Design and simulation of digital channelized receivers in fractional Fourier domain

An approach is proposed to realize a digital channelized receiver in the fractional Fourier domain (FRFD) for signal intercept applications. The presented architecture can be considered as a generalization of that in the traditional Fourier domain. Since the linear frequency modulation (LFM) signal has a good energy concentration in the FRFD, by choosing an appropriate fractional Fourier transform (FRFT) order, the presented architecture can concentrate the broadband LFM signal into only one sub-channel and that will prevent it from crossing several sub-channels. Thus the performance of the signal detection and parameter estimation after the sub-channel output will be improved significantly. The computational complexity is reduced enormously due to the implementation of the polyphase filter bank decomposition, thus the proposed architecture can be realized as efficiently as in the Fourier domain. The related simulation results are presented to verify the validity of the theories and methods involved in this paper.     

基于震荡权重粒子群杂交的过2采样DFT滤波器组优化设计

基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)滤波器组的数字射频存储器具备宽频带覆盖和干扰宽带雷达的特点。针对临界采样时DFT滤波器组信道间混叠严重的问题,推导了过2采样DFT滤波器组的高效多相实现结构,将带间混叠减少了一半。为进一步提高重构信号的精度,提出了基于震荡粒子群杂交算法的滤波器频域设计方法,通过优化目标函数,提高了输出峰值信噪比,降低了最大输出误差,缩减了优化求解时间。仿真结果验证了过2采样DFT滤波器组结构的正确性,提出的震荡权重粒子群杂交滤波器设计可以精确地重构跨多个信道的宽频信号,具备干扰宽频信号的能力。     

非高斯杂波中的MIMO雷达信号分离

针对传统匹配滤波对非高斯杂波中的多输入多输出（multiple input multiple output, MIMO）雷达信号分离性能下降的问题,提出一种基于分数低阶统计量的匹配滤波算法。该方法将对称Alpha稳定分布(symmetric Alpha stable, SαS)作为MIMO雷达的非高斯杂波模型,以滤波器输出分数低阶信杂比最大为准则导出最优匹配滤波器系数。分别对相关SαS和非相关SαS杂波条件下的MIMO雷达信号分离进行了仿真。结果表明,该方法可有效实现非高斯杂波中的MIMO雷达信号分离,且在高斯杂波条件下与传统匹配滤波的性能是一致的。     

MIMO-OFDM系统中联合时域和空间域信号处理的改进PTS算法

为了降低多输入多输出正交频分复用(multiple input multiple output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统中传统部分传输序列(partial transmit sequence, PTS)算法的计算复杂度,提出了联合时域和空间域信号处理的改进PTS算法。在时域信号处理部分,通过信号子块循环移位实现备选序列的增加;在空间域部分,利用天线间信号子块交换实现峰均功率比(peak to average power ratio, PAPR)抑制。同时在接收端 ,利用子块相位旋转引起的相位差异,本方法通过比较接收信号与星座点的距离,可以实现信号的盲检测,从而有效高MIMO-OFDM系统的频谱利用率。仿真结果表明,提出的方法能有效地抑制MIMO-OFDM信号的PAPR,而且明显降低了传统PTS算法的计算复杂度,同时可获得跟传统PTS方法已知边带副信息时相似的比特误码率(bit error rate, BER)性能。     

雷达训练模拟设计中的信号仿真方法研究

采用能够描述雷达信号相位和幅值信息的信号仿真方法,通过建立雷达接收处理机的数学模型,并给出各环节数值仿真算法,模拟实现雷达接收信号处理的全过程.结合地物杂波仿真和目标仿真得到雷达接收仿真信号;将仿真信号进行正交解调和脉冲压缩匹配滤波,使信噪比达到最大;利用动目标显示衰减信号地物杂波成分,采用动目标检测对仿真信号进行最佳滤波;最后利用恒虚警和判决进行目标检测.仿真得到结果与实际雷达处理信号波形一致,说明该方法逼真有效,可用于雷达模拟训练器系统的设计与实现.     

考虑记忆交叉项的宽带功放行为建模方法

针对宽带功率放大器的强记忆效应,提出了一种前馈交叉记忆多项式模型。该模型由主信号对消和畸变注入两个环路构成。信号对消环路采用记忆多项式模型对带内动态线性记忆效应进行建模;畸变注入环路采用记忆时刻信号间的交叉记忆项对带外扩展频谱行为进行建模。为克服最小二乘法在模型辨识中带来的数值不稳定问题,采用共轭梯度的方法对模型的参数进行辨识。为消除噪声和测量误差对模型参数辨识带来的影响,采用ADS软件包络仿真的方法获取精确的功放输入输出信号复包络数据,并对该模型进行充分的性能分析和评估。实验结果表明,所提方法对宽带功放的非线性动态特性具有很好的逼近能力,特别是带外频谱扩展特性,较之常用的方法提升了近10 dB。     

高比例分布式发电接入配电网自适应控制方法

针对因分布式电源(DG, Distributed Generation)并网时线路存在压降损耗造成的无功功率输出精度不稳,以及因DG孤岛下发生功率缺额时造成DG出口电压和频率均出现大幅下降的问题,提出了一种改进下垂控制策略,解决了DG接入配网运行稳定性问题。在DG模型增加下垂输出功率的f-U反馈调节和压降补偿环节,将该控制系统应用于有源配电网的准同期并网模式、孤岛模式及两种模式的切换动态时域暂态响应过程,仿真结果表明了改进下垂控制策略的可行性,验证了该方法能实现电压频率的稳定和有功无功的有效控制,可以为有源配电网的稳定运行控制提供理论基础。     

基于扩展卡尔曼滤波器的低成本航姿系统设计

针对传统的航姿系统（attitude and heading reference system, AHRS）在微型无人飞行器、机器人等应用上所体现的成本高、体积大、功耗大的问题,提出了一种低成本高精度AHRS。该系统以数字信号处理器为硬件平台,集成了陀螺仪、加速度计、磁罗盘等9自由度微机电系统传感器,采用了基于四元数的姿态估计方法,建立了传感器输出模型和系统状态空间模型,考虑了加速度对系统精度的影响,解决了四元数协方差奇异性问题,通过扩展卡尔曼滤波〖JP3〗器进行数据融合以获得姿态的准确输出。经数值仿真分析和三轴飞行转台测试,姿态角的静态精度优于0.5°、动态精度优于2°,并在微型无人飞行器上进行了飞行验证,结果表明其能够满足小型无人飞行器等的应用需求。     

空域滤波增益可调节的定向性均匀圆形阵列波达角估计

针对定向性均匀圆形阵列因单元天线的位置、主瓣指向及方向函数等因素造成信号来波落入天线旁瓣或零陷内, 从而导致部分单元天线接收的信号信噪比低、信息失效的问题, 首先研究了定向性均匀圆形阵列天线的方向性增益及功率波束角, 随后进一步分析了连续激励在定向性均匀圆阵远场的幅频响应, 最后提出了一种与波数无关的基于半功率波束宽度、增益可调节的空域滤波波达角估计模型。仿真实验结果表明, 与其他模型相比该模型在低信噪比下具有估计精度高、参与天线少的优点。与传统的定向性波达角估计模型相比, 当信噪比为-20 dB时, 该模型的临近空间角度分辨力明显优于前者, 并且随着可调节滤波增益至10 dB, 其临近角度的峰值隔离度可达65 dB。     

基于时变模型的科氏流量计信号处理方法与仿真

频率、幅度和相位均按随机游动模型变化的时变信号模型,能更为真实地描述科氏流量计信号的实际特性.基于时变模型,提出了一种新的科氏流量计信号处理方法.首先对通过带通FIR滤波器的科氏流量计信号进行短时频率估计;然后通过短窗截取,采用计及负频率影响的DTFT法计算两路信号的相位差和时间差.仿真分析表明,提出方法具有很好的跟踪效果,且计算量小,可用于科氏流量计的实时信号处理.     

直接序列扩频信号伪码速率盲估计

针对直接序列扩频通信信号的侦察问题,充分利用扩频基带信号发送成型滤波后的波形特点,提出了一种基于最大平均功率序列的算法。该算法首先计算序列的平均功率,然后对其进行谱分析并作平滑处理而完成伪码速率的判定。计算机仿真实验及实际应用证明了该算法在较低的信噪比条件下具有良好的工作性能。     

双基地MIMO雷达的高速运动目标定位方法

高速运动目标的大多普勒频率会导致传统匹配滤波器严重失配,因此当目标高速运动时多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达利用传统匹配滤波器无法有效地形成虚拟阵列。研究了利用双基地MIMO雷达实现多个高速运动目标交叉定位的方法,采用降低雷达距离分辨率的方式以获取较长时间的相参积累,并将接收阵列回波信号与发射信号共轭相乘后的数据进行频域处理,有效形成了虚拟阵列,然后利用传统超分辨算法对在相同粗距离分辨单元上的高速运动目标的发射角和接收角进行联合估计,从而能够有效交叉定位多个在距离上无法分辨的高速目标。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。     

基于小扩频增益的CDMA波束形成

根据CDMA系统中小扩频增益和多用户情况下信号阵列响应估计精度较差的问题 ,提出了利用基站收到的码元序列与解扩后的接收序列 ,估计信号阵列响应及干扰和噪声相关矩阵的新方法。理论分析与仿真结果表明 ,该方法能够减少阵列响应估计对扩频增益和功率控制的敏感性 ,当用户较多时输出SINR比码滤波方法有明显的提高     

基于信号时频表示的宽带源波达方向估计

提出一种时频域宽带源波达方向(DOA：Direction of Arrival)估计算法。该算法通过计算参考阵元和其它阵元的互Wigner-Ville分布，构造出一种新的时频域数据向量模型，并利用Chirp信号的局部窄带特性，在信号的主要能量聚集区选择时频点构造时频相关矩阵代替传统的阵列相关矩阵，进行特征分解实现信号的DOA估计。该方法同时在空域和时频域进行处理，充分利用了时频分布的能量聚集性，不但实现了非平稳信号时频域的分离，还有效地提高了信噪比，增强了算法对噪声的稳健性。仿真结果验证了新方法的有效性。     

对解线调的ISAR的脉冲加权调频干扰

针对解线调的特点,提出一种附加调制的相干干扰方法,对接收的雷达信号产生附加的脉冲频率调制后转发,使ISAR解线调后的输出变成频率跳变的信号,即产生跳变的频域距离像。根据调制参数不同,可以灵活产生假目标欺骗干扰或者覆盖干扰效果。阐述了脉冲加权调频干扰的机理,讨论了这种方法相对于传统噪声压制干扰在干扰功率上的优势,进行了仿真实验,给出了仿真结果并进行了分析。     

Design of a memory polynomial predistorter for wideband envelope tracking amplifiers

Efficiency and linearity of the microwave power amplifier are critical elements for mobile communication systems. A memory polynomial baseband predistorter based on an indirect learning architecture is presented for improving the linearity of an envelope tracing (ET) amplifier with application to a wireless transmitter. To deal with large peak-to-average ratio (PAR) problem, a clipping procedure for the input signal is employed. Then the system performance is verified by simulation results. For a single carrier wideband code division multiple access (WCDMA) signal of 16-quadrature amplitude modulation (16-QAM), about 2% improvement of the error vector magnitude (EVM) is achieved at an average output power of 45.5 dBm and gain of 10.6 dB, with adjacent channel leakage ratio (ACLR) of -64.55 dBc at offset frequency of 5 MHz. Moreover, a three-carrier WCDMA signal and a third-generation (3G) long term evolution (LTE) signal are used as test signals to demonstrate the performance of the proposed linearization scheme under different bandwidth signals.     

基于ICSA-MWF的多级投影干扰抑制方法

为降低子空间投影方法的计算量，提出基于迭代相关相减结构多级维纳滤波器(iterative correlation subtraction algorithm-multistage Wiener filter，ICSA-MWF)的无源雷达多级投影干扰抑制方法。该方法根据回波通道内多径干扰的特点，首先提出一种新的初始化方法将ICSA-MWF应用于距离-多普勒频移域内，依据其前向投影特性即可利用多级小维数投影取代子空间投影方法,接着又提出一种简便的滤波器级数选取方法,然后利用迭代算法实现后向误差综合，最终输出误差即为多径干扰抑制后的信号。该方法干扰抑制性能好、数值稳健且计算量低于子空间投影方法。仿真结果表明该方法的有效性。     

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。     

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。     

基于改进Dijkstra算法与时频域滤波的雷达目标识别

针对弹道中段雷达目标回波的微多普勒特征提取精准度不高导致目标识别率低的问题, 提出一种基于改进Dijkstra算法与时频域滤波相结合的雷达目标分类识别方法。该方法首先采取改进Dijkstra算法提取多分量回波信号中最强分量的瞬时多普勒特征, 然后利用时频域滤波方法滤除最强分量, 依次提取多分量信号的瞬时多普勒特征, 并将该特征应用于弹道中段雷达目标识别。仿真结果表明, 该方法适用于多种微动形式, 提取回波信号的微多普勒特征的精度更高, 对于弹道中段雷达目标平均识别率较高。