一种新的CPM信号载波同步算法

针对连续相位调制(CPM)信号载波同步中存在的估计精度低、信噪比适应能力弱以及计算复杂度高等问题,提出了一种基于数据辅助的CPM信号载波同步算法。首先分析建立了预编码CPM调制同步系统的数学模型,并据此推导了信号相位估计值的对数似然函数;然后利用后验概率均值实现对载波同步参数的精确估计,同时对算法的相偏估计精度和频偏估计范围进行了理论分析;最后利用蒙特卡罗仿真实验验证了所提算法的有效性。理论分析和仿真结果表明:新算法对CPM信号载波同步精度高,信噪比适应能力强,且能够适用于大频偏环境,同时在计算量上相比EM算法具有一定优势。     

基于定时-相位联合估计的CPM并行同步算法

针对连续相位调制(continuous phase modulation,CPM)信号非数据辅助算法同步精度差问题,提出了一种基于定时-相位联合估计的低复杂度并行同步算法.采用非数据辅助方法从离散域分解CPM信号,推导新的相位偏移误差估计公式,根据定时-相位联合似然函数,利用误差估计方法相似形式,设计了一种适用于CPM信号的并行同步方案.该方法在低信噪比条件时对似然函数进行近似,从而减少同步参数对同步性能影响,通过引入双同步精度源,迭代求取相偏估计最优解,提高非数据辅助算法同步增益.仿真结果表明,并行同步算法与直接联合算法相比,以较低系统复杂度代价获得同步性能提升,在低信噪比环境下,性能逼近修正克拉美罗限.     

一种改进的编码辅助载波同步算法

编码辅助同步算法利用译码软信息迭代更新同步参数,有效地实现了低信噪比环境下的载波同步。针对目前这类算法存在频偏估计范围小且估计精度受限的问题,设计了一种新的迭代载波同步系统,利用译码软信息分别进行去调制和更新误差信号,在通过改进的频偏估计器补偿频偏之后又结合科斯塔斯环(costas loop)进一步修正相偏,使得译码器和同步器均趋于收敛。仿真结果表明,提出的算法能够大幅提高频偏估计范围,且与理想同步译码相比,最大性能损失不超过0.2 dB。     

基于导频辅助的预编码连续相位调制(CPM)信号精确同步算法

针对连续相位调制(continuous phase modulation,CPM)信号同步问题,提出一种基于导频辅助的位定时与载波同步算法?导频信号由伪随机码构成,采用二进制预编码连续相位调制,在不破坏恒包络特性的基础上同时保留其伪随机特性?利用该导频信号可以实现位定时误差?载波频偏?相偏各参数并行独立估计?算法首先推导出同步头相关函数的闭合表达式;然后利用相关函数的单峰特性,通过搜索第1大和第2大采样值,实现对定时误差?相位误差的精确估计,并利用相位估计值通过差分计算实现对频偏的估计;最后通过计算机仿真,给出了该算法关于定时?相位?频偏估计的抗噪性能和估计范围 ? 结果表明,该算法在加性高斯白噪声信道中具有良好的性能,各同步参数在估计范围内和较低信噪比条件下能够接近修正的克拉美罗(modified Cramer-Rao bound,MCRB)?     

低信噪比下时频联合的载波同步算法

针对短突发通信在低信噪比下编码辅助同步算法存在估计精度低和同步范围小的问题,提出了一种时频联合的载波同步(JTDFDCY)算法。首先采用频域估计算法、时域估计算法和最大似然(ML)算法对导频信号进行处理,得到频率粗估计值和相位粗估计值;然后用频率粗估计值和相位粗估计值对接收信号进行补偿,并对补偿后的信号进行解调解码、重新编码、基带调制,得到软判决符号;最后采用时域相关和算法和ML算法对软判决符号进行处理,得到频率细估计值和相位细估计值,进而实现有效的载波同步。仿真结果表明:JTDFDCY算法在低信噪比下的粗估计能够兼顾频率估计范围和估计均方根误差的要求;当归一化频偏在(-0.5,0.5)范围时,仅利用6.1%的导频开销即可将系统的性能损失控制在0.1dB以内。     

高速突发模式下π/4-DQPSK的相位捕获与跟踪

高速突发通信系统要求同步时间尽可能短,通过对一种数据辅助式快速相位捕获算法的分析,提出一种π/4-DQPSK调制信号的载波同步方案.仿真表明,当信噪比不小于8 dB时,该相位捕获算法仅需10个左右码元符号就能快速捕获载波相位.通过-π/4相位旋转运算,将π/4-DQPSK变换成DQPSK信号解调判决,能带来4 dB左右的解调增益,并可以将常用的QPSK载波跟踪环应用于π/4-DQPSK通信系统,硬件实现简单,便于系统的数字化.     

快速高精度BPSK信号载波相位同步算法

提出了一种离散Fourier变换(DFT)和数字锁相环(DPLL)联合的二相相移键控(BPSK)信号载波相位同步算法.该算法采用平方运算和DFT对BPSK信号进行频率粗估计,通过设计数字锁相环快捕带宽,保证频率粗估计作初始频点的数字锁相环直接工作在快捕状态.数字锁相环经过约1个频率周期锁定,提供满足解调性能的精确同步载波信号.仿真表明,算法满足快速高精度载波同步要求,且避免了传统的锁频和锁相环联合算法锁定时间过长的问题.采用全数字结构,算法易于数字信号处理器(DSP)等数字芯片实现.     

BOC卫星导航信号直接解调的方法及实现

为了分析未知信号结构的二进制偏移载波(BOC)调制卫星导航信号,提出并实现了一种对BOC导航信号进行直接解调的新方法。该方法首先采用二进制相移键控(BPSK)信号解调的算法实现扩频码的同步和载波的剥离,在此基础上剥离BOC调制的亚载波。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了该方法,并进行了解调实验。实验结果表明:该方法能够稳定地进行BOC信号的解调,在信噪比(Eb/N0)大于11 dB时,解调误码率优于1×10-5。     

BOC卫星导航信号直接解调的方法及实现

为了分析未知信号结构的二进制偏移载波(BOC)调制卫星导航信号,提出并实现了一种对BOC导航信号进行直接解调的新方法。该方法首先采用二进制相移键控(BPSK)信号解调的算法实现扩频码的同步和载波的剥离,在此基础上剥离BOC调制的亚载波。利用现场可编程门阵列(FPGA)实现了该方法,并进行了解调实验。实验结果表明:该方法能够稳定地进行BOC信号的解调,在信噪比(Eb/N0)大于11 dB时,解调误码率优于1×10-5。     

基于最优化搜索的迭代载波同步算法

码辅助的迭代同步算法将编码增益引入到同步环路中,能够有效实现低信噪比环境下的载波同步。针对低信噪比条件下码辅助同步算法存在参数估计范围小的问题,提出了基于最优化搜索的迭代载波同步算法。该算法通过研究载波偏差与译码软信息的关系,得出一种较简单的评价函数,再利用均匀搜索方式结合改进的Powell算法来获取同步参数的最佳估计,以实现准确的载波恢复。仿真实验验证了该算法在低信噪比条件下,能够有效补偿载波偏移,且具有较大的同步范围,在一定迭代次数之后可逼近理想同步。     

MPSK/MQAM符号速率估计算法

为了在复杂环境以及低信噪比情况下实现符号速率的准确估计,降低算法的复杂度和运算量,提出一种针对MPSK/MQAM(multiple phase shift keying/multiple quadrature amplitude modulation )类信号符号速率估计的新方法,通过对A/D采样后的信号进行数字下变频处理得到零中频信号,利用I路和Q路信号构造一个复数函数,生成含有与符号速率相关的离散谱线,通过检测离散谱线的位置实现符号速率的估计。通过MATLAB仿真实验以及在FPGA(field programmable gate array)与DSP(digital signal processor)硬件平台上利用实际信号对算法的性能就行了测试,验证了该方法的有效性。结果表明,该算法复杂度低,运算量小,适应性好,在低信噪比情况下仍具有较高估计精度。同时,该方法所得到的数据也可以用来进行信号识别和其他参数的测量,这在工程实践中具有很高的应用价值。     

基于瞬时相位差分的MFSK符号率估计方法

对数字通信信号的符号速率估计是电磁频谱监控、通信侦察分析等非合作接收领域的重要研究内容。提出了一种MFSK信号的符号速率估计新方法,通过对信号样本求取瞬时相位差分并联合非线性变换及小波分析的方法,实现了对符号速率的准确检测,并大大提高了估计方法在低信噪比条件下的适应性;在此基础上进一步提出了低信噪比条件下基于估计结果后处理的性能改进方法,能够再提高3 dB的估计性能。仿真验证了新算法和改进方法在低信噪比条件下的估计性能。     

时域同步正交频分复用系统的频偏估计

针对时域同步正交频分复用系统现有的频偏估计精度低的问题,提出了一种精确频偏估计算法(FFDE).该算法将接收信号中相邻的2个帧头分别与对应的本地PN序列作相关运算,将相关结果共轭相乘,再取相乘结果的辐角,最后再除以帧头间的时间间隔,即可得到频偏估计值.FFDE算法具有复杂度低,精度高,抗噪声、抗多径能力强等优点.理论分析表明,FFDE算法具有极低的性能界,在高斯白噪声信道条件下,在合理的信噪比范围内,其归一化估计值的方差在10叫.以下.仿真结果与理论分析完全一致,即使在多径环境下,在信噪比为15 dB时,FFDE算法的绝对估计误差的标准差只有0.5 Hz,仅为子载波间隔的0.03%,是传统方法的1%.     

一种迭代频偏估计算法

提出一种适于低信噪比条件下工作的数据辅助型(data-aided)频偏估计算法。计算接收信号自相关函数的辐角,基于最大似然策略合成频偏估计,并通过迭代消除估计模糊。仿真结果表明：迭代算法具有较大的频偏估计范围(估计范围达±40%符号速率),与M&M算法相比,迭代算法信噪比门限有接近3dB性能改善,其估计性能更接近FFT最大似然算法和克拉美-劳下界(CRLB),并且计算量有所降低;基于迭代算法的简化版本与迭代线性预测(ILP)算法相比信噪比门限更低,并且降低了计算复杂度。     

基于自动识别系统信息相关系数法的阵列幅相误差校准方案

针对高频地波雷达系统的工程应用,提出一种基于自动识别系统(automatic identification system, AIS)信息相关系数法进行阵列幅相误差校准的方法。该方法利用低信噪比的舰船回波信号,可以实现同步校正,不需要专门部署应答器,且成本低,对于不能借助直达波校准的单基地高频地波雷达系统同样适用。分析现场的实测数据结果表明,通过该方法对阵列幅相误差进行校准可以获得稳定的幅度、相位校准值,校准后多信号分类(multiple signal classification, MUSIC)空间谱估计方位角的准确性和分辨率得到大幅度提高,进而显著改善利用MUSIC算法估计海流方位角的高频地波雷达系统海流探测性能。     

非整数倍采样情况下的符号定时同步研究

符号定时同步是数字信号解调的关键技术之一。实际应用中,为简化模数转换操作,数字接收机通常采用相对固定的采样速率对不同符号速率的信号进行采样,而传统的符号同步算法无法实现每个符号非整数个采样点的信号的同步。针对非整数倍采样情况下的定时同步问题,在传统最大平均功率算法的基础上,提出一种由多相滤波器、改进的积分级联梳状(CIC)插值滤波器和最大平均功率算法构成的符号同步方法,对非整数倍采样信号进行整数倍采样变换,再进行符号定时同步。以最具有代表性的16QAM和32QAM信号为例对算法进行仿真,仿真结果表明,新算法在保证较低的运算复杂度的同时,具有较高的估计精度,能够适用于MQAM信号在非整数倍采样情况下的符号定时同步。     

宽带无线接入系统的上行定时算法改进

对基于IEEE 802.16e-OFDMA的宽带无线接入系统的上行定时算法进行改进.该算法采用了测距信号的时域叠加方法,增强其在频域的信噪比,提高在低信噪比情况下用户接入和时延估计的性能.仿真结果表明,在信噪比较低的情况下,该算法相对于原有算法在用户检测性能和时延估计性能方面均有改善,提高了小区边缘用户的上行随机接入性能.
     

基于谱范数和CPAST算法的周期长码直扩信号PN序列估计

针对周期长码直接序列扩频(DSSS)信号的伪噪声(PN)序列盲估计问题,提出一种新的谱范数和约束投影逼近子空间跟踪(CAPST)算法相结合的PN序列估计算法。算法首先根据最大化分段协方差矩阵的谱范数法,估计出PN序列的同步点;然后利用CPAST算法,分别估计各子段的PN码序列;最后按照一定顺序拼接成完整的周期长码PN序列。算法具有运算量小、复杂度低、实时处理及硬件实现的优点。仿真结果表明,在较低的信噪比情况,该算法能够有效地估计出同步点和PN码序列。