超宽带无线通信的一种快速同步捕获算法

针对超宽带(ultra-wideband,UWB)信号的具体特征,利用巴克码的相关特性,设计了一种结构简单的训练序列,在此基础上建立了基于最大似然(ML)准则的UWB同步捕获算法。该算法大大降低了UWB信号时间捕获的复杂度,能够快速实现同步。仿真结果表明,只需要较短的训练序列,该算法就能获得优良的同步性能,当训练序列较长时可以很好地逼近理想捕获情况下的系统误码率。     

直序扩频系统一种新的PN码快速捕获算法

针对基于辅助序列快捕算法在初始相位偏差较大情况下降导致捕获速度变慢的缺陷,在相位预估器的相干PN序列快捕算法基础上,将最优化搜索引入PN码快捕算法中,提出了一种基于相位预估和最优搜索的相干PN序列快捕算法,通过建立马尔可夫链模型,推导出平均捕获时间及其方差的解析式.仿真结果表明,该算法能有效提高捕获性能,实用性强.     

一种基于FFT的高动态GPS信号快速捕获方法

对高动态GPS信号快速捕获问题进行了研究,提出了一种适应高动态环境,捕获时间短的捕获方法。该方法采用多普勒频域串行捕获,时域由FFT代替滑动相关的并行捕获的二维策略,从而大大提高了高动态GPS接收机的信号捕获性能。分析了基于FFT的快速捕获原理和软件实现,并通过对实测的GPS信号的捕获验证了该捕获方法的正确性。     

一种改进的高动态GPS信号快速捕获算法

用相干平均法进行周期性弱信号检测,要求对信号有一定的先验知识,或通过计算能够确定信号周期,在GPS信号捕获应用中有一定的局限性.基于此,首先改进了传统的相于平矽法,不用确定信号周期,直接对中频信号进行频率补偿,使周期满足一定条件,提高了信噪比;然后结合FFT和平均相关算法各自在频谱分析中的优点,分别将其应用于多普勒频移和伪码相位的确定.通过对GPS实测数据和高动态模拟数据进行仿真实验验证,结果表明该算法运算量与传统的快捕算法相比大大减少,并且在较低信噪比的环境下是有效的.     

PN码快速捕获中的捕获策略和性能分析

在现有的各种PN码捕获策略的基础上,提出了PN码捕获策略的统一框架,并以该框架为基础研究了捕获过程各个阶段中策略的选择对总体捕获性能的影响.最后研究了各个阶段中可以采用的若干种判决策略和验证策略,并对四种实际可能采用的捕获策略进行了仿真分析.结果表明在捕获过程中引入适当的验证策略可以在平均捕获时间增加不多的情况下大幅改善捕获的性能,而提出的一种无需设定门限的捕获策略与利用门限进行判决的策略性能相当,在实际工程应用中有着重要的意义.     

一种快速的GPS软件接收机信号捕获方案设计

为了提高GPS软件接收机信号捕获的速度,设计了一种快速的GPS信号捕获方案。对比分析了两种常用的GPS(GlobalPositionSystem)信号粗捕获实现方法,设计了一种优化的实现方法;同时对常用的两种精细载波频率算法进行了比较分析,设计了一种二次曲线拟合的方法计算精细载波频率;基于多普勒频移的分布特点,改变以往顺序搜索的方式,采用跳频搜索的方法。最后,将优化的粗捕获方法、精细载波频率算法和多普勒频移跳频搜索方式组合成一个完整的GPS捕获方案,仿真结果表明所设计的实现方案运算量小、速度快,捕获的结果满足跟踪要求。     

UWB信道下的TH-PPM多径多址解调性能分析

分析了超宽带(ultra-wideband,UWB)通信系统在信道同时存在多径、多址干扰,及加性白噪声条件下的相干解调性能,给出了TH-PPM调制在高斯近似下的相干解调BER(biterrorrate)解析公式,分析了采用S-Rake接收下的BER性能,给出了解析表达式。为验证解析式的有效性,对比了系统仿真与解析数值计算的结果。并通过IEEE多径信道模型CM1~CM4、Rake插指数、不同的多址用户数等方面,详细分析和计算了TH-PPM的BER性能,给出了性能曲线。获得的结果为UWB室内高速多址通信系统的设计提供了依据。     

基于阵列天线的UWB定位方案研究

为实现简单而精确的定位,提出了一种基于阵列天线的超宽带(ultra wideband, UWB)定位方案。在定位源末端设置4根阵元天线,用于检测未知节点发射的UWB信号,各天线接收的信号经统一的中央处理单元,只需单个定位源就能完成未知节点的三维定位。通过UWB多径信号检测算法进行到达时间差(time difference of arrival, TDOA)估计,无需收发两端时钟同步,且避免了使用复杂的波束赋形技术。同时,提出了一种UWB多径信号检测算法,在分析误差模型对定位精度影响的基础上,以IEEE 802.15.4a信道模型的CM1~CM8为依据,对方案进行了误差性能仿真实验。结果表明,所提方案可实现精确定位,误差达厘米级。     

一种基于信噪比估计的自适应伪码捕获算法

军事扩谱通信一般都以突发信号帧的形式进行通信,通信时间短、可靠性要求高、信号动态范围大。固定门限捕获方法不能提供满意的性能,门限选得太高会使高信噪比时虚警概率过高,而门限过低会使得低信噪比时漏检概率高,检测概率低,因此需要利用自适应捕获方法。提出一种适合突发短帧模式的自适应伪码捕获方法,该方法可适用于A/D转换前加自动增益控制(AGC)的情况。提出的自适应捕获方法基于接收信号信噪比的估计,推导出根据采样点统计值的比值得到信噪比估计的实用算法,并对该算法进行多项式拟合以适合工程实现,并对算法进行了仿真分析。     

超宽带TH-PPM 调制技术抗干扰性能研究

针对超宽带TH-PPM调制技术在多个频带干扰条件下的抗干扰性能进行了分析研究。基于超宽带TH-PPM调制所使用脉冲波形的不同,推导得出了在多个频带干扰条件下,超宽带TH-PPM调制技术的抗干扰能力指标的通用数学表达式。该结果对单频带干扰也同样适用。此外,在多个频带干扰条件下,对超宽带TH-PPM调制技术、直接序列扩频调制技术和跳频调制技术的抗干扰性能进行了比较分析研究,并分别对其进行了数值仿真。仿真结果表明,在多数情况下,超宽带TH-PPM调制技术抑制多个频带干扰的能力,明显优于直接序列扩频调制技术和跳频调制技术。     

DS-BPSK超宽带通信系统的误码率分析

分析了采用直接序列扩频-二进制移相键控(DS-BPSK)方案的超宽带(ultra-wideband,UWB)通信系统的原理及实现方案。在此基础上推导出DS-BPSK UWB通信系统误码率的理论计算公式,并利用Matlab对系统性能进行了仿真。仿真结果显示,该理论公式较好地反映影响DS-BPSK超宽带通信系统信道容量的各种因素,分析结果与实际情况基本吻合。     

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。     

NOMA中的SS-CPM卫星信号捕获算法

调制指数大于1的扩频连续相位调制(spread spectrum continuous phase modulation, SS-CPM)信号是一种极具潜力的卫星信号调制方案, 然而其多峰特性容易导致非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)条件下的错误捕获。针对这一问题, 本文建立基于NOMA的SS-CPM信号模型, 提出一种基于状态转换的碰撞跳跃检测算法, 分析所提算法在不同发射功率、用户数、相对时延以及调制指数下的捕获性能。仿真结果表明, 所提算法适用于NOMA条件下的SS-CPM信号捕获, 且用户数较少、发射功率相近, 相对时延较大或调制指数较小时, 具有更优的捕获性能。     

基于Polycycle信号的UWB正交脉冲序列设计

正交脉冲的产生是超宽带无线应用中的关键技术, 采用Hermite 矩阵特征向量分解方法, 提出了一种基于Polycycle信号的UWB 正交脉冲序列设计方法. 该方法产生的正交成形脉冲功率谱密度分布符合FCC关于室内和室外UWB应用的辐射限制, 有较高的频谱利用率, 脉冲函数自相关性强, 互相关性弱, 利于多址检测. 最后, 分析了2PPM-THMA UWB系统的传输性能, 仿真结果表明正交成形脉冲抗多用户干扰能力优于Scholtz脉冲.     

多带OFDM超宽带射频接收机的系统建模与仿真

准确可靠的系统建模和仿真可对多带OFDM(MB-OFDM)超宽带(UWB)无线通信系统中射频接收机的设计提供有效的指导.分析了MB-OFDM UWB系统对射频接收机的要求,在此基础上计算确定了射频接收机的噪声系数、线性度、接收机增益范围等总体指标.射频接收机采用低成本、低功耗的零中频结构.在AgilentADS仿真环境下建立了射频接收机的模型,并通过计算和仿真确定了各子模块电路的技术指标.建立了整个MB-OFDMUWB通信系统的仿真平台,用教模混合仿真的方法验证了射频接收机模型的正确性.这对指导射频接收机芯片的设计有重要的意义.     

基于FM信号的无源雷达数据采集系统设计

基于FM信号的无源雷达目标回波信号信杂比低,频带窄,只有开发大动态范围的接收机才有可能接收到微弱的目标散射信号。在分析接收系统数据采集方案和不同采样速率对数据采集有效位影响的基础上,采用中频过采样技术采集数据,提出选用PCI-9820采集卡的数据采集方案,其动态范围大于75 dB。应用该数据采集方案已成功检测到空中飞行目标。对低信杂比下雷达回波信号检测有一定的参考价值。     

基于采样率变换与FFT的GPS系统C/A码捕获改进算法

针对全球定位系统民用粗码信号快速捕获算法速度慢、不易于硬件实现的不足,提出了基于采样率变换和FFT的GPS信号C/A码捕获算法。利用采样平均的方法把采样率为5Msps的输入信号降低为1.024Msps,然后利用FFT进行粗捕,得到粗略的伪码相位,最后对粗略的伪码相位周围的原始数据进行循环相关处理得到精确的伪码相位估计值,降低了对后续跟踪环的动态要求。仿真结果表明该算法运算量小可以快速实现C/A码的粗捕,得到高精度的捕获结果,同时该算法可以利用现有1024点的FFT处理核(IP),便于在硬件上实现。