大动态PCM/FM信号的载波频率同步

针对大动态脉冲编码-频率调制（PCM/FM）遥测信号的载波频率同步，提出了基于快速傅里叶变换（FFT）及频谱重心的载波频率估计方法，并采用了频谱叠加及频谱截取的优化方法提高算法估计精度。相对于其他基于FFT的频率估计算法，频谱重心法有着更高的估计精度及更好的抗噪声性能，而且复杂度代价很小。仿真的均方误差结果表明，基于FFT长度为2 048和2块叠加以及保留信号99.9%能量的频谱截取方案有最好的估计性能。在最大多普勒频率、多普勒一阶变化率及二阶变化率分别为0.5倍、0.3倍及0.2倍符号率的大动态条件下，基于频谱重心法的二阶锁频环能够较好地完成载波频率跟踪。误码率曲线表明，经过频偏校正后的多符号非相干解调（MSD)性能与无频偏情况相比，无性能损失。     

基于离散傅里叶变换的高动态突发信号检测及频率估计

针对高动态突发通信应用环境,提出了一种新的基于频率域的突发信号检测及载波频偏估计算法,通过一次离散傅里叶变换（DFT）实现突发信号存在性检测及频率估计,并与经典Power-Law算法进行了比较。仿真结果表明：在低信噪比条件下,新算法检测信噪比门限改善超过1 dB,频率估计均方根误差小于符号率的1‰,并且对载波频偏及信号电平动态不敏感,实现结构简单,适合实时处理及工程应用。     

基于LFM模型的高动态弱GPS信号载波捕获

根据极大似然估计理论,通过载波频率和频率变化率分段对消、快速傅里叶变换(FFT)结果选大估计载波频率和频率变化率,实现载波信号捕获,建立了高动态全球定位系统(GPS)载波的线性调频(LFM)信号模型,并给出了算法的具体实现。详细分析了该算法中检测统计量的分布特性,推导了恒虚警准则下的检测门限,并讨论了其中关键参数的设计。仿真结果表明,该算法可以实现对18 dBHz的GPS高动态信号的载波捕获。     

基于改进精估计与FrFT的Chirp信号参数估计

为了解决Chirp信号参数估计在低信噪比下保持高精度等问题，提出了一种基于粗精二次估计的Chirp参数算法。粗估计采用分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform，FrFT），能够在低信噪比下检测到Chirp信号并估计出调频率的范围。同时，提出了一种FrFT插值算法提高FrFT估计中心频率的精度。精估计根据信号能量和周期长度一定时Chirp信号频谱幅度的平方与调频率成反比的特性，不断地用已知Chirp信号的共轭与未知Chirp信号相乘，寻找使相乘后频谱幅度平方最大的已知Chirp信号的调频率。为了提高精估计算法性能，用提出的H-Rife算法估计中心频率和相乘后信号的频谱中最大的幅值。〖JP2〗用二分法代替等步长使精估计在粗估计出的调频率范围内搜索，极大降低了复杂度。在信噪比不小于-10 dB时，该算法估计调频率归一化均方误差（Normalized Mean Square Error，NMSE）较FrFT线性提升，估计中心频率NMSE较FrFT线性提升，接近克拉美罗界。     

一种改进的CPFSK信号频率估计方法

针对突发信号解调中多普勒频偏大的问题，提出了一种改进的连续相位移频键控信号(CPFSK)频率估计方法。首先接收信号平方运算使信号的调制指数加倍，再通过一次离散傅里叶变换(DFT)，用搜索信号平方谱谱峰的方法实现突发信号频率估计。仿真实验表明，在低信噪比条件下，该算法的频率估计精度比经典的相位差频率估计算法提高了20%；该算法与广泛用于高动态突发信号的频率插值估计算法相比，同道干扰信道下信干比改善可达4 dB，DFT长度缩短约1/3。     

高动态弱直扩信号的分级捕获算法

针对低信噪比高动态环境下直扩信号经典捕获算法中多普勒频偏估计精度和快速傅里叶变换（FFT）运算量的矛盾,提出了一种基于频偏补偿的两级非相干累加捕获算法。该算法以部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换（PMF-FFT）算法为单元,首先利用第一级频偏粗估值对多普勒频偏进行补偿,然后通过调整第二级PMF-FFT中部分匹配滤波器长度并利用滑动平均窗对残余频偏进行精估。理论分析和仿真结果表明,与经典捕获算法相比,该算法在FFT运算点数相同的条件下,可以有效地提高多普勒频偏估计精度,并且在高动态环境下具有更好的检测性能。     

一种新的极高精度的T_IIN频率估计内插算法

针对多普勒条件下接收端复信号的频率估计难的问题，研究了一种基于离散傅里叶变换与迭代频率估计的内插综合算法。区别于经典的内插算法，新算法在迭代频率内插算法基础上充分利用复数快速傅里叶变换结果的实虚部值，并通过最大峰值频谱和相邻两侧谱线以极高精度内插估计出复信号的频率参数。仿真结果分析表明,在二次迭代条件下信噪比为-10 dB时，该算法估计均方根误差仍能逼近克拉美-罗限的1.002 1倍。该算法在同等条件下比经典的Rife、Quinn和IIN算法具有更高的准确性、稳定性和可靠性。     

基于数据辅助的MPSK信号频域信噪比估计

为在载波频率精确恢复前提高多进制数字相位调制（MPSK）信号在低信噪比下的估计精度,提出了一种数据辅助的MPSK信号频域信噪比估计算法。算法在符号定时恢复和帧同步后提取同步段符号,相关运算后在频域进行信噪比估计。仿真结果表明,算法估计均值无偏,不受载波频率误差的影响,在符号长度为512、信噪比为-10 dB时,均方误差与克拉美罗界只有0.15 dB的偏差,特别适合于接收信号包含载波频率误差且要求低信噪比下具有较高信噪比估计性能的应用。     

一种USB测控应答机的健壮捕获算法

在统一S频段（USB）测控应答机中频数字化处理的基础上，提出了一种健壮的相位调制(PM)信号捕获算法。针对USB测控应答机输入信号存在副载波时捕获易于假锁的问题，采用快速傅里叶变换(FFT)与锁频锁相环结合的算法，利用PM信号频谱对称的特点，快速获得残差载波的正确频率，防止捕获到副载波信号或者其他干扰信号上；采用锁频锁相环实现PM信号的精确捕获与跟踪，适应USB测控应答机大动态多普勒变化及高灵敏度的要求。通过仿真试验验证了该方案载波正确捕获的有效性，且接收灵敏度达到-121 dBm。     

一种自适应增强谱线算法的优化设计与实现

自适应谱线增强（ALE）算法能够提高高动态、低信噪比信号的 载波频率估计精度。针对实际应用中该算法消耗硬件资源多、结构复杂、使用效率低等问题 ,提出了结合可编程逻辑门阵列（FPGA）优化的ALE算法结构方法,简化了ALE硬件电路。设 计结果表明,改进ALE方法后,可实现信噪比为0～20 dBHz、最大多普勒动态为800 H z/s的测控信号载波频率准确估计。     

一种新的正弦信号频率和初相估计方法

提出了一种新的正弦信号频率和初相估计方法——频谱遍历法。该方法通过改变理想 正弦信号频谱峰值实现对采样信号频谱峰值的遍历。分析了噪声对信号频谱幅度的影响,并 以此给出了谱线遍历范围的选取准则。先估计频率,采用移频操作达到了良好的频域稳定性 ;再估计相位,避免了相位测量模糊的问题。在信噪比为6 dB、采样点数为1 024 的情况下,频率估计均方根误差约为DFT频率分辨率的0.8%,初相估计均方根误差约为1.5 °。Monte Carlo仿真表明,在达到一定信噪比或采样长度时,该方法的频率估计精度可突 破CR下限,初相估计精度基本达到CR下限。     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的 联合码捕获算法。首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获 算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法。算法的核心思想是对部分相关值作 FF T处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载 波跟踪。介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干 累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度。最后,通过 仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5 dB的改善。     

基于信号估计的扩频测控信号快捕方法

为进一步提高扩频测控系统的捕获速度,研究了借助辅助序列估计伪码相位的方法,分析了该估计算法的精度。针对该算法在高动态条件下估计偏差较大引起捕获概率骤降的问题,提出引入最大似然频偏估计修正相干载波的方法,显著提高捕获概率。设计了基于码相位估计和载波频率估计的快速捕获算法,仿真结果表明,该算法在载噪比较好的情况下可以有效完成捕获。为提高算法在较低载噪比时捕获的可靠性,提出将估计值作为部分匹配滤波辅助快速傅里叶变换(PMF-FFT)初值的综合捕获方法,与传统捕获方法相比,平均捕获时间显著降低,且并没有带来硬件复杂度的提高,具有一定的理论意义和工程应用价值。     

一种应用于深空通信的微弱信号捕获算法

针对低信噪比、高动态条件下深空测控通信信号捕获概率低以及复杂度较高的问题,首先分析了深空测控通信信号捕获的难点以及信号循环平稳特性,然后在此基础上提出了一种基于循环相关的新算法。计算机仿真结果证明新算法捕获门限达24 dBHz,适应频率动态达800 Hz/s;新算法较传统的捕获算法,在相同门限条件下的频率动态适应范围提升了约两个数量级。该方法已被应用于我国第一个深空测控站的建设,工作性能稳定可靠,有效地解决了低信噪比下深空站抑制载波信号的捕获问题。     

一种基于改进FFT的MPSK载波估计方法

针对多进制相移链控(MPSK)信号相干解调中载波同步问题,提出一种基于Zoom FFT及频域内插的方法进行载波提取。该方法通过信号的非线性变换,在时频域内实现载波频率的粗估计,在此基础上通过频域内的插值校正实现载波的准确提取。仿真试验结果表明,本算法提取的载波具有较高的准确性,估计的最大相对误差只有10-6量级。该方法不需要特定图案的前导字,结构简单,可估计的载波频率适应范围大,在高信噪比的情况下硬件实现系统实时性好。     

星载AIS信号的频偏估计

星载自动识别系统（AIS）中信号存在严重的多普勒频偏，影响信号的正确解调，而传统的基于快速傅里叶变换（FFT）的频偏估计算法其估计范围无法满足需要。为此，提出了一种改进的自相关-FFT频偏估计算法，通过构造辅助函数以确定信号频偏的正负号，在此基础上对基于FFT的频偏估计算法进行改进，从而扩大频偏估计范围，实现对大的多普勒频移的估计。仿真和实验结果均表明，改进算法的频偏估计范围扩大为原来的2倍，具有很高的估计精度，十分接近修正后的克拉美罗界，且算法简单、易于实现。