基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system, GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展（double block zero padding, DBZP）差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8 dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20 Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3 dB。     

基于修正Rife算法的正弦波频率估计及FPGA实现

Rife算法的基础上,通过对输入信号进行频谱搬移,给出了一种修正Rife(MRife)算法。该算法易于并行实现。Monte Caro仿真表明,MRife算法具有频率估计精度高、整个量化频率范围内性能平稳等优点。当SNR(信噪比)大于0 dB时,MRife算法频率估计均方根误差接近克拉美-罗限(CRB,Cramer-Rao bound)。为了提高算法FPGA实现时的系统运行速度,提出使用FFT运算后的实/虚部代替FFT模进行插值,仿真表明对MRife算法性能影响不大。最后,将MRife算法在单片FPGA芯片内进行了硬件设计。布局布线后的时序仿真结果表明,该设计能够对输入数据速率为200 MHz的信号进行实时频率估计,数据不堆积。     

一种基于AR模型的大频偏估计算法

给出了一种适用于卫星通信的大频偏估计算法,文中称之为基于AR模型的大频偏估计算法。该算法结合相应的频率跟踪算法能够在低信噪比条件下实现多普勒频移远大于符号速率的信号捕获与跟踪。同时,还给出了该算法的计算机仿真与硬件实现。结果表明,该算法实现复杂度低,频率估计的准确高,适合于一般的非连续相位调制信号。     

带通欠采样条件下BOC调制信号捕获算法仿真

针对BOC(Binary Offset Carrier)调制信号的相关特性,结合带通信号欠采样技术,对BOC调制信号的直接捕获算法进行仿真,并在不同信噪比下对算法的性能进行分析.仿真结果表明,带通欠采样条件下的BOC调制信号捕获算法在较低信噪比下能有效的对BOC调制信号进行捕获.由于降低了采样频率,减少了处理数据量.     

高速移动水声通信中的多普勒频移估计方法研究

在利用水声信号进行的水下移动通信中,多普勒频移估计与补偿是一项关键技术,它直接影响着高速移动通信的效果。在分析多普勒效应对水声通信信号影响的基础上, 利用具有多普勒不变特性的双曲调频信号和对多普勒频移敏感的单频脉冲信号,提出了一种适用于低信噪比条件下收发双方存在高速运动时的新型多普勒频移估计与补偿方法,该方法圊时具备接收信号捕获与同步的功能。通过仿真实验对该方法进行了验证,分析了该方法在不同信噪比和多普勒扩展条件下的多普勒频移估计性能。     

航向误差非线性预测的惯性行人导航零速修正算法

针对基于零速修正(zero velocity update, ZUPT)的行人导航算法无法对航向角进行观测导致航向角发散的问题，设计了一种基于ZUPT、零角速率修正和航向角误差非线性预测校正的惯性行人导航算法。首先通过广义似然比检测(generalized likelihood ratio test, GLRT)算法确定出零速区间；在检测到的零速区间内利用ZUPT算法构造速度误差观测量、利用零角速率修正(zero angular rate update, ZARU)算法构造角速率误差观测量，通过零速区间航向角误差观测模块构造航向角误差观测量，在非零速区间对航向角误差进行非线性预测；再利用卡尔曼滤波对零速区间内的速度、角速率、位置和航向角误差进行估计，利用估计误差对惯性行人导航系统进行误差修正；通过实际行人导航系统验证，在复杂运动状态下导航轨迹误差平均值仅为0.43 m,只占总路程的0.35%。在长航时行走的情况下导航误差仅为1.25%里程。所提算法无需增设其他传感器，无需限制行人的运动轨迹，具有良好的工程应用价值。     

多路延迟结构的修正MUSIC算法频率估计

提出将多路延迟数字测频结构与高分辨率谱估计的MUSIC算法相结合,有效地实现了信号频率估计。针对MUSIC算法在低信噪比条件下频率估计性能下降的缺点,研究的修正MUSIC算法通过对接收数据共轭重构,产生新的协方差矩阵,有助于改善特征值的分布,使其具有平均的意义,从而提高了信号频率估计的性能。实验结果证明,相对于常规MUSIC算法,该方法在相同的信噪比和快拍数条件下,具有更高的频率估计精度和稳健性,而且计算量也无明显增加。     

采用导频符号的短波OFDM同步捕获算法

分析了现有OFDM信号检测和同步捕获方案在低信噪比条件下存在的不足。针对短波信道的特点，提出了一种利用m序列作为导频符号的信号检测和同步捕获方案。方案利用时频联合估计来得到可靠的信号检测，并从导频符号估计时间和频率偏移。理论分析和仿真表明，该方案在短波信道低信噪比条件下工作性能良好。     

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。     

Joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm for MIMO OFDM systems

For multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) sys-tems, a joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm based on fractional Fourier transform (FRFT) is proposed. The linear frequency modulation signals superimposed on the data signals are used as the training signals. By performing FRFT on the receiver signals and searching the peak value of the FRFT results, the receiver can realize timing synchronization and frequency offset acquisition simultaneously. Compared with the existing methods, the proposed algorithm can provide better timing synchronization performance and larger frequency offset acquisition range even under multi-path channels with low signal to noise ratio. Theoretical analysis and simulation results prove this point.     

V-BLAST系统中有效的近优检测方法

在离散粒子群算法的基础上,结合遗传算法中的变异算子,提出了一种新的离散粒子群优化算法,进而设计了一种使用新的离散粒子群优化算法和并行干扰抵消算法相结合的垂直分层空时系统检测方法。该方法将NDPSO和PIC有机结合可以改善NDPSO的性能,同时为了进一步加快NDPSO的收敛速度,将迫零检测结果作为NDPSO的初始值。分析和仿真结果表明,所提出的检测方法与最优检测方法相比有更低的计算复杂度,与次优检测方法相比具有更好的误码率性能,为寻求新的V-BLAST系统检测算法提供了思路。     

PN code acquisition algorithm in DS-UWB system based on threshold comparison criterion

The direct sequence ultra-wideband (DS-UWB) is a promising technology for short-range wireless communications. The UWB signal is a stream of very low power density and ultra-short pulses, and the great potential of DS-UWB depends critically on the success of timing acquisition. A rapid acquisition algorithm for reducing the acquisition time of the coarse pseudo-noise (PN) sequences is proposed. The algorithm utilizes the auxiliary sequence and biscarch strategy based on the threshold comparison criterion. Both theoretical analysis and simulation tests show that with the proposed search strategy and simple operations over the symbol duration at the receiver, the proposed algorithm can considerably reduce the acquisition time even as it maintains the PN sequence acquisition probability in the DS-UWB system over the dense multipath environment.     

改进的非完全约束加权最小二乘TDOA/FDOA无源定位方法

针对目前时差定位/频差定位混合无源定位算法存在的定位均方根误差(root mean square error,RMSE)和定位偏差适应测量噪声能力差的问题,提出一种基于泰勒级数展开的非完全约束加权最小二乘法。首先将无源定位问题转化为二次规划问题,简化约束条件,应用拉格朗日乘子法求解目标定位的值。然后将得到的解在原约束条件下进行泰勒级数展开,利用获得的结果进一步优化解析解。计算机仿真对比了所提方法和两步加权最小二乘法(two-stage weighted least squares,TSWLS)、改进的约束加权最小二乘法(constrained weighted least squares,CWLS)、基于定位误差修正方法的定位性能,所提算法在兼顾实时性的同时,RMSE和定位偏差均低于TSWLS、CWLS、基于定位误差修正方法。     

NOMA中的SS-CPM卫星信号捕获算法

调制指数大于1的扩频连续相位调制(spread spectrum continuous phase modulation, SS-CPM)信号是一种极具潜力的卫星信号调制方案, 然而其多峰特性容易导致非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)条件下的错误捕获。针对这一问题, 本文建立基于NOMA的SS-CPM信号模型, 提出一种基于状态转换的碰撞跳跃检测算法, 分析所提算法在不同发射功率、用户数、相对时延以及调制指数下的捕获性能。仿真结果表明, 所提算法适用于NOMA条件下的SS-CPM信号捕获, 且用户数较少、发射功率相近, 相对时延较大或调制指数较小时, 具有更优的捕获性能。     

基于DNN的无人机数据OFDM传输技术

针对无人机信道含多径、多普勒频移,还易受到外来干扰和高功率放大带来的非线性失真影响的问题,提出一种基于深度神经网络(deep neural network,DNN)的无人机正交频分复用(orthogonal frequency divi-sion multiplexing,OFDM)数据传输技术.下行链路采用OFDM系...     

结合天线选择后虚拟多天线系统容量分析

根据迫零检测(zero forcing,ZF)结合排序干扰消除(ordered successive interference cancellation,OSIC)的接收机结构,并针对功率控制理想和非理想两种场景,分别基于随机配对调度准则和机会主义配对调度(opportunistic)准则分析了VMIMO-AS系统容量的下限和上限.最后的蒙特·卡罗仿真取得和理论分析基本一致的仿真结果,从而进一步验证了理论分析的正确性.     

Lattice-reduction-aided MMSE precoding for correlated MIMO channels and performance analysis

The lattice-reduction (LR) has been developed to improve the performance of the zero-forcing (ZF) precoder in multiple input multiple output (MIMO) systems. Under the assumptions of uncorrelated flat fading channel model and perfect channel state information at the transmitter (CSIT), an LR-aided ZF precoder is able to collect the full transmit diversity. With the complex LenstraLenstra-Lova′sz (LLL) algorithm and limited feedforward structure, an LR-aided linear minimum-mean-square-error (LMMSE) precoder for spatial correlated MIMO channels and imperfect CSIT is proposed to achieve lower bit error rate (BER). Assuming a time division duplexing (TDD) MIMO system, correlated block flat fading channel and LMMSE uplink channel estimator, it is proved that the proposed LR-aided LMMSE precoder can also obtain the full transmit diversity through an analytical approach. Furthermore, the simulation results show that with the quadrature phase shift keying (QPSK) modulation at the transmitter, the uncoded and coded BERs of the LR-aided LMMSE precoder are lower than that of the traditional LMMSE precoder respectively when E b / N0 is greater than 10 dB and 12 dB at all correlation coefficients.