DGPS在船舶导航定位应用中多径效应的分析

分析了ＧＰＳ多径效应的机理，论述了船舶导航定位应用中岸台与运动台多径噪声的统计特性和频谱特性。分析了非相干包络相关延时锁相环作伪距检测器时，多径噪声时延对直达信号时延估计的影响，指出动态ＤＧＰＳ工作方式时多径噪声可能达到ＧＰＳ工作方式时的倍。     

α 稳定分布噪声下基于EM算法的多径时延估计算法

实际应用中大量非高斯信号和噪声具有显著的尖蜂脉冲特性.这类信号带宽较窄,采用传统高斯模型下基于相关运算的多径时间延迟方法进行时延估计时,会因各个峰值的相互重叠而带来较大的估计误差.为此,根据信号噪声特性,在α稳定分布模型下,提出一种基于EM方法的高分辨率多径时延估计算法(P-EM算法).新算法基于分数低阶统计量理论,采用p阶相关思想,具有在脉冲噪声环境下,比较准确估计多径时间延迟的能力.理论分析和计算机仿真表明了该算法的韧性.     

非周期扩频系统中频率域多径时延估计

基于频域子空间思想,给出了一种适用于非周期扩频系统的多径时延估计方法。分析了匹配滤波器输出变换到频域后,多址干扰项和噪声项在频域中的统计特性及其对估计误差的影响。理论分析和仿真实验结果表明,时延估计的频域处理方法是一种无偏估计,且其估计精度远远高于滑动相关方法。     

OFDM系统中基于子空间加权的时延估计算法

针对低信噪比条件下正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）系统利用MUSIC算法（multiple signal classification）进行时延估计时，特征值分解得到的信号子空间和噪声子空间不能完全正交导致算法性能下降的问题，提出一种基于子空间加权的时延估计算法——WMUSIC算法（weighted multiple signal classification）。算法对信道频域响应估计的协方差矩阵进行特征分解，利用噪声特征值的幂级数对噪声子空间进行加权处理，同时采用信号特征值的倒数对信号子空间进行加权处理，以修正MUSIC算法的伪谱，通过谱峰搜索得到时延估计值。仿真结果表明，与MUSIC算法相比，WMUSIC算法具有更高的时延估计精度，在信噪比为－8 dB时，估计精度在两径条件下提升71.46%，三径条件下提升19.48%。WMUSIC算法有效解决了低信噪比条件下MUSIC 算法伪谱谱峰存在混叠导致谱峰搜索误差较大的问题，可以完成较为准确的时延估计任务，提高了低信噪比条件下OFDM系统的时延估计性能。     

基于空间交替广义期望最大化算法的信道参数估计的改进

在大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)系统中,空间交替广义期望最大化(space-alternating generalized expectation-maximization, SAGE)算法可以精准有效地估计出信道参数信息,从而被广泛使用。针对SAGE算法两种初始化方法均无法处理信道中多条径的时延相等或接近时,低功率径无法估计出来的情况,提出了一种在估计子径时将功率低于一定阈值的径作为噪声消除掉的SAGE优化方法。在仿真阶段,首先对SAGE算法的两种初始化方式进行了分析与比较;接着对比了改进后的SAGE算法与原算法的性能差异。仿真结果表明,改进后的SAGE算法能够较好地估计出原被噪声淹没的径,提高参数估计精度,并且加快迭代收敛速度。     

Shaping相关器在BOC信号中的抗多径性能分析

为了克服原有抗多径算法在偏移二进制载波(BOC)信号上性能不如粗捕码(coarse/acquisition code,C/A码)的缺点,并消除BOC信号在跟踪时特有的多峰模糊特性,将一种新的参考码应用在BOC信号的跟踪中,并与窄相关器以及高分辨相关器(HRC)技术进行了比较,分别给出了多径误差包络,从仿真结果中得出了最佳参考码码型,并根据最佳参考码分析了成形(Shaping)相关器的噪声性能。Shaping相关器消除了多峰模糊的特点,并在多径误差包络上要优于窄相关器以及HRC算法,也很容易在原有基础上修改实现。该研究为未来的导航接收机中Shaping相关器的应用打下了坚实的基础。     

基于麦克风阵列的声源时延估计算法的研究

基于麦克风阵列的声源定位技术在通信．语音处理等领域得到广泛的应用。本文在充分考虑环境噪声和多径反射噪声情况下，对互功率谱相位时延估计法（CSP）提出了一种改进的互功率谱相位时延估计法（M—CSP）。仿真结果表明，在强噪声和强混响下，M—CSP法此CSP法在性能上有很大的提高。     

DGPS用于港口导航的研究

针对港口导航的高精度定位要求和港口导航的特点，分析了将差转ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）技术应用于港口导航的可行性，确定了ＤＧＰＳ系统中各技术参数，完成了基准台、数据链和用户设备的硬件、软件的设计、实现与实验。实验证明系统设计是成功的，为用户使用提供了方便。     

UWB多径信道下RAKE接收和均衡的作用分析

在超宽带(UWB)通信系统中存在码间干扰(ISI)的多径信道下,RAKE接收机和均衡的作用关系还没有定论.有观点认为UWB中RAKE接收具备信道均衡的特性,因而RAKE接收时不需要均衡器,其出发点是将RAKE接收机中ISI视为与当前符号不相关的高斯噪声,或认为RAKE接收能缩短信道时延扩展.本文针对这两种观点及其依据进行了探讨,通过对存在ISI的RAKE接收机的性能进行分析,并利用IEEE 802.15标准中的多径信道模型进行了RAKE接收与均衡的仿真对比试验.结果表明:RAKE并不能起到抑制ISI的作用,故而对多径信道环境ISI仍然需要均衡器来消除.     

基于改进码环鉴别器的航天器间多径抑制方法

针对现有多径抑制方法在航天器间测距系统短时延多径场景下性能下降的问题,提出了一种基于改进码环鉴别器的多径抑制方法.通过对短时延多径情况下的超前、滞后和对准相关器进行分析,定义了一种改进的对准支路.所设计的鉴别器通过比较改进的对准支路相关值和滞后支路相关值,保证了当本地估计码相位与直达信号码相位同步时鉴别器输出为零,克服了传统鉴别器过零点偏移的缺陷.通过理论分析和仿真,证实改进的码环鉴别器的短时延多径抑制性能优于现有的多径抑制方法的,提高了航天器间测距场景下接收机的测距精度.     

基于多径参数模型和混合优化的时变水声信道跟踪

针对海洋水声信道的稀疏特性,将多径水声信道冲激响应建为一个由各多径分量的时延和幅度组成的多径参数模型.该模型中输入信号向量产生的响应与多径时延参数呈非线性关系,与多径幅度参数呈线性关系.基于此特点,针对海洋水声信道的时变特性,分别采用进化算法和LMS自适应算法对模型中的多径时延和幅度参数进行混合寻优,从而解决时变信道条件下模型参数寻优困难的问题.仿真及海试信道跟踪实验结果表明:采用多径参数模型可降低模型寻优对象的维数,减少运算复杂性,提高估计效率;采用混合优化算法可减少多径参数模型的非线性寻优的复杂度,与进化算法相比,该算法具有更优越的时变信道跟踪性能.     

滚降系数对自适应QAM的抗时延扩展性能和频谱效率的影响

在多径衰落信道中研究了自适应正交幅度调制(AQAM)的抗时延扩展性能和频谱效率,系统的接收-发送合成滤波器具有升余弦频谱.在平均误比特率受限的情况下,分析了平均bits-per-symbol和平均误比特率与归一化rms时延扩展(rms时延扩展与符号周期之比)的关系.计算结果显示:当滚降系数增大时,AQAM所能应对的最大归一化rms时延扩展也随之增大,由此证明AQAM的抗时延扩展性能随滚降系数的增大而改善.平均频谱效率可视为3个参数的函数,即滚降系数、归一化rms时延扩展及发送信号能量与噪声之比.分析结果表明,当滚降系数增大时,平均频谱效率的变化是不确定的,具体情况取决于另外2个参数.     

DS-UWB定位系统传输时延估计

用改进后的多重信号分类(MUSIC)方法估计直接序列扩频一超宽带(DS-UWB)系统的时延．将脉冲处理增益引入UWB系统,并把每个用户的其他多径信号归入噪声子空间处理,以利于对主径信号进行准确的时延估计,同时也改善了MUSIC方法中对用户数的限制．在UWB室内路径损耗模型下,比较了相关接收机(Correlator)和多重信号分类(MUSIC)2种方法的多用户、主径信号的时延估计结果。     

CDMA系统中LMMSE均衡器的时延参数对其性能的影响

介绍了码分多址CDMA系统中码片级线性最小均方误差均衡器。针对时延参数的优化选取对线性最小均方误差均衡器性能的影响进行仿真分析，并同传统rake接收机的性能相比较。结果表明：在均衡器长度与信道最大多径时延接近时，时延参数优化后的线性最小均方误差均衡器与同时延参数未经优化时相比性能有较大改善，而随着均衡器长度的增加，线性最小均方误差均衡器性能对时延参数选取的敏感性逐渐下降。     

差分Turbo-OFDM在短波数据通信中的应用研究

该文提出了将Turbo码与OFDM调制、差分检测技术相结合，分析了这种差分Turbo-OFDM体制在短波数据通信中的应用可能。该体制具有较高的频率利用率，可有效地抑制短波信道中多径时延、频率选择性衰落、人为干扰与噪声带来的不利影响。仿真结果显示该体制提高了短波信道上数据通信的误码性能。     

GSM上行信号的截取与传输时延的估计

为了实现GSM上行信号的无线侦听，根据GSM上信号的特点，提出了利用帧相关解调对GSM空中上行信号截取并同时确定上行信号传输时延的方案。采用SystemView软件对该方案进行了仿真，结果表明：对于理想信道，该方案可以准确地估计出上行信号的传输时延；对于非理想信道，当信道为两径且两径时延差小于0．1T时，采用该方案估计上行信号传输时延基本准确；若两时延差较大，采用该方案有误差。还提出了多点侦听测量上行信号传输时延以确定被侦听者方位的方案。     

移动终端定位参数联合估计方法的研究

利用天线阵列对同一信源信号经过多径传输到达终端的时间时延、角度和强度进行了联合估计。首先利用训练序列估计信道特性 ,之后利用 2 D- ESPRIT算法及矩阵对角化等处理手段对多径信号的时延和角度进行了有效的估计。仿真结果证明了方法的有效性。角度和时延的联合估计在未来移动通信网络中移动终端的定位等方面均具有很好的应用前景。     

自适应遗传算法抑制复杂短时延Galileo BOC(1,1)多径

针对传统GPS多径抑制算法无法在复杂短时延多径情况下准确估计出Galileo BOC(1,1)多径信号,提出一种隐含多径数量参数的多径模型,并构造自适应遗传算法对实际多径信号进行估计.当实际多径参数变化不大时,引用上次估计的多径参数,直到多径模型发生较大变化时,再启动遗传算法进行多径估计.城市峡谷中多径信号频繁消失和出现,而文算法中隐含对消失多径信号的估计,当消失的多径信号再次出现时,可以快速获得多径估计模型.本算法对于BOC(1,1)多径信号估计更加准确,有效地减小复杂短时延多径环境下每个通道的伪距测量误差,从而提高了Galileo接收机的定位精度,并且在一定程度上减小了计算量.     

煤矿井巷多径电波接收信号特性分析

为得到电磁波在煤矿井巷的传播特性,分析了矩形空直井巷内电磁波的多径传播规律。在帐篷定理模型基础上,推导出接收信号入射角求解公式及接收功率计算公式。仿真分析结果显示:载波频率从1 Hz增加到5 GHz时,信号损耗先增加后减小;通信距离增加导致接收功率衰减变大,且垂直极化波的衰减大于水平极化波;载波频率越低,时延扩展越大;通信距离增加导致时延扩展变大,且垂直极化波的时延扩展比水平极化波小。     

基于改进无迹卡尔曼滤波的多径估计算法

【目的】在导航定位系统中，基于卡尔曼滤波框架的多径误差抑制算法是提高定位精度的有效方法。但是，在算法的过程噪声和观测噪声协方差初值的选取不当时，会导致估计结果误差很大甚至发散。另外，由于此类算法是基于最小均方误差准则，算法在受到非高斯噪声干扰时尤其是重尾非高斯噪声，会出现估计精度显著下降的问题。【方法】为了在高斯噪声和非高斯噪声下都能够保持较好的多径估计结果提高定位精度，本文提出一种自适应最大相关熵无迹卡尔曼滤波(adaptive maximum correntropy unscented kalman filter, AMCUKF)多径估计算法，算法在观测更新过程中引入最大相关熵作为优化准则，以解决在非高斯噪声下的估计精度下降的问题，在噪声协方差更新过程中用观测量的残差序列对噪声协方差矩阵进行递归更新，取代过程噪声和观测噪声协方差初值的选取。【结果】在高斯噪声和非高斯噪声下分别进行了仿真实验，通过与两种基于卡尔曼滤波框架的估计算法进行对比表明，AMCUKF多径算法不仅能够在高斯噪声下保持较好的多径估计结果，而且在非高斯噪声下也能够保持更高的多径估计精度，有效抑制非高斯噪声的干扰。