一种脉冲信号载波频率同步环及FPGA实现

针对脉冲信号载波频率的同步问题,提出一种快速高精度的数字锁频环路.该环路采用改进的相位差分频率估计算法进行快速载波频率粗估计,其信噪比阈值低于Kay法,在信噪比偏低时也能达到Cramer-Rao界.应用数字下变频技术和Kay算法实现载波频率的精确估计.设计实例的仿真结果表明了该环路的有效性,环路可在短时间内完成高精度的载波频率同步.     

一种宽范围高精度的前向载波频偏估计算法

前向载波频偏估计算法的捕获范围和估计精度是一对矛盾.针对这一问题,提出一种低计算复杂度的宽范围高精度前向载波频偏估计算法.算法的基本思想是:首先,利用相邻码元判决点处的相位差粗略估计载波频偏,以便获得宽的捕获范围;然后,利用高时延自相关函数精细估计载波频偏,以便获得高的估计精度.详细描述了算法的数学表达,并对其性能进行了分析.最后的仿真数据证明,该算法对于载波频偏的宽范围高精度估计,确实具有较高的实用价值.     

基于蚁群算法的最大似然方位估计快速算法

针对最大似然(maximum likelihood, ML)方位估计方法多维非线性搜索计算量大的问题,将连续空间蚁群算法与最大似然算法相结合,提出基于蚁群算法的最大似然 (ant colony optimization based maximum likelihood, ACOML) 估计新方法。该方法将传统蚁群算法中的信息量留存过程拓展为连续空间的信息量高斯核概率密度函数,得到最大似然方位估计的非线性全局最优解。仿真结果表明,ACOML方法保持了原最大似然方位估计方法算法的优良估计性能,而计算量只是最大似然方法的1/15。     

一种适用于数字调制信号的载波频率估计方法

针对未知调制类型情况下数字调制信号的载波频率估计问题,提出了一种适用于数字调制信号的载波频率估计方法。该方法利用信号的瞬时频率来估计载波频率,并通过定位非微弱信号段和中值滤波有效地抑制了噪声和调制引起的瞬时频率的波动和冲激,来提高估计精度。论述了该方法的基本原理,列出了详细的计算步骤,并给出了仿真结果。仿真结果表明,该方法在信噪比较高的情况下(≥5dB),对于各种数字调制信号,其载波频率估计精度均可接受,适合于工程的实际应用。     

一种自适应最大似然GPS比特同步方法

提出了一种针对GPS系统的自适应最大似然比特同步方法.该方法改进了固定非相干累加次数的传统最大似然估计方法,利用归一化的比特能量最大值和次大值差值作为检测量,针对不同载噪比的信号自适应地约束非相干累加次数.数值仿真与分析表明,在保证错误估计概率基本不变的前提下,该方法有效地减少了平均估计时间.     

一种频域自适应最大似然时延估计算法

提出了一种基于平方相干函数的频域自适应最大似然时延估计算法。该算法构造了一种广义相位数据最大似然加权函数,并通过自适应估计输入信号的平方相干函数加以实现。算法的性能分析和仿真实验表明,该算法有更好的时延估计精度、收敛速度和跟踪性能,能够有效提高低信噪比环境下的低空目标被动声探测的时延估计性能。     

低轨卫星通信中SCMA系统载波同步算法设计

为了提高低轨卫星通信频谱利用率及对抗存在的大多普勒频移,考虑将稀疏码多址接入(sparse code multiple access,SCMA)技术应用于低轨卫星通信,提出一种针对SCMA系统的数据辅助载波同步方案.该同步方案的频偏、相偏估计算法分别采用分步相关法和最大似然法.同时,根据所提分步相关算法的特点,优化了导...     

基于最大似然的同频混合信号联合定时估计算法

针对同频干扰下的混合信号时延估计问题进行研究,提出了一种基于最大似然准则的联合定时估计算法。该算法在推导似然函数的基础上,采用分级搜索方法估计信号时延,能同时实现干扰信号与有用信号的联合定时。相比传统的单信号时延估计,该算法需要有更长的观测数据长度;算法对频偏误差不敏感,在归一化频偏（相对于符号速率）小于2％时性能损失很小。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于FFT相位差的载波估计算法仿真与改进

由于栅栏效应,直接用FFT估计频率和相位仅能获得非常粗的精度。精确的估计需要在FFT谱线基础上做进一步的插值等运算。文献[1,2]提出了基于FFT相位差的载波频率和相位估计算法,利用两段FFT谱线间的相位差消除了栅栏效应的影响,获得了精确的估计。但经过仿真,该文献提出的方法估计性能依赖于所估计信号的频率,在某些频率点能获得很好的估计性能,但在少数频率点附近性能恶化严重。对该问题进行了理论分析,找出性能恶化的原因所在并提出了改进办法,克服了原文献算法的缺点。仿真表明,在整个频率动态范围内,改进后算法都非常稳定,具有很好的估计性能。同时改进后算法同样运算简单,便于实现。     

一种BICM-ID系统中的迭代载波相位恢复算法

提出一种基于软判决BICM-ID系统中的DD(Decision-Directed)迭代载波相位同步算法。该算法基于最大似然估计(ML)算法,利用BICM-ID译码产生的判决信息,通过迭代地在同步和解码之间交换信息来完成联合解码和载波相位同步。仿真结果验证了算法的有效性,较传统的相位同步算法具有更优的性能,随着信噪比的增大,更快地逼近理想同步性能。     

一种适用于低信噪比的ML载波频偏估计方法

与传统的连续导频符号设置相比,等间隔导频符号设置的最大似然载波频偏估计具有更高的估计精度,但低信噪比门限也较高。在分析导频符号位置对频偏估计范围影响的基础上,提出了一种新的基于等间隔导频符号的最大似然载波频偏估计方法,推导了该方法的频偏估计范围和低信噪比门限,并对理论分析结果进行了计算机仿真验证。结果表明当载波频率偏移介于［-0.45, 0.45］rad时,该方法可以在不增加导频开销的前提下,将低信噪比条件下的载波频偏估计精度提高近17 dB。     

Bayesian integer frequency offset estimator for MIMO-OFDM systems

Carrier frequency offset （CFO） in MIMO-OFDM systems can be decoupled into two parts： fraction frequency offset （FFO） and integer frequency offset （IFO）. The problem of IFO estimation is addressed and a new IFO estimator based on the Bayesian philosophy is proposed. Also, it is shown that the Bayesian IFO estimator is optimal among all the IFO estimators. Furthermore, the Bayesian estimator can take advantage of oversampling so that better performance can be obtained. Finally, numerical results show the optimality of the Bayesian estimator and validate the theoretical analysis.     

基于频偏补偿的TDS-OFDM系统同步方法

针对TDS-OFDM系统中载波频偏对基于PN序列自相关同步算法的影响,提出采用双滑动窗互相关的时间标尺函数来进行符号同步,利用该函数可以得到很好的相关峰值且不受频率偏移的影响。载波频偏由多径信道下各主要能量径的相关峰值估计得到,该估计算法可以得到较为准确的估计值和较大的估计范围。在典型的城市信道条件下对算法进行了仿真,结果表明：在较大的频偏条件下,本文方法得到了准确的符号同步和较好的频偏估计。     

基于波达方向矩阵的MIMO-OFDM系统载频偏移估计

MIMO-OFDM系统中设置虚拟子载波后,时域接收符号向量与经频域信道系数加权的频域发射符号向量之间通过一个范德蒙矩阵相互联系,且该矩阵的列向量的结构决定于载频偏移量。基于此,提出了一种采用波达矩阵方法、利用范德蒙矩阵的移不变结构完成载频偏移估计的闭式频偏估计方法。该方法综合地利用了多收发天线的空域分集效应,降低了信道零点对频偏估计性能的影响,有效地提高了估计的均方误差性能。仿真结果验证了不同天线配置情况下所提出算法的性能。     

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.     

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。     

Pseudo-noise preamble based joint frame and frequency synchronization algorithm in OFDM communication systems

Frame and frequency synchronization are essential for orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） systems. The frame offset owing to incorrect start point position of the fast Fourier transform （FFT） window, and the carrier frequency offset （CFO） due to Doppler frequency shift or the frequency mismatch between the transmitter and receiver oscil ators, can bring severe inter-symbol interference （ISI） and inter-carrier interference （ICI） for the OFDM system. Relying on the relatively good correlation charac-teristic of the pseudo-noise （PN） sequence, a joint frame offset and normalized CFO estimation algorithm based on PN preamble in time domain is developed to realize the frame and frequency synchronization in the OFDM system. By comparison, the perfor-mances of the traditional algorithm and the improved algorithm are simulated under different conditions. The results indicate that the PN preamble based algorithm both in frame offset estimation and CFO estimation is more accurate, resource-saving and robust even under poor channel condition, such as low signal-to-noise ratio （SNR） and large normalized CFO.     

基于子带信号的MPSK载频估计算法

均匀子带技术是宽带信道化中经常采用的数据处理方法。针对均匀子带信道化易造成信号频谱割裂的问题,建立了M进制移相键控(M phase-shift-keying,MPSK)信号子带信道化输出的数学模型。将目标信号的频谱损失转化为码元成型函数的变化,证明子带信号保留了原信号码元成型函数所带来的循环平稳特性,提出了一种新的基于子带信号M次方谱的载频估计算法。该方法无需合并子带就可进行目标信号的参数估计,提高了宽带处理的效率。仿真分析了算法在不同带宽覆盖比和不同信噪比下的估计性能。理论分析和仿真结果证明了算法的有效性和可靠性。     

Joint frequency offset tracking and PAPR reduction algorithm in OFDM systems

This paper presents an algorithm that aims to reduce the peak-to-average power ratio (PAPR) of orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) communication systems while maintaining frequency tracking. The algorithm achieves PAPR reduction by applying the complex conjugates of the data symbol obtained from the frequency domain to cancel the phase of the data symbol. A likelihood estimator is used to obtain the sub-carrier phase error due to the residual carrier frequency offset (RCFO) using the same complex conjugates as a pilot signal. Furthermore, a joint time and frequency domain multicarrier phase locked loop (MPLL) is developed to compensate additional frequency offset. Simulation results show that this algorithm is capable of reducing PAPR without impacting the frequency tracking performance.