超宽带正交解调接收机信号采集系统设计

根据超宽带信号处理及实现目标识别的需要,设计并实现了一套超宽带脉冲体制正交解调接收机信号采集系统。介绍了系统的硬件和软件设计,提出了I/Q正交解调及脉冲体制超宽带信号幅相误差校正方案,并构建了适于超宽带信号频谱分析的双谱分析模块。实际应用表明,该系统达到了实时高速稳定数据采集的要求。     

超宽带正交解调接收机性能分析

由模拟器件构成的超宽带正交解调接收机不可避免地存在系统失真 ,这些失真的存在有时会严重影响系统的性能。仔细分析了幅度失真、相位失真、幅相不一致性等对接收机性能的影响 ,提出了数字域校正的方法。通过计算机仿真 ,表明了该方法的可行性。最后 ,对某超宽带正交解调接收机的实际测量结果的数字校正 ,验证了这种方法的有效性。     

一种宽带雷达系统通道误差校正方法

在不改动宽带雷达内定标系统硬件的情况下,提出了一种校正宽带雷达系统传递函数误差及IQ失配的正交解调误差的新方法。通过对雷达系统通道误差特点的分析,采用正负调频率的线性调频信号作为定标信号获取雷达系统传递函数,以此构建雷达回波校正函数并对雷达接收回波进行误差校正。在定标系统和雷达回波存在噪声的情况下,分析了雷达系统输出信号经本文方法校正后对其进行脉冲压缩后的信噪比。仿真实验验证了方法的有效性。     

导航信号功率增强对阵列接收机的影响分析

为了分析低轨导航增强系统中信号功率增强对阵列接收机的影响, 提出一种信号传播与阵列接收机的数学模型, 基于该模型分析了功率增强条件下最小均方误差算法与直接矩阵求逆算法对抗干扰性能的影响。根据理论分析与仿真实验, 增强信号对最小均方误差与直接矩阵求逆的影响相似, 当信号增强量在15 dB以下时, 阵列抗干扰对信号的影响较小；随着信号功率进一步增强, 增强信号被识别为干扰并进行了抑制；当信号的信噪比增强到10 dB时, 增强信号被抑制约15 dB。研究结果表明, 在采用传统阵列抗干扰方法的情况下, 信号功率的增强并非越大越好, 信号功率增强15 dB时对传统阵列抗干扰的影响较小。     

线性调频连续波雷达接收机性能分析

定量分析表明,线性调频连续波雷达的差拍-傅立叶变换接收机是平稳高斯白噪声中点目标回波信号有效段的最佳检测系统,其性能十分接近于线性调频脉冲信号的匹配滤波处理.单通道差拍-傅立叶变换接收机在工程实现中比正交双通道结构简单,具有等效的正交双通道性能,但有3dB信噪比损失.     

直接中频采样数字正交输出的最小二乘实现

提出了数字正交接收机中正交 (I,Q)通道恢复的最小二乘实现方法 ,详细分析了该方法的性能。针对现代雷达中的几种典型信号进行了仿真计算。结果表明 ,适当选取系统参数可使正交输出的镜像功率 (IP)低于- 6 0dB ,满足现代雷达相参信号处理的要求。     

抗干扰扩频接收机中的ADC设计

模数转换器（analog-to-digital converter, ADC）量化引入的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)损失是影响数字接收机性能的一个重要因素。根据ADC误差产生的机理,得到了关于量化位数和幅度因子（ADC最大量化电平与ADC输入电平的比值）的噪声表达式,求出了不同量化位数下的最佳幅度因子。针对存在干扰的情况,得出了ADC输出SNR关于输入SNR、量化位数和干信比的计算公式。计算结果表明,当要求输出SNR为-15 dB时,要实现30 dB、40 dB、50 dB和60 dB的抗干扰能力（量化损失小于1 dB）所需要的最小量化位数分别为5位、7位、9位和10位。     

一种时域I、Q不平衡的校正方法

给出了一种时域I、Q不平衡的校正方法.该方法利用标准正弦测试信号,在时域内求解I、Q不平衡校正系数.校正系数的求解利用理想I、Q信号的两个性质,即在一个测试信号周期内,I、Q信号在L\+2空间上,范数相等,内积为零.与文献[1,2]方法相比,在求解校正系数时,无需对原始数据作离散傅立叶变换,大大减小了计算量.计算机模拟结果证明是有效的.最后,推导了I、Q校正残差与输入测试信号的信噪比关系.     

二次正交解调算法及内建自测试的实现

在阵列信号采集系统中,为了获得48路多频段高频窄带信号的特征,提出了阵列信号正交解调的方案。详细比较了实现正交解调的两种计算方法,提出了阵列信号的"二次正交解调"算法以实现系统的实时信号处理,并给出了在FPGA中阵列信号"二次正交解调"的实现方案。采用内建自测试的方法对"二次正交解调"模块和数据传输通道进行验证测试,在单频正弦信号的基础上叠加伪随机序列作为测试激励,DSP作为响应分析器验证信号特征。通过FPGA实现并验证了"二次正交解调"算法和内建自测试的有效性。     

单脉冲雷达数字接收机幅相不平衡的一种校正方法

给出了单脉冲雷达数字接收机和差三通道幅相不平衡的一种校正方法 ,介绍了这种方法在实际雷达系统中的应用。分析表明 :该方法可以有效校正和差三通道的幅相不平衡 ,提高角误差的测量精度。由于采用数字接收机可以保证接收机对测角精度的影响不随温度漂移而下降 ,从理论上消除了模拟接收机合并通道方法中方位与俯仰通道的互耦和零中频接收机模拟下变频正交双通道幅相不平衡 ,因此具有很高的实际应用价值。     

基于数据分解的高速QPSK并行解调方法

使用通用处理器进行信号处理具有灵活性、可扩展、易维护等优点,是未来软件无线电发展的趋势之一。提出了一种基于数据分解的高速正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)并行解调方法,该方法将串行信号流分解为信号块,通过对多个信号块的并行处理,实现高速率QPSK解调。为了消除各信号块处理之间的依赖性,在最大似然理论基础上提出了一种基于三维迭代搜索的QPSK开环解调算法。为了消除各信号块解调结果之间的相位模糊,提出了一种基于数据冗余的模糊一致性方法。仿真结果表明,该并行解调方法的信噪比损失在0.1 dB以内。在惠普Z820工作站上搭建调制解调系统,测得解调信息速率为1 154.2 Mbps。     

多载波PSWFs-CPM联合调制信号设计与分析

连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)信号具有恒包络、较高功率效率等优势, 基于椭圆球面波函数(prolate spheroidal wave functions, PSWFs)信号多载波调制解调系统具有较高频带利用率。结合CPM技术和基于PSWFs信号的多载波调制方法, 提出一种基于PSWFs信号的多载波调制与CPM联合调制信号(multi-carriers modulation based on PSWFs with CPM,MCM-PSWFs-CPM)模型, 对该信号的功率谱特性、峰均功率比、误码率性能等进行了分析。仿真结果表明, 相比现有基于PSWFs的多载波调制解调系统, 该模型所得信号功率谱带外衰减可以相对较快, 当载波数为64、互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function, CCDF)为10^-3时, 可有效降低峰均功率比值约2.70 dB, 采用多符号周期检测方法, 可以获得较好的解调增益, 且符号数越大, 检测性能越好, 但是检测复杂度也会相应增加。     

基于CRC的ASM信号维特比纠错算法

为提高甚高频数据交换系统(very high frequency data exchange system, VDES)中应用特定消息(application-specific messages, ASM)的解码性能, 提出一种基于循环冗余校验(cyclic redundancy check, CRC)的改进维特比纠错算法。通过合理降低符号状态数和使用部分CRC参与纠错, 使该算法平衡了纠错性能和计算量, 同时提出了新的分支度量以解决过于理想化的传统分支度量导致的性能损失。仿真表明, 新分支度量相比传统分支度量提升了1 dB的误帧率(packet error rate, PER)性能, 在用12个CRC寄存器参与纠错的条件下,该方法比相干解调算法提升了1 dB的PER性能, 同时通过合理的符号状态数降低策略将计算量降为传统算法的1/4。     

高效的联合卷积DQPSK编码调制方法

在数字通信中，90°或者180°的相位模糊是影响正交相位偏移键控（quadrature phase shift keying， QPSK）相干接收机性能的重要因素。差分正交相位偏移键控（differential QPSK， DQPSK）可以克服相位模糊,但是会导致约2.3 dB的性能损失。为了消除DQPSK的性能损失，提出一种低复杂度的基于迭代译码的联合卷积DQPSK编码调制方法，并且基于外信息转移图，提出了一种在DQPSK调制下优化卷积码生成多项式的算法。仿真结果表明，所提差分编码方案不仅可以克服相位模糊，而且通过迭代译码完全补偿了差分编码所导致的差分代价损失，甚至获得了3.5 dB的性能增益。优化后的卷积码与IEEE 802.11n协议中给定的卷积码相比，获得了大约0.3 dB的信噪比增益，和第3代合作伙伴计划（3rd generation partnership project， 3GPP）长期演进（long term evolution， LTE）协议中的Turbo码相比，有大约1.1 dB的性能增益。     

基于混沌载波的QAM设计

提出一种基于混沌载波的正交调幅机制-QCAM（quadrature chaos amplitude modulation），利用混沌信号非周期，带宽，以及难以预测和重构等特性代替传统QAM调制中的正弦载波。改进后的QCAM调制信号很难被截取和破解，从而提高传输信号的可靠性和安全性。另一方面，经过实验表明，在相同的传输信道和Eb/N0条件下，QCAM较QCSK具有更好的误码率特性。     

基于FRFT的SNCK信号非相干解调

在采用相干解调方法进行接收时,正弦型非线性切普键控（sine non linear chirp keying, SNCK）信号受相位误差和多普勒频移影响较大,针对此问题提出一种将其近似为分段线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号,采用分数阶傅里叶变换（fractional fourier transform, FRFT）进行解调的非相干解调方法。将FRFT解调方法与经典相干解调方法进行对比,通过理论推导和仿真分析发现,在严格同步条件下,SNCK信号相干解调性能优于FRFT解调方法,并且信号码元长度对FRFT解调性能有微弱的影响。但FRFT解调不受相位误差的影响,且具有相对较高的抗多普勒频移能力。     

主动雷达导引头杂波信号产生原理及应用

在实验室进行杂波仿真时，需要产生高信噪比的调制在中频或射频的杂波信号。在该文中讨论了杂波信号产生的特殊性，包括两个方面：信号重构和调制。信号重构的过程包括将功率语转换为矢量频谱，相位随机化，傅立叶反变换，最后加窗搭接以保证均值和方差连续。杂波调制采用数字正交调制的方法，在数字正交调制前需要对重构的基带数据进行内插扩展和低通滤波。通过应用上述措施，能够将附加噪声抑制到—60dB，满足主动雷达导引头半实物仿真的需要。     

基于功率谱形态学运算的LFM信号参数估计

针对当前线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计算法中存在的估计精度与计算量的矛盾问题,提出了一种基于功率谱形态学运算的信号参数估计算法。该算法根据LFM信号参数与功率谱形状特征的关系,实现了LFM信号参数估计。仿真试验表明,在信噪比为-5dB时,LFM信号的调频斜率和起始频率估计精度分别比基于Radon模糊变换(Radon ambiguity transform, RAT)和分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform, FRFT）结合的离散谱校正算法提高了约2%和4.5%,带宽和脉冲宽度估计的均方根误差分别小于2.4 MHz和0.025 μs;当采样点不大于4096时,计算量比插值FRFT算法降低了约70%,证明了该算法具有高估计精度和低运算量的优点