全相位FFT相位差频谱校正法改进

基于全相位快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT）的相位差频谱校正法由于未计及负频率的影响,导致低频信号参数估计精度下降。针对此问题,提出一种改进的全相位FFT相位差频谱校正法,该算法在计算传统FFT时,消除了负频率对频谱分析的影响。介绍了全相位频谱分析原理及全相位FFT相位差频谱校正算法,分析了负频率对低频信号频谱分析造成影响的原因。在计及负频率影响的情况下推导了非整周期采样条件下单频余弦信号的频率、幅值和相位的计算公式。仿真结果表明,计及负频率影响的算法提高了基于全相位FFT的相位差频谱校正法对低频余弦信号参数估计的精度,算法抗噪性能得到改善。     

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法

在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2 D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。     

一种基于AR模型的大频偏估计算法

给出了一种适用于卫星通信的大频偏估计算法,文中称之为基于AR模型的大频偏估计算法。该算法结合相应的频率跟踪算法能够在低信噪比条件下实现多普勒频移远大于符号速率的信号捕获与跟踪。同时,还给出了该算法的计算机仿真与硬件实现。结果表明,该算法实现复杂度低,频率估计的准确高,适合于一般的非连续相位调制信号。     

基于双相移组合全相位法的FIR陷波器设计

提出新的双相移组合全相位设计FIR陷波器算法。根据单窗情况下全相位滤波的3个重要性质,利用两个互为对称的陷波频率向量用全相位方法设计出两个子滤波器,并构造两个互为共轭的相移向量分别对两个子滤波器进行相移,再将两者进行组合即可生成陷波器。通过理论证明:陷波器的设计可通过代入一简单公式来实现,计算复杂度非常低。实验表明:通过改变相移参数值,在任意频率点上陷波器的衰减值可达-330dB。     

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。     

频率估计的一种同频信号加权融合算法

为提高低信噪比条件下短时正弦信号的频率估计精度,针对任意长度的正弦信号,提出一种同频信号加权融合算法.首先,给出同频信号的定义和频谱模型;其次,构造具有相位连续化特性和噪声对消特性的相位修正矩阵对同频信号频谱进行加权融合,使加权融合后的频谱近似于相位连续信号频谱.最后,谱峰搜索加权融合后的频谱,获得高精度的频率估计值,仿真实验表明,与现有方法相比,算法抗噪性强,普适性好,频率估计精度高.     

水声通信中差分相干检测及其相位补偿方法

水声通信中的多普勒(Doppler)频移和水声信道的时变性等因素影响着载波跟踪效果,最终使得接收机性能下降.常规差分相干检测技术能为PSK调制提供天然的载波同步但抗码间干扰能力很差且当载波偏移较大时的性能也受到很大影响.针对这一问题,提出了一种自适应差分相干检测算法及其相位补偿方法.该算法将线性均衡器和差分相干检测器有机结合,降低了检测的均方误差并成功地抑制了多径的影响.利用一种新的相位补偿方法对均衡前的信号先进行相位补偿,跟踪信道引起的相位变化,进一步提高了系统抗载波频偏的能力.在实际湖试信道条件下的4DPSK性能仿真表明:在10Km的距离上,应用常规的相干检测算法无法对存在标准频率偏移在0.01以上的情况进行正确检测,但自适应差分相干检测算法经过相位补偿后,处理存在大频偏(标准频率偏移在0.02到0.04之间)的情况时,同样误码率下比原来节省2～4dB的信噪比.     

改进的基于互谱的宽带信号测向算法

由于被动雷达中广泛应用的测角方法应用于宽带信号测向时存在着各种问题,将互谱法应用于被动雷达宽带信号测向。针对互谱法测向中相位模糊与测角精度存在的矛盾,提出用两频率点的频率差和对应的互谱相位差值的关系来解相位模糊的频率相位差值法,突破了互谱法中阵元间距不大于信号最小波长一半的限制,有效地保证了测角精度。最后对相位差值进行修正,解决相位跳变问题,用两个阵元即可实现宽带信号测向。仿真表明了该算法的有效性。     

频率估计的一种多段同频等长信号融合算法

在低信噪比、被测频率持续时间短的情况下,为提高频率估计精度和扩展已有方法的适用范围,提出一种多段同频等长信号融合算法.在本算法中,因各段信号之间相位不连续,故设计相位差补偿因子矩阵以达到相位连续信号的效果;因相位差补偿因子矩阵包含未知参数,故生成搜索频率序列以用于实际计算并得到具有特定形式的功率谱矩阵.为验证算法的正确性,给出了详细的数学证明.针对多种应用环境参数进行了仿真实验,结果表明算法适用于任意类型的多段同频等长信号,抗噪性好,频率估计精度比现有方法有较大提高.     

相参信号频谱的精确估计

首先讨论了用离散傅立叶变换对信号频谱的幅值、频率、相位进行精确估计的两种方法,在此基础上提出了一种对多个相位相参的分段信号进行频谱估计的新方法,该方法充分利用了各段信号之间的相位关系,通过相位联系对由单段信号得到的频谱估计做进一步的修正。仿真结果显示,本算法有很高的精度,在一定的信噪比下,其频率估计精度比单段信号大约可提高一个到两个数量级。     

基于软件无线电的直序扩频码元判决算法

码元判决算法的设计是扩频序列能被正确接收的关键。提出了一种基于软件无线电技术,且考虑初始相位的影响,对直接序列扩频的中频采样信号进行码元判决的算法。该算法有较高的扩频处理增益,适用于信噪比极低(-20dB以下),且对系统的体积及功耗有严格限制的情况。仿真及实验表明,该算法运算简便,在恶劣环境下仍具有较低的误码率。     

用于认知跳频的归一化谱双向搜索感知算法

认知跳频被认为是消除传统跳频系统用频困扰的有效途径之一。针对认知跳频超宽带和多频隙实时频谱感知的需求,给出基于归一化谱双向搜索(bidirectional search of normalized power spectrum, BSNP)的感知算法,BSNP以跳频频隙内的归一化功率谱作为检验统计量,通过顺序执行正向和反向搜索,感知出跳频带宽中已被占用的所有频隙。利用傅里叶变换的渐进正态性和相互独立性,可推导BSNP单次判决虚警概率的数学表达式和判决门限的闭式表达式。分析和仿真表明,BSNP可以准确地找出频带内被占用的频隙,相比于常规谱估计感知算法,可有效克服噪声不确定度对频谱感知性能的 影响。     

多调制指数CPM信号的新分解方式及其准相干解调

针对卫星通信等资源受限的无线通信系统,研究了多调制指数连续相位调制(Multi-h continuous phase modulation, Multi-h CPM)信号的调制与解调相关问题。首先提出了一种新的分解方式来简化Multi-h CPM信号的调制过程,并给出了相应的周期性状态网格图。然后根据新的分解方式设计了一种适用于Multi-h CPM信号的导频辅助准相干解调算法,并从功率谱和误码性能两方面对所设计的Multi-h CPM信号和单调制指数CPM(Single-h CPM)信号进行了评估与比较。仿真结果表明:无论采用何种频率脉冲, Multi-h CPM信号都要比Single-h CPM信号具有更加光滑的功率谱曲线;仅两个导频符号辅助下,未编码Multi-h CPM系统较未编码Single-h CPM系统有将近2 dB的性能增益,且在低信噪比下,编码Multi-h CPM系统性能要比编码Single-h CPM系统好0.1~0.25 dB。     

多调制指数CPM信号的新分解方式及其准相干解调

针对卫星通信等资源受限的无线通信系统,研究了多调制指数连续相位调制(Multi-h continuous phase modulation, Multi-h CPM)信号的调制与解调相关问题。首先提出了一种新的分解方式来简化Multi-h CPM信号的调制过程,并给出了相应的周期性状态网格图。然后根据新的分解方式设计了一种适用于Multi-h CPM信号的导频辅助准相干解调算法,并从功率谱和误码性能两方面对所设计的Multi-h CPM信号和单调制指数CPM(Single-h CPM)信号进行了评估与比较。仿真结果表明:无论采用何种频率脉冲, Multi-h CPM信号都要比Single-h CPM信号具有更加光滑的功率谱曲线;仅两个导频符号辅助下,未编码Multi-h CPM系统较未编码Single-h CPM系统有将近2 dB的性能增益,且在低信噪比下,编码Multi-h CPM系统性能要比编码Single-h CPM系统好0.1~0.25 dB。     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

面向中频的短码直扩信号数字盲解扩算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum, DSSS)信号盲解扩问题,现有的方法大多基于矩阵分解理论,抽取主特征向量进行解调进而恢复伪码波形。非合作接收条件下,由于伪码波形未知且信噪比极低,载波频率、相位信息往往难以精确估计。考虑非合作接收条件,伪码未同步且含有随机载波频偏,现有方法常对两倍长度的复基带分段相关矩阵进行分解,带来了极大的计算资源消耗,并且存在性能退化等问题。本文提出了一种面向中频的短码DSSS信号数字盲解扩算法,分析了载波残余对伪码波形同步的影响,并通过中频实矩阵分解重构了伪码波形,最后针对含任意载波残余的DSSS二进制相移键控(DSSS-binary phase shifted keying, DSSS-BPSK)信号,设计了完整的从波形到比特的低复杂度盲解调解扩流程。仿真结果表明,所提算法拥有更好的误码率性能以及良好的载波参数鲁棒性。     

正交频分复用系统中相位噪声的影响与抑制

在分析本振相位噪声对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统性能影响的基础上,建立了一种新的相噪频域模型,并基于该模型提出了加入相噪估计导频来跟踪相噪的方法。由于导频与数据子载波之间有空子载波作为保护间隔,该方法可以估计出相噪的高阶频谱分量,从而有效地抑制相噪引入的共同相位误差(common phase error,CPE)和载波间干扰(inter-carrier interference,ICI)。仿真结果表明方法的有效性。     

基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰方法

针对直扩通信信号和干扰在时/频域严重重叠这一实际情况,提出一种基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰算法。该方法首先利用直扩信号和干扰的二阶循环平稳差异,基于直扩信号部分调制先验信息,构造基于变换域的单通道混合信号分离模型;然后基于训练序列和最小均方误差准则设计代价函数,使输出信号接近于导频序列并得到此时的分离向量;最后利用该分离向量,从含有强干扰的业务混合信号的频移向量中分离出期望的通信信号,提升了直扩通信在强干扰下的抗干扰能力。仿真结果表明,未分离信号在单音/多音干扰、扫频干扰等强干扰下的误码率接近0.5,而本文算法在此条件下的误码率可低至10^-3以下。     

基于幅度辅助的中国余数定理多目标多普勒频率估计算法

脉冲多普勒(pulsed Doppler, PD)雷达在低脉冲重复频率工作模式下,基于封闭式鲁棒中国余数定理(closed-form robust Chinese remainder theorem, CFRCRT)算法可以实现单目标多普勒频率快速且精确的估计,但由于多目标的频率余数与目标对应关系事先未知,往往对基于CFRCRT进行多目标多普勒频率估计带来困难。对此,基于幅度辅助利用聚类分析技术,提出频率余数分组匹配的方法,解决了基于CFRCRT多目标多普勒频率估计问题。针对频率余数分组匹配过程中,传统离散傅里叶变换的频谱泄露和栅栏效应导致匹配性能不高的问题,采用全相位离散傅里叶变换(all phase discrete Fourier transform, apDFT)实现高性能的频率余数分组匹配。理论分析和仿真结果表明,所提算法可以有效地实现PD雷达多目标多普勒频率估计。