基于FFT的高数据率低信噪比下的长码直捕算法

在伪码测距系统中,高信息速率的长码直扩技术可提高通信性能、改善测距精度,但与此同时弱信号的长码捕获存在巨大挑战.为此,提出一种基于FFT技术的长码直捕改进算法,主要包括非连续式码相位搜索和并行载波多普勒搜索策略、基于位同步的全比特相干积累算法和基于频率补偿的时频二维约束Tong判决算法.理论分析和仿真结果均表明,该直捕算法不仅能降低资源消耗、缩短捕获时间、大幅度降低虚警概率,还能消除能量累加时由于比特翻转所带来的影响.所提出的算法可实现虚警概率低于10-6,检测概率大于99.5%,捕获时间小于5 s的盲捕性能.      

PMF-FFT 算法的多普勒频偏估计精度研究

针对PMF-FFT伪码捕获算法在高动态环境下出现的扇贝损失和多普勒频偏估计精度不足的问题,通过对PMF-FFT捕获算法的分析,提出PMF-FFT和Sin C函数内插相结合的捕获算法。通过Sin C函数插值对FFT后的功率谱最大值进行校正,提高最大幅值,得到了更为精确的多普勒频偏。最后通过计算机仿真验证了该方法的可行性。理论分析和仿真结果表明,在PMF积分时间长度相同时,所提算法能够在较低信噪比下减小FFT输出后的峰值衰减,减小频谱泄漏,提高多普勒频率的估算精度,精度较原算法提高了20 d B左右。     

基于内插法的PMF-FFT系统多普勒频偏精度研究

针对在高动态环境下PMF-FFT(partial Matched filter-fast fourier transform)伪码捕获算法出现多普勒频偏估计精度不足的问题,提出了PMF-FFT和二次函数函数内插结合的捕获新算法。新算法通过二次函数内插校正PMF-FFT算法的功率谱最大值,提高了多普勒频偏估算值。理论分析和仿真结果表明,所提算法在不改变原系统复杂度的情况下,通过软件算法克服栅栏效应而引起的峰值衰减,多普勒频偏估算精度在原算法的基础上提高了约12 dB左右。     

XFAST长码直捕算法参数优化设计

提出一种以单位码相位搜索计算量最小为优化目标,捕获概率和虚警概率确定条件下的XFAST参数优化算法。首先研究存在伪码多普勒条件下的XFAST算法的捕获概率和虚警概率的精确解析表达式,其次对单次XFAST搜索相位数进行分析,在此基础上计算搜索单位相位所需计算量。并给出了在载波多普勒不确定度固定-6~+6 kHz和载噪比固定46 dBHz条件下的捕获单位计算量最小的参数优化设计,可以实现捕获概率为95%,虚警概率为1×10-6的性能,最后通过仿真结果验证了本文理论优化算法的正确性。     

可纠正多普勒频率误捕的扩频信号捕获改进算法

针对直接序列扩频信号捕获过程中可能存在的多普勒频率误捕问题,提出一种可纠正此误捕问题的伪码捕获改进算法. 该算法利用首次捕获得到的伪码相位估计值对接收信号进行解扩,再通过快速傅里叶变换(FFT)对解扩后的信号进行多普勒频率估计,将首次捕获的多普勒频率估计值与FFT结果幅度最大值对应的频率点进行比较,判断是否发生了多普勒频率误捕,如果发生误捕,进行纠正,给出正确的多普勒频率估计值. 仿真结果表明,该算法能有效纠正多普勒频率误捕问题,得到正确的捕获结果.     

基于整数规划下遗传算法的P码直接捕获算法优化

P码直接捕获算法包含诸如平均点数、相干积累时间、非相干积累次数、频率步进量、唐检参数及快速傅里叶变换(FFT)运算单元数等10多个参数. 当在算法检测概率、虚警概率和捕获时间满足要求的约束下,对算法消耗的多种资源进行优化时,具有多约束、多变量、非线性和整数取值等难点. 为解决如此复杂的参数优化问题,提出一种整数规划下遗传算法应用于P码直接捕获算法. 该方法借鉴遗传算法的思想,并考虑P码直接捕获算法参数的整数取值要求,适合各种条件下的算法参数优化. 数值分析结果表明,该方法获得了最优的参数值,有助于实际应用.      

一种二相码信号多普勒补偿方法的研究与实现

针对相位编码信号脉冲压缩技术中存在的多普勒失配问题,提出并实现一种基于数字动目标检测(DMTD)的二相码信号多普勒补偿方法.该方法通过DM TD分离不同速度目标的回波,然后对不同速度通道的回波信号进行相应的多普勒补偿,矫正了多普勒失配问题.对速度模糊情况下的多普勒补偿进行了研究,进一步扩展了多普勒补偿的频率范围.该方法已应用于某新型雷达信号处理机的研制,其有效性得到证实.     

采样频率偏移对卫星导航接收机的影响

为避免采样频率偏差给卫星导航接收机带来的符号位滑动、伪随机噪声码相位移动和载波相位偏差等问题,提出了一种改进的频率偏差估计方法．接收机的码跟踪环路以码速作为时间基准,对采样频率实际值与标称值之间的偏差进行跟踪,环路稳定后得到该偏差的估计值,其采样频率的准确度可提高到10^-7量级．将该估计值补偿到载波锁相环中。可减小由采样频率偏差带来的相位误差和多普勒频移偏差,从而使得导航接收机能正确解调信号,进一步提高了输出载波相位的准确度,为实现更高精度的定时和定位提供了可能性．     

基于Keystone变换的相位编码信号长时间积累方法

针对精确末制导雷达导引头相位编码相参脉冲串信号(CPCPT),提出一种长时间相参积累方法. 在径向速度未知或未精确获知的情况下,使用Keystone变换完成跨距离分辨单元走动的校正,采用傅里叶变换完成相参积累. 其中Keystone变换采用DFT-IFFT算法实现,有效降低了其算法复杂度. 在该方法的支持下, CPCPT无距离-多普勒耦合问题,并保证了相参积累增益、速度与距离分辨率. 计算机仿真验证了该算法的有效性.     

基于Keystone变换的宽带脉冲多普勒雷达目标运动补偿算法

针对由运动目标在步进频间不同频点引入的多普勒频率跨速度分辨单元走动问题,提出了基于Keystone变换的补偿方法,即通过时域的伸缩变换来补偿多普勒频率走动问题,并研究了基于多通道Keystone变换和基于装订信息的两种解速度模糊方法.仿真结果表明,该方法可以有效提高速度分辨率和信噪比,解决目标运动带来的峰值降低、波形发散等问题.     

一种高精度的扩频信号多普勒估计方法

在分析BPSK扩频接收机基带信号特性的基础上,提出两项对Rife算法的改进,及利用改进的Rife算法与DFT系数分析相结合的多普勒频率估计方法.该方法在串行伪码搜索,FFT并行分析扩频信号的多普勒流程的基础上,增加对DFT的插值和相位分析,实现了一种提高多普勒估计精度的算法.附加的处理计算量小、复杂度低,易于硬件实现.     

中子截面Doppler展宽算法及并行计算方法

为了提高现有中子截面Doppler展宽的计算效率,在反应堆物理蒙卡计算中实现在线Doppler展宽,提出了基于Gauss积分的连续能量中子截面Gauss展宽算法,以及与之相关的并行化计算方法,形成了全新的快速Doppler展宽方法,并编写了基于该方法的连续能量中子截面Doppler展宽程序。使用多个算例对该方法及程序进行了验证,并与传统方法进行了比较。验证结果表明,该方法在保证计算结果与传统Doppler展宽方法一致的前提下,计算速度相比传统方法提高了一个量级,完全可满足反应堆蒙卡计算中温度相关问题对截面快速Doppler展宽的需求。     

一种改进的直扩系统大频偏二次捕获算法

针对卫星通信中低信噪比大频偏信号的精确捕获问题,提出了一种改进的直扩系统二次捕获算法. 算法首先通过基于FFT的码相位并行搜索完成频偏的预估计和补偿,构造一个不含扩频码的准基带信号,然后对此信号采用含有辅助结构的FFT实现频率的精确估计和校正. 仿真结果表明,本文所提算法与传统二次捕获算法相比捕获性能大致相当,资源消耗降低24%,捕获时间减少84%. 给出了不同信噪比和扩频比下关键参数的选取方法,使算法具有较高的实用性.      

基于FPGA的GPS信号频域捕获算法设计及其实现

GPS信号捕获是GPS接收机的关键技术,针对常用的GPS接收机中采用的串行滑动相关捕获技术速度慢的缺点,设计了基于FPGA的频域快速捕获算法.与传统的时域相关捕获算法相比,采用FFT技术的频域捕获算法可以快速捕获到多普勒频移及C/A码相位延时.同时使用了系统级建模工具System Generator设计快速捕获算法的FPGA硬件方案,并采用时分复用的方式使每次相关运算共用一个FFT核,节省了大量的硬件资源.     

基于编码与信噪一体化的窃听信道模型研究

提出一种LDPC编码与信号噪声一体化联合设计建立窃听信道模型的方法,以保证信息的安全传输. 在LDPC编码的设计中加入了扰码,给出了扰码矩阵的设计方法;在保证合法用户具有较高可靠性的前提下,采用信号噪声一体化设计恶化窃听者信道,建立了最小化保密中断概率模型,并给出了简化算法. 仿真结果表明,经过扰码的LDPC编码具有相对较小的安全间隔. 在保证合法用户具有10-5误比特率的前提下,信噪一体化设计可实现窃听端较低的保密中断概率,使窃听端的信息误比特率以极大的概率保持在0.5.      

M元正交扩频快速同步方法

提出了一种M元正交扩频总体方案,按这种方式传输数据时,发送信号不存在潜在的周期性,数据难以被检测或截获,因此,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障.当伪码较长、载波多普勒频移较大时,传统的同步捕获算法进行的FFT点数较多,复数乘加运算量大,耗时长,而在较长的捕获时间内,捕获得到的参数估计过于陈旧,无法应用于载波跟踪,为此,文中提出了一种改进的快速同步方法.该算法能在搜索出同步点位置的同时,有效估计载波频偏,进行频偏纠正,并且计算复杂度明显降低.     

基于Cordic算法的载波同步方法

在通信系统中,相干检测或同步解调时,往往会产生频率偏差。由于一帧数据内各个符号的抽样时刻不一致,随着时间推移,解调出的符号的相位误差会越来越大,致使信号失真严重,译码误码率很高。利用Cordic算法,采用LDPC码高性能的译码特性,提出了一种纠正上述频偏的载波同步方法。该方法首先用Cordic算法来求解频偏,然后再用Cordic算法来修正各个接收信号中由频偏带来的相偏,最后,将修正好的码字送入基于LDPC码译码算法的译码器。仿真结果表明：该方法不但变乘法操作为移位操作,便于硬件实现,而且可以保证LDPC编码系统的性能接近于精确同步情况下的性能。     

M元正交扩频方案及其载波频偏估计算法

提出了一种M元正交扩频方案(MOSS:M-ary orthogonal spread spectrum)。按这种方式传输数据,发送信号不存在潜在的周期性,系统的抗干扰和抗截获性能得到了很好的保障。针对伪码较长、载波多普勒频移较大的接收机,传统的PMF-FFT同步捕获算法,进行的FFT点数较多,需要完成大量的复数乘加运算,捕获耗时长,而在较长的捕获时间内,捕获得到的参数估计过于陈旧,无法应用于载波跟踪,提出了一种基于部分匹配滤波器和两级FFT的快速同步捕获算法（PMF-TLFFT）,该算法能在搜索出同步点位置的同时,有效估计载波频偏,进行频偏纠正,且计算复杂度显著降低。