卫星通信中调制识别算法研究

针对卫星通信这一应用场合,提出了一种数字调制信号自动识别算法。该算法利用调制信号的高阶累积量,并结合星座图特征,对信号进行分类。它对信号的幅度、相位偏差具有不变性,同时可抑制加性高斯噪声;与其它识别算法比较,它具有稳健、应用广泛的特性。通过计算机仿真表明,在给定的数据长度和中等信噪比条件下,可得到很高的识别率(>95%)。     

一种复数球形译码算法的仿真

球形译码算法作为实现最大似然检测的一种有效快速算法受到了学者们的广泛关注。在通信理论中经常使用到复数信号模型,但目前尚未有文献给出在该模型下明晰的算法流程。利用信号星座图的几何特点,推导了一种保持原信号维数的复数球形译码算法;考虑到算法中涉及对整数环的特殊处理,给出了清晰的算法流程。该流程适用于各种复数矩阵信道模型与典型二维信号星座图,为复数模型下球形译码算法的研究提供了一个有效的仿真平台。     

一种基于SVD的射频收发天线选择算法

基于线性检测的空间复用(SM)系统提出了一种射频天线选择算法,该算法以最小化错误概率为目标,利用信道矩阵的奇异值分解(SVD)所得到的左奇异和右奇异矢量实现发端和收端的射频天线选择,且不需要改变系统原有的检测算法。该算法可以用于收发任一端或两端同时使用,不采用遍历搜索,与传统搜索算法相比实现复杂度低。仿真证明将该算法应用于链路任意一端相比与传统算法都可以获得更多的分集增益和阵列增益。     

基于GDE3算法的侦察卫星星座优化设计

针对区域覆盖的卫星星座优化设计,将一种基于Pareto最优概念的通用差异演化算法(GDE3)应用于区域覆盖型侦察卫星星座的多目标优化设计,并利用多属性决策中的字典序法,根据目标的重要程度,在得到的Pareto解中进行选择.最后,利用STK和Visual c++针对侦察卫星星座进行了仿真,仿真结果表明了该算法可以找到多个Pareto解,避免了传统求解方法的权值选择问题,并且较简单遗传算法具有更好的灵活性,为解决星座优化与设计问题提供了新的思路.     

一种加权傅里叶变换域通信方法

为提高通信的安全性,将多项加权分数傅里叶变换(multi-terms weighted-type fractional Fourier transform, MWFRFT)与变换域通信系统(transform domain communication system, TDCS)相结合,提出一种加权傅里叶变换域通信方法。首先使用MWFRFT对原信号进行处理;然后利用混沌序列产生的伪随机相位生成TDCS基函数;最后将所得信号与基函数调制并用于隐蔽通信。为验证该方法的可行性,对信号的星座变换特性以及相关特性进行了仿真分析,结果表明,MWFRFT具有较好的星座混淆性,利用混沌映射得到的TDCS基函数相关性有所提高,因此,该方法适用于隐蔽通信。     

从强信号掩盖中检出弱信号的一种新检测算法

针对功率较强、带宽较宽调制信号掩盖下是否隐藏有功率较弱、带宽较窄调制信号的检测问题进行研究,提出了一种新检测算法。算法先根据调制信号的星座特性消除强信号的干扰,在此基础上分别从时域和频域角度提取了两个特征参数:K参数和H参数,结合两个参数的特点设计了检测算法。该算法能够实现具有一定能量和带宽弱信号的高效检测,并能对弱信号的个数进行估计。仿真结果表明,算法具有很高的正确检测概率。     

GNSS软件接收机中匹配滤波器算法研究

为了适应全球卫星导航定位系统接收机的发展趋势,针对GNSS系统不同信号,研究了一种联合多个星座卫星信号的匹配滤波器捕获算法.通过对算法的分析,给出了影响算法复杂性的两个因素:接收序列伪码长度和本地复现序列数,并通过仿真给出了捕获GPS粗码信号和伽利略系统E1频段开放信号可以参考的最佳复现序列数.仿真结果表明,对不同的GNSS信号,只要通过软件配置算法中的复现序列数,就可以以最小的计算复杂性来捕获相应信号.这个结论对软件接收机中匹配捕获算法的设计有重要的指导意义.     

基于内插结合MMSE均衡消除OFDM系统相位噪声的算法

针对正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统对相位噪声的敏感特性,提出一种基于内插结合最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)均衡消除OFDM系统相位噪声的算法,通过在发射端的IFFT之前,对符号进行零子载波的内插,可有效地降低OFDM系统相位噪声造成的子载波间干扰（inter carrier interference, ICI）,提高信干比。通过MMSE均衡方式,可消除OFDM系统相位噪声造成的公共相位误差（common phase error, CPE）。仿真结果表明,本算法可以消除CPE引起的整个信号星座的旋转,同时大大降低ICI引起的信号星座点的云状发散,OFDM系统的相位噪声在高斯信道和多径信道下都能够得到有效抑制,且复杂度低、实现简单,具备良好的实用价值。     

衰落信道中基于累积量的QAM信号分类

针对在瑞利和莱斯慢衰落信道下的QAM信号的调制分类问题,提出一种新的基于四阶累积量的调制分类算法。归一化四阶累积量由接收QAM信号的基带信号估计出,与不同星座的理论值比较得到分类准则,其计算复杂度仅为N阶(N为样本个数)。数值仿真实验结果以及与已有方法的比较证明了理论分析的正确性和算法的实用性。     

16QAM调制下BICM-ID系统的最优多维映射

研究16QAM星座调制下比特交织编码调制迭代译码(BICM-ID)系统的多维映射设计.通过对渐进误比特概率的分析,得到用以映射设计的距离准则.进一步利用修正的分段二进制切换算法(MBSA)搜索,得到准静态瑞利衰落信道下渐进性能近最优的四维16QAM映射.仿真结果表明,采用四维16QAM映射的BICM-ID系统大幅改善了系统的渐进性能.     

区域性星座设计

主要讨论用中轨卫星来建立区域性卫星通信系统的星座设计方法。首先论述了低轨卫星座不适合用来建立区域性卫星通信系统 ,然后介绍了用鞭状中轨卫星链来设计区域性星座的方法 ,并给出星座参数计算与优化的步骤 ,最后给出了按照此方法得到的两种区域性星座方案的具体参数及其覆盖特性的仿真结果 ,并与玫瑰星座进行了比较 ,得出区域性中轨卫星通信系统是适合中国国情的卫星通信系统方案。     

基于遗传算法的区域覆盖共地面轨迹卫星星座的优化设计

讨论了使用MATLAB的遗传算法工具箱GATOOL进行区域覆盖共地面轨迹卫星星座的优化设计方法。介绍了共地面轨迹卫星星座的参数特性,讨论了使用遗传算法工具箱GATOOL进行区域覆盖共地面轨迹卫星星座优化设计的方法,针对中国区域进行了仿真设计。仿真结果表明,该类型星座能够以较少数量的卫星为我国提供良好的覆盖性能,适于我国的区域覆盖卫星通信系统采用。     

同构双基地雷达星座优化设计

通过对卫星的轨道特性、星座中卫星间的相对运动规律以及对地覆盖特性的研究,推导了星载单基地和双基地雷达探测区域计算公式,分析了双基地角和目标前向散射区域与卫星相对位置的关系。基于星座固有的空间约束条件,讨论了由于平台运动引起的地杂波多普勒频率扩展与卫星飞行的几何关系。最后,分析了系统性能与星座构型参数和卫星轨道根数的关系,提出了利用逆向运行极轨道同构星座作为多基地雷达星座的基本构型,并针对该构型星座提出了一套优化设计方法并给出了设计实例。     

基于云平台的Starlink星座高性能仿真技术研究

面向星链星座的网络仿真是未来低轨卫星星座设计与建设验证和评估的重要工具。针对星链网络规模庞大,结构复杂的特性,设计了一种高性能卫星网络仿真体系。该体系基于云平台的分布式网络仿真架构,通过系统仿真工具包(system kit tool,STK) Engine底层接口开发、卫星模型库存储优化和消息异步传输等技术,实现对星链星座的快速部署,具有良好的可扩展性。实验表明：所提方法实现了400颗卫星规模的复杂卫星网络的自动化建模,在部署效率上相对于传统方法提升了39.07%,可为大规模低轨卫星建设提供仿真技术支持。     

A Global Seamless Hybrid Constellation Design Approach with Restricted Ground Supporting for Space Information Network

In space information networks, satellites are generally in high speed orbit motion. In order to obtain better spacial and temporal coverage performance, satellites should cooperate with each other as a constellation. Previous works on constellations mainly focus on global seamless coverage using fewer satellites. However, like most countries, it is hard for China to build ground stations in overseas, and the geostationary Earth orbit position resource is scarce. In this paper, we investigate the constellation design problem with restricted ground supporting. We first proposes a "backbone network + enhanced network" hybrid constellation design approach. Then a hybrid "4GEO+5IGSO" constellation is designed using the proposed approach, and the coverage performance of this constellation is analyzed in detail. Simulation results show the proposed approach can realize global seamless coverage only using a small number of satellites. Furthermore, the proposed hybrid constellation meets the coverage demand only relies on ground stations inside China.     

基于Petri网的导航卫星星座备份策略分析评估方法

针对北斗三号系统中轨道Walker导航星座的备份策略问题,提出基于随机时间Petri网(stochastic timedPetrinet,STPN)的分析评估方法.通过构建单星、轨道面和导航星座的3层STPN模型,分析不同备份策略下星座运行的逻辑行为特性和操作事件的时序关系.建立导航星座的可用性模型和运行成本模型,作为...     

基于位置感知的大规模LEO星座分布式路由算法

针对传统星座路由算法应用在大规模低地球轨道(low earth orbit, LEO)星座中, 存在鲁棒性差、资源开销大、路由效率低等缺点。根据卫星运行时的位置可预测特性, 提出了基于位置感知的分布式路由算法。考虑卫星资源受限, 大规模LEO星座具有卫星节点多、动态性大等特点, 基于位置感知提出一种路径预选机制, 初步确定数据包的传输路径。在此基础上, 考虑业务服务质量(quality of service, QoS)需求, 基于状态和传播矢量函数提出一种路径收敛机制, 无重合确定数据包传输主路径和备用路径。理论和仿真结果证明, 相比于传统路由算法, 所提算法降低了路由存储和开销, 随着中断概率的增大, 提高了星座的吞吐量, 降低了端到端时延。     

卫星星座分布式自主导航方法研究

利用分级处理的方法实现了卫星星座的分布式自主导航。提出了将地球作为一颗参考星构造虚拟地心距的方法,并推导了虚拟地心距与其它测量值之间的噪声相关特性。以Walker星座为对象进行了仿真验证。仿真结果表明:分级处理的方法可以实现卫星星座的分布式自主导航,而利用所提出的构造虚拟地心距的方法可以有效地提高卫星的导航精度,减小误差逐级方法的影响,从而提高卫星和整个星座的导航精度。     

Hexagonal metric for linear codes over a finite field

This paper consider Hexagonal-metric codes over certain class of finite fields. The Hexagonal metric as defined by Huber is a non-trivial metric over certain classes of finite fields. Hexagonal-metric codes are applied in coded modulation scheme based on hexagonal-like signal constellations. Since the development of tight bounds for error correcting codes using new distance is a research problem, the purpose of this note is to generalize the Plotkin bound for linear codes over finite fields equipped with the Hexagonal metric. By means of a two-step method, the author presents a geometric method to construct finite signal constellations from quotient lattices associated to the rings of Eisenstein-Jacobi (EJ) integers and their prime ideals and thus naturally label the constellation points by elements of a finite field. The Plotkin bound is derived from simple computing on the geometric figure of a finite field.     

通导一体化环月星座设计初探

探月活动的深入开展对月球中继星座的覆盖连续性、通信即时性、导航精准性及建设成本的要求越来越高。通导一体化的出现可为月球星座设计带来新思路, 可在为月面用户提供通信中继服务的同时, 在三重覆盖下实现高精度月面用户定位。针对不同卫星数量、不同轨道高度的环月星座轨道, 分析了其单重、双重和三重全月面全时覆盖的性能, 提出了特定高度下针对不同覆盖重数所需卫星数量的理论最小值, 并进行了仿真验证; 而后在通导一体化设计准则下, 对三重覆盖的情况进行了月面用户定位仿真分析, 结果显示三重覆盖定位精度可达米级。