面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

基于分数采样的直扩信号滑动相关盲同步方法

详细分析了DS-SS信号在相关域的特征、性能,充分利用DS-SS信号扩频伪码的尖锐自相关特性和噪声的互相关特性,在已知PN码周期的前提下,提取一PN码周期DS-SS/BPSK信号作为已知PN码,采用分数采样构造滑动相关曲线,检测相关峰的位置实现DS-SS/BPSK信号盲同步,并对该算法的同步精度以及其适应的输入信噪比进行了分析。理论分析和仿真实验证明,盲同步精度与信噪比,伪码长度周期,分数采样系数,以及相关数据段密切相关。在一定的计算复杂性条件下,该方法可有效实现负信噪比(SNR<-17dB)DS-SS/BPSK信号盲粗同步,为快速进行精确同步奠定了基础。     

异步LC-DS-CDMA信号的盲解扩

针对低信噪比下异步长码直接序列码分多址(direct sequence-code division multiple access, DS-CDMA)信号伪码序列难以估计的问题,提出一种基于嵌套迭代最小二乘投影和库搜索算法相结合的盲解扩方法。该方法先将接收到的异步长码DS-CDMA信号建模成含有缺失数据的短码DS-CDMA信号,并使用重叠窗对信号进行分段构造观测数据矩阵。然后,使用最大似然理论对其进行数学建模,并用嵌套迭代最小二乘投影算法实现各用户伪码序列片段的粗提取。最后,将提取出来的伪码序列在有限长的生成多项式库中进行匹配搜索,从而得到该序列的生成多项式。仿真实验及理论分析验证了该方法对异步长码DS-CDMA信号伪码序列估计的有效性。     

基于去噪盲分离的多个直扩信号参数估计

噪声条件下多个直扩信号混合情况下的参数估计是传统算法所无法处理的,为此提出将去噪盲分离算法应用于此问题,达到噪声消除和使多个扩频信号相互分离的目的。首先回顾了在低信噪比条件下估计单个直扩信号参数的循环谱估计技术,并且说明了盲分离算法在估计多个混合直扩信号参数的可行性。然后给出了含噪盲分离的基本模型和一种有效算法移偏快速独立分量分析(fast independent component analysis, FASTICA)。接着引出了一个算法框架--去噪盲分离,证明了经典独立成分分析(independent component analysis, ICA)算法可以统一到这个框架中。仿真结果表明了算法的有效性和实用性。     

非周期直扩信号PN码盲估计技术

在非协作信息侦测情况下,在扩频周期内,由于非周期性直接序列扩频（direct sequence spread spectrum, DSSS）信号的扩频序列具有不可重复性,再加上扩频信号的非同步性,使得扩频码的盲估计十分困难。在信息序列不相关,且已知扩频码周期、码速率和信息速率等参数的前提下,提出一种针对非周期性DSSS信号PN(pseudo-noise)序列的盲估计方法。该方法按照信息码元宽度进行分段,利用子空间跟踪算法估计各段PN序列,结合滑动窗口方法实现盲同步,并按照一定的顺序排列拼接实现PN序列盲估计。仿真结果表明,该方法运算量小,对存储空间要求低,在低信噪比条件下可快速准确恢复PN码序列。     

基于正交特性的短码直扩信号伪码序列盲估计

在短码直扩信号伪码序列的估计中,当使用特征值分解(eigenvalue decomposition,EVD)算法、奇异值分解(singular value decomposition,SVD)算法和压缩投影逼近子空间跟踪(projection approximation subspace tracking with deflation,PASTd)算法来估计伪码序列时,存在着当最大特征值和次大特征值相近时最大特征向量会受到干扰,进而影响伪码序列估计的问题。针对此问题,提出了一种基于正交特性的伪码序列估计算法。在已知码片速率和伪码周期的前提下,该算法首先把接收信号划分成长度为两倍码元宽度、数据重叠50%的数据段,然后用SVD估计出最大特征向量和次大特征向量,由于最大特征向量和次大特征向量是相互正交的,可以利用两者的正交特性来估计扩频序列。该算法不但能在信号失步时间未知的情况下估计伪码序列,而且仿真结果表明该算法具有稳定性高,需要的数据量少和能在低信噪比下有较好的估计性能等优点。     

基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰方法

针对直扩通信信号和干扰在时/频域严重重叠这一实际情况,提出一种基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰算法。该方法首先利用直扩信号和干扰的二阶循环平稳差异,基于直扩信号部分调制先验信息,构造基于变换域的单通道混合信号分离模型;然后基于训练序列和最小均方误差准则设计代价函数,使输出信号接近于导频序列并得到此时的分离向量;最后利用该分离向量,从含有强干扰的业务混合信号的频移向量中分离出期望的通信信号,提升了直扩通信在强干扰下的抗干扰能力。仿真结果表明,未分离信号在单音/多音干扰、扫频干扰等强干扰下的误码率接近0.5,而本文算法在此条件下的误码率可低至10^-3以下。     

直扩信号的循环平稳特性分析

根据谱相关的相关理论,提出了利用谱相关来实现低信噪比扩频信号的循环平稳特征提取方法,采用Monte Carlo方法进行计算机仿真,谱相关方法不仅在较低的信噪比条件下能很好地提取循环平稳特性,而且大大地降低了计算量。     

非合作直扩信号检测中的相关函数二阶矩方法

相关函数二阶矩方法因其具有计算量小、可充分利用信号与噪声统计特性等优势,被广泛应用于扩频信号检测中。针对目前各种直扩体制,本文首先建立了适用于直接序列扩频（direct sequence spread spectrum, DS/SS）信号、直扩码分多址（code division multiple access, DS/CDMA）信号、多速率（multi rate, MR）DS/CDMA信号以及多载波（multi carrier, MC）DS/CDMA信号的统一模型,然后分析了相关函数二阶矩用于直扩信号检测的原理,推导得出了直扩信号相关函数二阶矩的理论值,指出了经典文献中理论分析成立的条件,最后通过仿真试验验证了该方法的有效性。     

基于Stacked-TCN的空间混叠信号单通道盲源分离方法

针对空间互联网星地通信场景中的混叠信号分离精度不足问题, 提出了基于深度学习的堆叠时域卷积网络(stacked time-domain convolutional network, Stacked-TCN)分离方法。首先, 对混合信号提取编码特征表示。然后, 通过时域卷积网络训练得到源信号的深层特征掩模, 将每个信号源的掩模与混合信号编码特征做Hadamard乘积, 得到源信号的编码特征表示。最后, 使用1-D卷积, 对源信号特征进行解码, 得到原始波形。实验采用负的比例不变信噪比作为网络训练的损失函数, 即单通道盲源分离性能的评价指标。结果表明, Stacked-TCN方法与其他4种算法相比, 所提方法具有更好的分离精度和噪声鲁棒性。     

一种盲信号恢复的特征向量算法

信号恢复是雷达声纳目标检测和通信信号处理的一项重要任务。基于特征向量估计(EVA)的信号恢复算法可以在未知信道和源信号先验知识的情况下,在较短的时间内实现信号的盲恢复。它是将均衡信道参数估计问题变为与交叉累积量矩阵、自相关矩阵有关的特征向量求解问题,并保证解的唯一性和收敛性。将该算法应用于单源-单接收元(SISO)的恒模变相信号、两种声学水池信号妁恢复,取得了较好的恢复效果。     

基于时频方差聚类的FH信号参数盲估计

为解决复杂电磁环境下跳频(frequency hopping, FH)参数的盲估计问题,提出了基于时频方差聚类的算法。考虑在低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和定频干扰同时存在的情况下,通过短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)将信号变换到时频域,利用遗传算法对信号的时频区间进行提取,根据时频方差对其进行k-means聚类,消除噪声和定频干扰并提取时频脊线,然后运用Haar小波对该时频脊线进行奇异点检测,进而估计出FH信号的FH周期、跳速和FH频率等参数。仿真结果表明,所提算法在SNR低于-5 dB且存在定频干扰的情况下,能够实现对FH参数的精确估计,参数估计正确概率达到90%以上。     

Approach to blind estimation of the PN sequence in DS-SS signals with residual carrier

This paper presents an approach of singular value decomposition plus digital phase lock loop to solve the difficult problem of blind pseudo-noise (PN) sequence estimation in low signal to noise ratios (SNR) direct sequence spread spectrum (DS-SS) signals with residual carrier. This approach needs some given parameters, such as the period and code rate of PN sequence. The received signal is firstly sampled and divided into non-overlapping signal vectors according to a temporal window, whose duration is two p...     

基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计

跳频通信的应用大大提高了军事装备的抗干扰和抗截获能力,使得跳频对抗技术面临严峻的挑战。为解决传统形态学跳频信号参数估计方法中结构元素选择困难问题并提高估计精度,提出了一种基于自适应形态学的跳频信号参数联合盲估计方法。首先,对跳频信号进行短时傅里叶变换获取谱图。然后,从其时间轴投影中获取结构元素尺寸的知识, 设计自适应形态学滤波器抑制谱图噪声, 提取跳频图案初步估计跳频参数。最后, 引入最小二乘估计方法, 对跳频周期和跳变时刻进行精估计。仿真结果表明,此方法能够同时估计出跳频频率、跳频周期和跳变时刻, 不需要其中某一种参数作为先验条件, 在复杂的通信环境也能够保持良好的估计性能。     

交替二进制偏移载波信号的多参数盲估计

针对恒包络交替二进制偏移载波(alternate binary offset carrier, AltBOC)信号调制方式复杂, 导致信号参数盲估计困难的问题, 提出一种基于频域累积的循环谱盲估计算法。首先根据信号模型求取AltBOC信号的循环自相关函数, 并将该循环自相关函数等效为16个子信号的循环自相关函数之和; 其次利用傅里叶变换分别对其循环谱进行表示, 并在此基础上进行频域累积, 最后利用信号在循环频率截面上的尖锐脉冲间隔规律估计AltBOC信号的伪码速率、副载波速率以及载频。仿真结果和理论分析表明, 该算法对AltBOC信号的多参数估计能得到较为精确的结果。     

基于盲压缩感知模型的图像重构方法

为了解决压缩感知重建中噪声引起图像质量明显下降的问题,研究了自适应学习的压缩感知模型,提出了一种盲压缩感知图像重构方法。该方法采用盲压缩感知的稀疏矩阵与稀疏基交替更新的思想,应用了图像冗余变换和初始组合余弦变换基相结合的迭代策略,解决了压缩感知中的稀疏基难于表示的问题,抑制了噪声,提高了图像重构质量。通过实验验证所提方法较基于小波变换的正交匹配追踪方法和全变差方法有明显的噪声抑制功能,且能保持较好的图像纹理信息。     

盲频移滤波器信号提取的改进算法

利用循环平稳特性可以进行信号提取,频移滤波器对循环频率误差较为敏感。分析了循环频率误差导致频移滤波器恶化的原因,针对存在循环频率误差时频移滤过波器性能急剧下降的缺点,采用遗忘因子法对频移滤波器进行改善。理论分析表明,引入遗忘因子可以消除采样有限时间窗谱函数的零点,从而大大降低了频移滤波器对循环频率误差的敏感性。该算法无需对循环频率进行估计,计算量小、易于实现,仿真实验证明了该算法是有效的和可行的。     

基于形态学处理的电磁信号检测方法

卫星电磁观测背景场中存在较多的噪声、单频干扰、瞬时脉冲干扰,严重影响对电离层电磁辐射事件的分析。针对这一问题,提出了基于形态学滤波与门限分割相结合的自动检测方法,利用自然电磁辐射具有一定时宽和频宽的特点,将门限检测后的时频域电磁信号参数图像转换为二值图像,通过设置合适的结构元素,滤除噪声和干扰。利用该方法对电离层左旋极化特征的电磁辐射信号进行了检测和统计分析,验证了该方法从海量数据中检测目标的有效性。     

基于信号包络的辐射源细微特征提取方法

雷达信号体制和调制样式的多样化,信号环境的复杂化,使得常规的识别方法很难适应实际需要,无法有效地对雷达辐射源信号进行分类识别。提出了一种结合小波变换技术的辐射源细微特征提取新方法。该方法克服了传统包络分析方法的缺点,提高了提取信号包络信息的精度。最后通过辐射源个体识别实例说明了这种方法提取的细微特征是有效的。