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。     

改进时频脊线的跳频参数盲估计算法

为解决基于时频脊线的跳频参数估计算法在信噪比低于-5 dB时估计误差较大且存在定频干扰时方法失效的问题,提出了该算法的改进算法。在短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)的基础上,利用迭代去噪法对原时频图进行去噪处理,根据跳频信号与定频干扰驻留时间的不同,采用k-means算法对其进行聚类,消除定频干扰并提取其时频脊线,利用Haar小波对提取到的时频脊线进行奇异点检测,并估计出跳频信号的跳频周期、起跳时间和跳频频率。仿真结果表明,所提算法在信噪比低于-5 dB且存在较强定频干扰的情况下,仍能对跳频参数进行正确估计,且优于原有算法。     

用于认知跳频的归一化谱双向搜索感知算法

认知跳频被认为是消除传统跳频系统用频困扰的有效途径之一。针对认知跳频超宽带和多频隙实时频谱感知的需求,给出基于归一化谱双向搜索(bidirectional search of normalized power spectrum, BSNP)的感知算法,BSNP以跳频频隙内的归一化功率谱作为检验统计量,通过顺序执行正向和反向搜索,感知出跳频带宽中已被占用的所有频隙。利用傅里叶变换的渐进正态性和相互独立性,可推导BSNP单次判决虚警概率的数学表达式和判决门限的闭式表达式。分析和仿真表明,BSNP可以准确地找出频带内被占用的频隙,相比于常规谱估计感知算法,可有效克服噪声不确定度对频谱感知性能的 影响。     

空间受限平台跳频通信系统的频率分配

针对空间受限平台多部跳频电台相互间严重的同址干扰,研究同址干扰约束下跳频通信系统的频率分配问题。从子网内、子网间和同步信号的特殊约束三个层次分析跳频通信系统频率分配的约束条件,依据各种同址干扰源产生的概率分别设置各约束的权系数并建立代价函数,基于模拟退火算法系统提出同址干扰约束下跳频通信系统的频率分配方法。仿真结果表明,该方法可以明显降低跳频同步信号被干扰的概率,提高系统的电磁兼容性能,有效解决空间受限平台跳频通信系统的频率分配问题。     

通信现场对跳频系统的中断概率和通信容量影响

通过测试典型跳频电台的发射频谱,以接收机灵敏度原则确定了发射频谱k级旁瓣干扰模型,在考虑跳频系统通信频率、可用频点数、系统用户数、信道参数和固定干扰等因素的情况下,提出了跳频系统的“通信现场”概念;通过分析接收信干噪比(signal to interference and noise ratio, SINR)的分布函数,推导得出跳频系统在通信现场中的中断概率公式;从干扰信号的信息熵角度出发,应用熵功率不等式,推导得出跳频系统在通信现场中的通信容量公式。针对某典型跳频电台,通过分析其发射频谱的各级旁瓣能量,得到了能够影响接收的3级旁瓣干扰模型,以此为仿真输入参量,评估电台在通信现场中的中断概率和通信容量,仿真结果验证了理论推导的正确性。     

多分辨率频谱感知算法性能的参数化评估方法

多分辨率频谱感知算法是一种利用小波变换时频尺度可变特性,对宽带通信系统进行快速准确地感知的频谱感知算法。基于多分辨率频谱感知算法的特性,提出了一套频谱感知性能参数化评估方法,构建了基于OFDM信号的多分辨率频谱感知算法仿真平台。分别从小波函数基的选取、调制方式、扫描速率以及实际IQ失配问题的影响等角度,对OFDM宽带信号的感知性能进行了系统的仿真评估和分析,获得感知系统在不同参数设置时的检测概率和误检概率评估结果’为认知无线电系统的进一步设计实现与性能评估提供了重要依据。     

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。     

喷泉码差分跳频系统在AWGN中抗部分频带干扰性能研究

为了改善差分跳频 (differential frenquency hopping, DFH)系统抗部分频带干扰性能, 提出一种将喷泉码(Fountain code, FC)应用于DFH的喷泉码差分跳频(Fountain code differential frenquency hopping, Fountain DFH)级联编码系统; 在加性高斯白噪声信道(additive white Gaussian channel, AWGN)下研究其抗部分频带干扰性能的改善;对Fountian DFH抗干扰性能在有精确干扰状态信息(jammer state information, JSI)和无精确干扰状态两种情况下进行了理论分析和数值仿真。仿真总频点数M为32, 结果表明:当存在精确JSI信息时, 干扰频点n为32点干扰,误码率为10-4情况下, Fountian DFH系统相对普通DFH系统信干比有2~2.5 dB的性能改善;在干扰频点数n为1时有10~12 dB的改进。当无JSI信息时, 提出一种跳频训练序列的JSI估计译码算法, 使Fountian DFH系统较准确获取JSI信息,具有较强抗干扰能力。     

基于最大化能效的海上中继通信频谱分配算法

为提升海上无人艇编队多跳中继网络整体能效, 降低中断发生概率, 提出一种基于最大化能效的分布式多跳中继频谱分配算法。为将节点间通信中断概率控制在阈值范围内, 首先对莱斯衰落信道进行分析, 计算满足需求的最低发射功率; 之后计算所需最多子载波个数, 引入异步分布式定价算法选取备选子载波组; 而后通过求解KKT条件, 利用次梯度法从备选子载波组中选取子载波并分配功率, 求得优化分配的次优解; 最后在系统可靠性与能效等方面进行仿真分析, 验证了所提算法的有效性。     

基于SNR和谱熵的协作式频谱感知算法仿真研究

目前的频谱感知算法大多受到信道衰落、噪声不确定性等因素的影响,针对此问题,提出了一种基于SNR和谱熵的协作式频谱感知算法CSSE.1)CSSE算法选择具有最大SNR的节点作为中继节点转发信号进行协作频谱感知,有效的解决信道衰落带来的影响.2)CSSE算法采用谱熵检测主用户信号,有效的解决噪声不确定性带来的影响.提出的CSSE算法在不需要知道主用户信号先验知识的情况下,不但能够有效的缓解信道衰落、噪声不确定性带来的影响,而且具有较低的频谱感知时间,具有很好的实际应用价值.仿真结果表明,相比已有的频谱感知算法,不仅检测性能得到了比较大的提高,而且频谱感知的时间也减少了近40％.     

调频连续波引信超宽带电磁脉冲前门耦合效应

针对调频连续波(frequency modulation continuous wave, FMCW)引信在超宽带电磁脉冲环境下易受干扰的问题,将场路联合仿真的方法应用于引信射频前端超宽带电磁脉冲耦合效应研究。仿真实验采用先辐照后注入的方法,首先对引信射频前端模型进行平面波辐照;然后将耦合电压导入引信接收机进行效应分析。实验结果表明,超宽带强电磁脉冲很难对接收机内部元器件造成毁伤,其耦合效应主要体现为干扰效应,当耦合进入接收机中频带的能量足够淹没正常输出信号能量时,引信测距功能会受到干扰。     

DSSS信号在低SNR下的同步捕获算法

同步捕获与信号识别是DSSS系统的关键技术。给出了一种频差与扩频码同步联合捕获的方法,提出了一种基于峰值窗口的噪声与干扰估计算法,基于此估计,在信号识别中采用了相对门限。还对该算法的虚警概率、漏检概率、误捕率性能进行了仿真,为其应用提供了依据。该方法针对二进制DSSS/MPSK系统,但同样也适用于多进制正交扩频系统。     

Cochannel interference cancelation for multiple access systems

Many properties of frequency-hopped spread-spectrum multiple access (FH/SSMA), such as, robustness against frequency selective fading and jamming make it a preferred multiple access communication scheme. But cochannel interference (CCI) can seriously harm the system's performance. On the basis of the analysis of the CCI pattern of frequency hopped multiple access signal, a new multiuser detection algorithm for canceling the CCI in frequency hopped multiple access systems is proposed. In the proposed scheme, the CCI is canceled by first detecting the frequency hopping slot, and then classifying and regenerating the candidates of the interference pattern from the time-frequency matrix. Both the theoretical analysis and computer simulation results show that compared to the conventional detector and Mabuchi's detector, this new multiuser detector has lower complexity, better convergence stability, and is suitable for both additive white Gaussian noise (AWGN) channels and Rayleigh fading channels.     

Duffing混沌振子用于微弱信号检测的研究

针对频率已知的微弱正弦信号幅度和相位检测问题,提出了一种采用Duffing混沌振子作为检测系统的方法。该方法将被测信号作为系统的参数,利用系统参数在临界值附近微小的变化会改变系统输出状态的特性,通过识别系统输出的相轨迹判断输出状态是否改变,根据状态改变所需满足的条件估计信号的参数。给出了实现该方法的主要步骤,并将其运用于高频地波雷达海洋回波信号的检测,与FFT方法所得结果相比,回波多普勒谱的信噪比可提高5 dB,表明了该方法具有更好的检测性能。     

基于最大输出信噪比的L-DACS1接收机盲自适应波束形成算法

由于L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system1, L-DACS1)和民航测距机(distance measuring equipment,DME)系统的频谱有部分重叠,因此在L-DACS1接收机中需要考虑DME干扰的抑制问题。提出了基于最大输出信噪比的干扰抑制和盲波束形成算法。由于DME脉冲干扰的功率较大,首先采用子空间跟踪算法来得到干扰子空间,然后将接收数据向干扰子空间的正交补空间进行投影以抑制DME干扰。干扰抑制后,接收数据中只剩下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号和噪声了。为了充分利用阵列天线的优势,采用了输出信噪比最大准则来进行波束形成,将天线方向图的主瓣对准OFDM信号来向,以提高接收机输出信号的信噪比。仿真表明,该方法不需要先验信息就能够在抑制干扰的同时进行盲波束形成,在OFDM信号来向上获得高增益的主瓣,进而提高输出信噪比;另外,所提的波束形成方法在输入信噪比较低的环境下依然能够形成稳定的波束,将主瓣对准信号来向。