基于分数阶傅里叶变换的chirp信号时频分析

提出了一种新的基于分数阶傅里叶变换的伪维格纳分布(PWD),用于单分量或多分量chirp信号的分析。首先通过搜索二阶分数阶傅里叶变换矩的极值点,寻找最佳变换域,然后利用旋转的短时傅里叶变换,在分数阶傅里叶变换域中实现各分量chirp信号间的分离,以抑制交叉项及噪声项的干扰。在已知信号模型的前提下,还给出了分数阶傅里叶变换最佳旋转角度的经验计算公式,以辅助信号分析。仿真实验表明,通过对时频平面的旋转,所提出的方法能够在分数阶傅里叶变换域中,很好地抑制多分量信号间的交叉项干扰,更好地提取信号的时频信息。     

OFDM系统中抗频偏的改进方案

在高速移动环境下,宽带正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统在传输过程中因频率偏差都会导致严重的子载波间干扰(inter-carrier interference,ICI)。本文在分析频偏导致ICI成因基础上,结合共轭消除方案和编码权值优化方案,提出一种有效的ICI自消除新方案。仿真结果表明,所提出的方案在较大频偏范围内具有较高的载干比(carrier-to-interference ratio, CIR)和较低的误比特率(bit error rate, BER),且能有效消除传统自消除编码性能的“平层效应”,进而获得了系统性能的改善。     

匹配追逐算法中三参数Chirp原子及搜索方法

提出了用比例、旋转、径向位移表示的三参数Chirp时频原子和基于分数阶傅里叶变换的最佳原子搜索方法,该方法利用分数阶傅里叶变换先估计Chirp原子的最佳旋转参数,并先保持比例参数不变,仅调整径向移位一个参数来搜索最佳Chirp原子。仿真实验结果表明,提出的搜索方法能从整体上把握信号的最大时频结构,提供信号的稀疏表示,避免了原始的匹配追逐算法固有的局部优化所造成的对信号的过分解。     

基于分数阶傅里叶变换的星载SAR信号参数实时估计

针对星载合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）信号参数估计问题,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的实时估计方法。首先,介绍了分数阶傅里叶变换的定义和chirp信号参数的估计原理。其次,在介绍星载SAR运行特点的基础上,针对单脉冲和脉冲串这两种情况进行了相应参数的实时估计：通过对接收到的星载SAR单脉冲信号进行分数阶傅里叶变换,可以估计出星载SAR的载频和调频率;通过对接收到的星载SAR信号的脉冲串进行分数阶傅里叶变换,可以估计出方位调频率。仿真和实验证明这种方法是可行的。     

分数阶傅里叶变换的自适应计算

提出了一种基于最小方差算法的自适应计算分数阶傅里叶变换的方法.通过对连续型分数阶傅里叶反变换进行离散化采样,得到适合数值计算的离散形式,进而通过适当的选择输入向量和目标函数构造自适应滤波器,并采用最小均方算法进行自适应计算,所得的滤波器权向量即为分数阶傅里叶变换的结果.仿真实验表明,该方法可以用来计算连续型分数阶傅里叶变换,并且计算延时相对较小.     

时域欠采样线性调频信号参数估计方法

针对Nyquist采样频率过高 ,硬件实现困难的问题 ,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的时域欠采样线性调频信号参数估计方法。该方法首先用时域解线调方法估计调频斜率 ,然后在分数阶傅里叶变换域进行滤波 ,实现信号提取。利用PRO ESPRIT方法进行初始频率估计。数值仿真表明 ,本方法能够实现多个线性调频信号的高精度参数估计 ,在低信噪比下仍有较好的估计性能     

基于分数阶功率谱的LFM信号检测

从分数阶傅里叶变换与Winger-Ville分布的关系出发,推导出分数阶功率谱与模糊函数过原点切片之间的傅里叶变换关系,提出了一种基于分数阶功率谱的LFM信号检测新因子,并证明了该因子与RAT检测因子等价。基于新因子的检测只需计算信号一定角度区域内的分数阶功率谱就能实现检测,因此相比于RAT方法在计算量上具有比较明显的优势。     

LFM信号参数估计的插值FRFT算法

提出了一种基于分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform, FRFT）的线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计的插值算法。首先针对FRFT的旋转角度α搜索步长问题,提出了在较大搜索步长下进行插值以得到α精估计的方法;然后针对离散分数阶傅里叶变换(digital fractional Fourier transform, DFRFT)因参数u离散化而造成的栏栅效应问题,采用相邻谱线进行插值以得到u的精估计;最后用α和u插值精估计结果对单分量LFM信号的参数进行估计。这一方法在不影响估计精度的前提下,降低了计算量和复杂度。仿真结果表明,在较低的信噪比下,LFM信号参数估计的精度仍十分逼近克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。     

中段弹道目标宽带回波仿真与速度补偿

中段弹道目标的主要特征是高速平动和微动。因此测量得到的目标多普勒频移值是模糊的,而且同时被目标微多普勒调制。这给估计目标微多普勒带宽和提取目标微多普勒参数造成了困难。在充分考虑目标运动特征的条件下,首先研究和建立了目标的宽带雷达回波数学模型。然后提出了基于简化分数阶傅里叶变换（simplified fractional Fourier transform, SFRFT）的速度补偿方法。推导了方位向信号起始频率和调频斜率的估计误差方差,证明了算法的有效性。仿真结〖JP3〗果表明,该方法能够给出精确的参数估计结果,并能对平动多普勒频率进行准确补偿。即使在信噪比较低的情况下,该方法仍表现出较好性能。该方法为目标微多普勒参数的提取提供了前提条件     

一种双选择性信道中OFDM系统的IQ不平衡补偿方法

针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统在时间—频率双选择性信道环境中由同相正交(in-phase and quadrature-phase, IQ)支路不平衡耦合多径时变信道导致的复杂子载波间干扰问题,提出了一种基于球形译码算法和并行干扰消除算法的IQ不平衡补偿方法。该方法通过对系统模型进行简化与分块处理,采用球形译码算法消除块内的子载波间干扰,采用并行干扰消除算法抑制块间干扰,并进行交替迭代运算。仿真结果表明,提出的算法在时间—频率双选择性信道环境下具有良好的IQ不平衡补偿性能。     

基于调制分集的MIMO DFT-S-OFDM系统

以离散傅里叶变换扩展正交频分复用（discrete Fourier transform spread orthogonal frequency division multiplexing，DFT-S-OFDM）技术为核心的单载波频分多址（single carrier frequency division multiple access，SC-FDMA）方案，已经成为第三代合作伙伴计划长期演进项目上行多址技术标准。提出了一种基于调制分集的多入多出（multiple input multiple output，MIMO）DFT-S-OFDM方案。该方案将调制分集和Turbo码相结合，有效利用时间分集和空间分集特性，在衰落信道下，既可以使系统具有较低误码性能，又可以获得较高的频谱效率。仿真结果表明，在最优旋转角度下，通过较小复杂度的增加，提出的系统与传统基于比特交织编码调制技术的MIMO DFT-S-OFDM系统相比，可获得明显的性能优势。     

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.     

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。     

抗多普勒效应FRFT-PPM水声通信技术

针对现有水声通信系统抗干扰性能不佳和易受多普勒效应影响的问题,提出了基于分数阶Fourier变换的脉冲位置调制(fractional Fourier transform pulse position modulation, FRFT-PPM)的水声通信系统方案及分数阶域多普勒效应补偿方法。FRFT-PPM水声通信系统采用线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号作为通信载波,借用PPM原理将信息调制到分数阶域脉冲位置中进行传输,具有通信速率可调,最高可达1.6kbit/s,抗噪声干扰能力强的优点。根据LFM信号较大多普勒容限和分数阶Fourier变换尺度变换特性,采用分数阶域分数阶域峰值位置补偿来抑制相对运动产生的多普勒效应。通过大量计算机仿真和湖试试验,验证了FRFT-PPM通信系统及分数阶域多普勒效应补偿算法的有效性与可行性。     

对数频偏FDA方向图解耦优化

针对对数频偏频率分集阵列(frequency diverse array, FDA)中存在的频率偏移量取值固定、主瓣扫描精度较低的问题,并行地提出两种对数频偏频率分集阵列方向图解耦的优化方法。首先,将均匀线性阵列替换为采用正弦频偏增量的交叉子阵结构,在此基础上将频偏增量选择问题转化为二维空间的最优化问题,通过改进的粒子群算法解算最优频偏增量实现方向图解耦优化。此外,将通信中的格雷码编码方式应用于FDA阵列的频偏编码中,提出基于发射端格雷码频偏编码方式的发射方向图解耦方法。最后,仿真验证了两种优化方法的有效性。     

基于FRFT的单基地MIMO雷达稳健波束形成算法

以单基地多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达系统为研究对象, 针对线性调频(linear frequency modulation, LFM)形式的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号, 提出了一种新的稳健自适应波束形成算法。所提算法首先利用LFM信号的特性, 对匹配滤波后的雷达回波信号进行分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT), 经化简得到峰值点作为阵列的观测值。而后, 利用观测值构建接收信号的协方差矩阵, 并使用Capon谱估计方法重构干扰加噪声数据协方差矩阵。最后, 通过求解优化问题估计实际导向矢量, 从而得到阵列的最优权值。通过计算机仿真实验, 验证了所提算法的有效性。     

基于伪随机序列前导码的OFDM系统帧同步算法

在正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）系统接收端,错误估计快速傅里叶变换窗口起始点会导致OFDM帧偏差,从而造成严重的符号间干扰（inter symbol interference, ISI）以及子载波间干扰（inter carrier interference, ICI）。首先建立一个带有帧同步的OFDM系统模型,然后通过理论推导得到帧偏差对OFDM系统的影响。利用伪随机序列自身较好的相关特性,设计了一种基于伪随机序列前导码的帧同步算法,并分析了3种基于循环前缀（cyclic prefix, CP）的传统帧同步算法。通过仿真实验,结果表明所提出的基于伪随机序列前导码的帧同步算法与传统算法相比,即使在较差的信道条件下,如在较低的信噪比或存在较大的载波频率偏移（carrier frequency offset, CFO）时,其帧偏差估计结果更为准确、稳定以及节省资源。