船摇对组阵天线信号合成效率的影响

为了将天线组阵技术应用于测量船动平台,必须分析船摇的影响。建立了测量船 多测控天线指向同一目标时距离差值随船摇变化的数学模型,在此基础上得到距离差值变化 率与天线方位角、俯仰角的关系曲线,对测量船各频段天线组阵信号合成效率与积分时间进 行了分析,表明距离差值变化率直接影响信号合成时间,进而影响合成效率,频率越高合成 效率越低。     

深空天线组阵相关合成算法的Simulink仿真与分析

为对深空网天线组阵中几种相关合成算法进行分析比较,构建了一种新的Simulink仿真模型。将其应用于某测控站天线组阵试验数据,验证了模型的可行性。在此仿真模型下,对Simple、Sumple和Matrix-free 算法进行了频标同源/频标不同源、弱信号/强信号、2/3/6个天线等组阵情况下的仿真分析。三种算法在频标同源情况下的合成效率均优于不同源的情况;强信号组阵情况下,三种算法的信噪比合成性能基本相当;Simple算法在6天线情况下,信噪比合成性能下降;Sumple算法在组阵的天线数目很少时,合成信噪比较低且不稳定,在天线数目较多时性能良好;Matrix-free算法性能稳健,合成效率始终大于95%。该Simulink仿真模型对于进行天线组阵信号相关算法的分析具有一定的价值。     

面向能效优化的MIMO系统参数配置

基于点对点多输入多输出（MIMO）通信系统的张量模型，提出了一种以能效最大化为目标的传输参数联合优化方法。首先根据信号矩阵、编码矩阵、信道矩阵构建了接收信号的张量模型和系统能效模型，然后利用张量平行因子（PARAFAC）分解的k-秩条件，通过迭代拟合对能效函数所包含的收发端天线数目、编码长度等传输参数进行联合优化。仿真结果表明，利用穷尽搜索，可以找到一组对应系统能效最大化的传输参数组合。     

TD-LTE系统中基于奇异值分解的高效波束赋形方法

为了克服TD-LTE系统中传统的基于矩阵信道的迭代波束赋形方法复杂度较大且可能 不收敛的问题,提出一种基于奇异值分解的高效波束赋形方法。该方法利用系统终端侧 仅有2根天线的系统特性,采用基于2×2矩阵特征值分解公式的矩阵信道奇异值分解获得波 束赋形天线加权向量;不仅可以直接获得精确的加权向量,而且相对于传统迭代方法大幅降 低了复杂度。理论分析和仿真结果验证了所提方法的有效性。     

非均匀天线组阵中引入对角加载的合成算法

针对非均匀天线组阵中常用的SUMPLE与PMFM（Proposed Matrix-Free Method）算法合成性能较差的问题，分别在SUMPLE与PMFM算法模型中引入对角加载技术，提出了一种新的信号合成算法。该算法利用权值幅度估计各路噪声功率，并对角加载到权值迭代算法中以得到准最优复权值向量。理论分析与数值仿真均表明,在不明显增加计算量的基础上，新算法在非均匀组阵中的合成损失明显低于SUMPLE与PMFM算法，同时新算法的收敛速度也与各自模型算法相当，因此更加适用于实际组阵系统，具有重要的工程应用价值。     

全空域多目标测控天线波束合成的频响特性

为了控制全空域多目标测控天线波束合成对全空域多目标系统设计的影响,研究了数字波束合成后的信号频响特性。通过分别对天线子阵以及所组成的球面阵进行数学建模,仿真得到相应波束的幅频特性、相频特性与群延迟特性,并分析了其变化原理。分析结果表明,全空域多目标测控天线波束合成频响特性与阵列流形、相控方式和扫描方式有关。研究结论可用于指导全空域多目标测控系统的设计。     

基于块对角化的格基规约GMD矢量预编码

研究了对多用户多输入多输出下行链路进行块对角化后,使用格基规约算法的几何均 值分解矢量预编码的实现方法。根据块对角化思想将多用户多天线信道分解为等价并行子信 道,基于等价子信道给出了单个用户的几何均值分解矢量预编码的传输方案,通过使用格基 规约算法分别结合连续干扰消除和垂直分层空时编码两种方法,求解矢量预编码中的扰动矢 量。仿真表明,提出的方法误码率性能优于块对角化矢量预编码算法2 dB以上,而且能在不 降低系统性能的前提下降低计算复杂度。     

一种基于四相编码和优化阵列的MIMO STAP实现方法

多输入多输出（MIMO）雷达多信号间正交性和天线阵列结构影响空时自适应处理(STAP)性能。为了提高多信号间正交性,提出了基于遗传算法优化提高四相编码的自相关峰值并降低互相关峰值方法,保证了多发射信号间良好正交性,基本抑制了盲速影响。针对天线阵列稀疏导致盲速、阵元密布导致天线孔径过小的问题,基于最大连续孔径思想,提出了一种优化阵列结构,在不显著增加天线阵列长度和阵元数目条件下,与四相编码信号结合,实现了动目标检测。仿真实验证明,基于四相编码正交信号和收发阵列设计,MIMO STAP可实现良好动目标检测性能。     

大规模MIMO系统中基于TFQMR的低复杂度信号检测算法

在大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统上行链路检测算法中,最小均方误差（Minimum Mean Square Error,MMSE）算法可取得近似最优的性能,然而MMSE算法涉及高维矩阵求逆问题,其计算复杂度高达O(K3),其中K表示用户数。为此,针对极化信道编码的大规模MIMO系统,基于无转置极小残差（Transpose-Free Quasi-Minimal Residual,TFQMR）方法,提出了一种低复杂度次优信号检测算法。该算法有效地避免了矩阵求逆运算,使其计算复杂度降至约O(K2)。仿真结果表明,基于TFQMR的信号检测算法的误比特率性能与计算复杂度均优于基于Neumann级数展开的信号检测算法;同时,最多经5次迭代该方法可取得接近MMSE检测算法的性能。     

基于平行因子分解的大规模MIMO盲信道估计

针对单小区大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统上行链路,提出了一种基于平行因子（Parallel Factor,PARAFAC）模型的信道估计方法。在基站端,将接收信号构造成PARAFAC模型,利用大规模MIMO系统中信道的渐近正交的性质,提出了一种基于约束二线性迭代最小二乘算法(Constrained Blinear Alternating Least Squares,CBALS),从而实现了盲信道估计。理论分析及仿真结果表明,所提方法与传统最小二乘方法相比,不仅提高了频带利用率而且具有更高的估计精度;与已有的二线性交替最小二乘方法(BALS)相比,所提算法有更快的收敛速度。     

基于多次观测的机载天线阵列幅相误差自校正方法

针对有源幅相误差校正方法需要已知校正源位置,以及迭代自校正方法依赖初值选取等问题,提出了一种信号源位置未知条件下机载天线阵列幅相误差的自校正方法。所提方法利用机载阵列随机载平台运动过程中的多次观测数据,通过挖掘多组观测数据的特征空间结构,将外辐射源位置和阵列的幅相响应进行分步估计。所提算法在幅相响应的估计过程中,也完成了对辐射源的定位。同时,所提方法对机载平台运动轨迹、阵列具体几何形式均未做特定限制。仿真实验结果表明,当信噪比大于5 dB时,所提算法对阵列幅度误差的估计误差小于0.5 dB,对阵列相位误差的估计误差小于2°,验证了所提算法的有效性。     

信号级协同计算平台架构及应用思考

针对智能化作战对军事电子信息系统计算能力提升的迫切需求，结合云计算的资源虚拟化、大数据的分布式计算等技术，提出了基于嵌入式CPU+ALL（DSP、FPGA、PPC、GPU、AI处理器等）的异构处理的信号级协同计算平台架构，包括弹性、轻量级异构资源虚拟化模型、分布式实时计算框架和智能计算框架等，形成了一套架构统一、资源共用、使用简便的协同计算和智能计算环境。通过战术级无线电认知和智能信号与信息处理两个典型应用场景，探讨了该信号级协同计算平台可能带来的颠覆性效用。     

采用近邻粒子群算法设计非规则曲面微带共形阵

采用近邻粒子群算法设计了一个安装于非规则曲面上的微带共形阵。通过测量安装于非规则曲面上的天线单元的方法，将载体对共形阵的影响计入天线设计中。采用近邻粒子群算法对单元进行了优化，根据优化结果制作了微带共形阵，给出了非规则微带共形阵的驻波曲线和远场方向图。实验结果表明，近邻粒子群算法能够有效地对复杂曲面上安装的共形阵进行设计。     

一种基于StarFabric总线的通用信号处理平台设计

基于共享总线(CPCI或VME)的信号处理模块由于共享总线带宽逐渐成为提升信号处理系统性能的瓶颈,开关互连技术是新一代信号处理系统互连的趋势。给出了一种基于StarFabric总线的多DSP构成的通用信号处理平台设计,突破了这种设计瓶颈,能满足多种信号处理功能的需要。     

一种大规模发射阵列的稀布方法

为了提高大规模发射阵列的优化效率和降低大规模发射阵列的散热压力,提出了一种基于子阵和交替迭代的大规模发射阵列稀布阵方法。首先给出了大规模发射阵列基本子阵结构的确定原则,接着建立基于基本子阵结构的优化模型,之后交替迭代地对基本子阵结构的中心位置进行优化,在优化过程中各基本子阵结构的中心位置的移动总是使得发射阵列方向图函数的最大旁瓣最小。仿真实验表明,提出的大规模发射阵列稀布阵方法能够较快地收敛到较优的结果。     

多星测控中波达方向估计传播因子虚拟ESPRIT算法

针对多星测控中涉及的阵列天线信号波达方向估计问题,给出了一种新的基于传播 因子的二维波达方向估计（2D-DOA）算法——传播因子虚拟ESPRIT算法（PMV-ESPRIT）。传 统的虚拟ESPR IT算法需要对互相关矩阵进行特征值分解（EVD）或对数据接收矩阵进行奇异值分解（SVD） ,因此其运算量较大。而新算法基于传播因子方向向量分割的线性运算对传统算法做了进 一步改进,其运算量明显降低,且具有更高的信号波达方向测向精度。仿真实验结果表明了 PMV-ESPRIT算法的有效性和可行性。     

智能蒙皮天线的体系构架与关键技术

区别于传统天线设计方法,提出了一种新的智能蒙皮天线设计架构,探讨了实现智能蒙皮天线的关键技术。通过在射频功能层采用可重构技术和在后端采用信号处理的方法,实现了智能蒙皮天线的波束自适应,解决了传统天线仅仅依靠信号处理方式来实现天线波束自适应的局限。分析了智能蒙皮天线的封装功能层、射频功能层以及控制与信号处理功能层的实现措施。最后针对新一代航空平台的应用需求,进一步探讨了智能蒙皮天线的关键技术和实现方法。     

ADC量化位数对阵列天线GNSS接收机的影响

在处理全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）卫星信号时,针对模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）量化位数不同导致输出的信号信噪比下降的问题,推导了阵列天线波束形成后输出信号的信噪比理论计算模型,分析了ADC量化位数对阵列天线抗干扰GNSS接收机的性能影响。在7阵元天线且ADC量化位数为10的条件下,理论模型分析和数据仿真结果表明最大抗干扰能力约为85 dB。通过确定ADC量化位数与抗干扰GNSS接收机抗干扰能力之间的关系,其结论为工程应用中抗干扰GNSS接收机的ADC选型和设计提供了理论依据。     

舰载塔康天线波束空域扫描的耦合效应分析

针对舰载塔康(TACAN)天线安装架设位置特殊性需求,为解决天线阵列受到电扫描和机械扫描同时作用影响系统测角问题,建立了天线阵列接收信号的数学模型,分析了电扫描和机械扫描对天线阵列波束空域扫描的耦合效应,研究了耦合效应对舰载塔康系统测角性能的影响。理论推导和计算机仿真结果表明,天线接收信号受到阵元馈电频率、天线机械扫描速率以及阵列结构的共同影响,接收信号的周期性不再是馈电信号的频率,且其频谱发生了扩展。通过对机载天线接收信号进行有效滤波处理,可确保舰载塔康系统测角正常工作。     

LTE系统中利用信道估计的天线端口数检测算法

长期演进(LTE）系统中使用多输入多输出(MIMO)技术来改善通信质量并提升信道容量。天线端口数通过循环冗余校验（CRC）掩码的方式隐含于物理广播信道（PBCH）中，遍历1、2、4三种天线端口数情况，分别作为PBCH解码配置，以CRC校验通过并且PBCH解码成功作为确定天线端口数的标志，从而造成冗余计算和时延的产生。为此，提出了一种基于信道估计的天线端口数检测算法，利用正交频分复用（OFDM）调制的LTE信号在空口环境中受频偏和时延影响，造成信道估计结果相位的线性累加，再通过线性回归方程的门限匹配，解决天线端口数检测中频偏影响大、计算量过多和盲检等问题。理论分析和仿真结果表明，该算法复杂度低、时延小，且在残余频偏较大时具有较高的正确率。