适应阵列信号检测问题。提出了一种基于对角线加载的极化域广义似然比检验算法,当干扰子空间维数较小时,解决了因辅助数据采样数不足引起的矩阵病态问题。研究表明,该算法相对于干扰协方差矩阵有恒虚警的性质。其检测性能优于极化域广义似然比检验算法,且受辅助数据量的影响很小     

MIMO系统中基于斜投影的盲空时多用户检测算法

针对多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)的码分多址(code division multiple access, CDMA)系统,提出了一种基于斜投影的盲空时多用户检测算法。该算法结合MIMO系统的空间分集技术与Alamouti空时分组码 (space time block coding, STBC)方案,自适应地跟踪干扰子空间和多天线信道,在此基础上对接收信号进行斜投影抑制多址干扰(multiple access interference, MAI),解决了传统的基于子空间的最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)盲空时多用户检测算法收敛速度慢和强干扰的情况下稳态性能低的问题,提高了多用户检测的鲁棒性,且计算复杂度较低。仿真结果表明该算法的有效性。     

基于双门限能量检测的协作频谱感知算法

为了克服传统能量检测算法的不足,提出了一种基于双门限能量检测的协作频谱感知算法（cooperative spectrum sensing algorithm based on double threshold energy detection, CSBDE）。该算法采用噪声不确定条件下的双门限值作为判决条件,将本地能量检测结果划分为硬判决和软判决。认知基站采用优化的融合准则,首先对所有本地硬判决进行融合,根据需要再进一步对本地软判决进行融合,最终给出全局判决结果。蒙特卡罗仿真结果表明,该算法能够克服噪声不确定性对能量检测的影响,提高了系统的检测性能。     

多天线系统中基于QR分解的混合SIC/PIC检测

提出了一种有效并且数值稳定的、基于QR分解的垂直分层空时码(vertical layered space-time code, V-BLAST)检测算法。在信道矩阵QR分解得到的上三角矩阵中,先检测的信号具有更高的分集度,然而传统的基于QR分解的算法由于没有利用这种潜在的分集,通常性能要低于其他连续干扰消除（successive interference cancellation, SIC）算法。新算法在每一干扰消除阶段引入并行干扰消除（parallel interference cancellation, PIC）,对已估计的各个分量进行更新,有效减少现有连续干扰消除类算法存在的误差传递问题。仿真表明新算法性能明显优于传统基于最小均方误差（minimum mean square error, MMSE）的连续干扰消除算法性能,且算法复杂度依检测顺序的确定方法不同而略高于或低于MMSE算法。     

PUE攻击下基于循环时空平稳特征的主用户协作检测方法

根据模仿主用户攻击(primary user emulation, PUE)信号较难同时模仿主用户(primary user,PU)信号的时、空域平稳特征,提出基于循环时空滤波的PU检测方法。该方法首先利用PU信号的循环时空平稳特征设计滤波器,并对滤波输出信号进行本地判决,再将本地检测二进制结果发送至融合中心(fusion center,FC)进行全局检测,其中FC根据各认知用户(secondary user,SU)检测循环频率的不同将收到的本地检测结果分组,并采用组内组间二次融合方式获取全局检测结果,这种协作分集检测的方式可以有效降低误检率和计算复杂度。仿真结果表明,该方法可实现在低信干噪比环境下对PU信号的检测。     

基于捷变频联合数学形态学的干扰抑制算法

数字射频存储器(digital radio frequency memory, DRFM)通过截获雷达发射信号并对其进行调制和转发,在距离维上形成欺骗式干扰,严重影响了雷达对目标的检测与跟踪。针对这一问题,提出一种捷变频联合数学形态学的密集假目标干扰抑制算法。首先,采用最大类间方差法(Otsu)对脉冲压缩后的数据进行二值化处理。然后,通过数学形态学中的开运算抑制干扰和噪声。最后,通过二维稀疏重构获得距离-速度二维高分辨,实现对目标的检测。仿真实验与实际雷达和干扰机对抗实验表明,该方法可以获得良好的抗干扰性能和目标检测性能。     

基于预编码矩阵的迭代均衡算法

针对长期演进(long time evolution,LTE)下行多输入多输出正交频分多址链路(multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO OFDM)异步通信系统中的天线间干扰和多径干扰的问题,提出一种低复杂度的基于预编码矩阵的迭代均衡算法。在发射端,该算法通过预编码矩阵将信号扩展到所有子载波上,从而降低部分子载波深衰落对扩展前原始信号的影响。在接收端,利用最小均方差误差排序QR分解(minimum mean square error sorted QR decomposition, MMSE SQRD)软输入软输出干扰消除均衡算法,一方面避免传统基于最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)并行软干扰消除均衡算法中复杂的矩阵求逆运算,进而降低了算法复杂度,另一方面利用信道排列优先检测信噪比最大的传输符号提高检测准确性。同时通过预编码对重构信号中误差进行扩展,进而缓解在迭代干扰消除过程中的误差传播。仿真结果证明,在2发2收场景下,误码率在10^-3时,算法经过5次迭代后系统性能相比于现有的迭代均衡算法改善约4 dB。     

基于马尔可夫的多功能雷达认知干扰决策建模研究

多功能雷达是现代电磁战场上不可或缺的重要装备, 针对多功能雷达的干扰一直是一个难题。本文在研究多功能雷达信号特点和雷达对抗过程的基础上, 提出了雷达状态联合表征的方法, 将多功能雷达的干扰决策问题建模为一个带收益的马尔可夫决策过程, 设计了认知干扰决策系统, 并通过基于Q-Learning的认知干扰决策算法求解该模型下的最佳干扰策略。通过仿真实验, 证明了基于Q-Learning的认知干扰决策算法能够在缺乏先验经验的情况下学习到最佳干扰策略, 具备“认知”的特性, 并且在不稳定的环境中也具有较强的适应性, 有效支撑了本文所提的干扰决策模型。     

组网雷达自适应模糊CFAR检测融合算法

为提高组网雷达的分布式恒虚警(constant false alarm rate, CFAR)检测性能, 基于模糊逻辑和最大选择筛选平均检测器(maximum-censored mean level detector, MX-CMLD)提出一种自适应多传感器分布式模糊CFAR检测算法。该方法是一种基于无信噪比信息的检测融合算法, 通过传输单部雷达站接收信号的检验统计量、检测可信度来完成全局的CFAR检测。该方法通过表决模块和反馈模块, 控制传输到融合中心的数据量, 并自适应选取相关的雷达数据进行融合, 在一定程度上可以实现雷达资源的管理。仿真结果表明, 在均匀背景、多目标干扰背景的目标检测中, 自适应分布式模糊MX-CMLD均有较好的检测性能。     

卫星导航系统接收传感器网络的攻击检测研究

卫星导航系统接收机小型化是未来发展的趋势,基于小型导航接收机的无线传感器网络具有新优点的同时也面临新的问题。研究分析了导航系统接收传感器网络所面临的攻击特点,传统无线传感器网络的干扰检测方法难以准确定位干扰和校正位置,提出了基于改进的到达角度定位机制的攻击检测算法确定受到干扰的点,并进行干扰校正;然后基于导航系统抗欺骗干扰原理,提出了单干扰源双曲线定位算法。最后,利用所提算法进行实验,结果表明,攻击检测和校正效率很高,理想条件下干扰源定位效率也较高。     

基于DPSCT和频谱校正的窄带干扰CBOC信号捕获算法

针对窄带干扰环境下组合二进制偏移载波(combined binary offset carrier, CBOC)信号难以被准确捕获的问题,提出了一种基于频域双相移组合陷波器(dual phase shift combination trap, DPSCT)结合批处理、频谱校正的捕获算法。该算法首先用陷波器对任意频点的窄带干扰进行抑制,再通过批处理提高处理速度,最后针对快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)过程中扇贝损失易导致捕获概率降低的问题,提出了基于部分匹配滤波器(partially matched filter, PMF)结合相位差+单点傅里叶变换频谱校正的捕获方法。仿真结果表明,该算法对在窄带干扰抑制后波形恢复和捕获概率等方面均有良好的性能,当信干比(signal to interference ratio, SIR)为-37 dB时,该算法较未校正之前捕获概率有4 dB的提高,并有效缩短了捕获时间。     

基于自适应卡尔曼滤波盲多用户检测的新算法

研究在稳态的码分多址(code-divisionmultiple-access,CDMA)系统存在很强的抗多址干扰时,使多用户检测中的最优判决向量的估计保持较高的数值鲁棒性的算法。采用一种新的自适应卡尔曼滤波多用户检测算法估计CDMA系统多用户接收器的最优判决向量,高性能盲自适应多用户检测算法。通过仿真实验,可以看出,该算法收敛速度快、跟踪性能好、数值稳定性好。仿真实验表明,提出的方法能够有效抑制阵发性多用户干扰,具有很强的抗多址(multipleaccessinterference,MAI)干扰能力和较高的数值鲁棒性。     

分布式MIMO系统中基于矩阵分割的检测算法

针对分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中由于收发天线在地域上的离散分布所引起的异步接收问题,提出了一种基于矩阵分割的串行检测算法。该算法先从等效信道矩阵中划分出较小的矩阵,然后在此矩阵内进行检测。检测出的结果,部分用于干扰消除,部分用于和之后的检测结果合并。最后,从干扰消除后的信道矩阵中再划分矩阵,重复检测步骤,直至所有信号被检测出。在瑞利衰落信道下的计算机仿真表明,该算法与已有的分布式天线下的排序干扰对消(distributed antenna ordering successive interference cancellation, DA-OSIC)检测算法相比,可支持信号的连续发送,且随着发送序列的增长,算法性能逐步逼近DA-OSIC算法,并具有较低的计算复杂度。     

步进频信号距离-多普勒成像的干扰抑制

针对VHF/UHF波段日益复杂的射频干扰环境为雷达应用带来的挑战,提出了基于多普勒频域门限检测的自适应干扰抑制方法。通过在多普勒频域设置干扰检测门限,可以自适应地检测并抑制多帧步进频信号距离-多普勒成像过程中的射频干扰信号。理论分析及仿真表明,该方法不仅能够在尽可能减小雷达回波损失的前提下得到良好的干扰抑制效果,而且门限设计简单、易于实现,具有良好的适应性,适用范围较广,有利于工程实现。     

DSSS卫星通信中基于小波包变换的干扰抑制方法

卫星通信中利用直接序列扩频技术具有一定的抗干扰能力,但由于扩频增益无法做到无限大,当强干扰超过系统的干扰容限时,系统传输性能将会大幅降低。通过变换域信号处理技术对直接序列扩频中的干扰进行检测与抑制,能够增强其抗干扰能力。小波包变换具有优异的时频域局部分析能力,非常适合用于直接序列扩频系统中干扰检测与抑制。分别对规则小波包分解和最佳小波包分解进行了研究,提出了一种基于最佳小波包分解的干扰抑制新方法,通过将子带功率比与最小功率阈值相结合,实现对干扰进行定位和抑制。仿真结果表明,所提出的算法与基于规则小波包分解的干扰抑制和传统的快速傅里叶变换算法干扰抑制相比较,性能得到显著改善,且在计算复杂度上上升极少,是提高直接序列扩频信号抗干扰能力的更有效的选择。     

捷变频联合波形熵的密集假目标干扰抑制算法

密集假目标干扰具备欺骗性和压制性的双重特性, 严重影响雷达作战效能。对此, 提出一种捷变频联合波形熵的密集假目标干扰抑制算法。首先采用Kittler算法进行二值化处理；其次利用波形熵识别目标和干扰；然后采用局部离群因子检测算法对目标回波中叠加有较强干扰旁瓣的数据进行剔除; 最后采用稀疏重构算法进行脉间相参处理。数字仿真实验和外场实测数据处理结果验证了所提算法的有效性。算法性能分析结果表明, 当干信比为58 dB时, 所提算法仍能有效抑制干扰, 正确检测目标。     

基于二进制二次规划全局最优性条件的GSSK系统的检测算法

广义空间位移键控(generalized space shift keying, GSSK)技术作为大天线技术和绿色通信技术相融合的优选方案受到了业界的广泛兴趣,其特点是在每一时刻只激活几根天线发送已知信号,利用激活天线的序号来传递信息。基于最大似然(maximum likelihood, ML)准则的GSSK检测器,当天线数较多时,其计算量太大,给实际应用带来困难,为此人们热衷于研究简化的次优检测算法。给出了一种基于二进制二次规划全局最优性条件的GSSK系统的检测算法。该算法首先利用最优判决准则判断发送信息,然后根据已判断出的发送信息来确定发送天线的组合,进而得到发送的二进制比特流。仿真结果表明,所提出的新算法在性能上优于已有的正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)、凸超集松弛(convex superset relaxation, CSR)等次优检测算法,复杂度又低于ML算法,在性能和复杂度之间得到较好的折中。