卫星移动通信系统低信噪比抗干扰数字接收机设计

针对阵列天线卫星移动通信抗干扰能力差、传播损耗大等特性,设计了一种数字波束形成技术（DBF）和扩频技术相结合的数字接收机。其中,DBF算法采用基于递归最小均方算法（RLS）的解扩重扩盲自适应波束形成算法,使用VxWorks实现权值计算,FPGA实现波束形成;扩频方式采用直接序列扩频,在FPGA中实现。仿真分析与样机测试显示,通过两项技术联合使用,在信噪比低至-45 dB条件下仍可以实现可靠通信,同时有效加强了系统抗干扰能力。     

阵列导向矢量在智能天线自适应算法中的应用

分析了智能天线自适应算法的基本原理,针对常用算法运算量大和测向精度有限等问 题,在接收机的输出端引入阵列导向矢量信号,利用方向性因子和协方差矩阵的特殊性 质,通过多次迭代运算得出区间内的信干噪比曲线。通过对八元直线型智能天线阵列的HFSS 仿真实验表明,两组信干噪比曲线峰值均对应期望信号方向,峰值信干噪比大于30 dB ,算法抗干扰性能良好。八元阵列天线的最大增益约为18 dB,通带内驻波比小于15 , 反射系数小于-25 dB,天线系统波束搜索性能良好,而且可以实现远距离传输。     

GNSS接收机抗多径技术

分析了多径信号特性及其对全球导航卫星系统(GNSS)接收机伪距测量和载波相位测量的影响 ,从抗多径天线和基带信号处理两方面对GNSS接收机的各种多径抑制方法进行了比较与分析 ,指出高精度GNSS接收机会同时采用抗多径天线和基带信号处理以达到较好的多径误差抑制 效果。     

基于CP分解的MIMO-OFDM系统接收信号盲检测

多输入多输出-正交频分复用（MIMO-OFDM）无线通信系统中接收信号从空间、时间、频率的维度形成多因素的阵列信号,传统的矢量或者矩阵代数的建模方法在处理多因素信号问题上显得不足,无法利用多因素间的关系,而张量分析在解决多维阵列信号处理的问题上具有优势。针对MIMO无线通信系统,结合OFDM技术,研究了张量信号的建模及分解方法,并充分利用张量信号的分解唯一性提高无线接收信号的检测能力。提出了基于CP（CANDECOMP/PARAFAC）张量分解方法对未知信道状态（CSI）的MIMO-OFDM系统进行接收端的张量信号建模和盲检测,并通过仿真分析验证了模型的可行性。仿真结果表明,在接收天线数目大于发送天线数目且各径信道独立情况下,基于CP分解的接收信号盲检测算法在误码率为10-4时,随着接收天线数目增加,信噪比可获得约5 dB的增益。     

七通道抗干扰GNSS接收机射频前端设计

针对目前全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)普遍存在的抗干扰能力弱的突出问题,研制了一款七通道抗干扰GNSS接收机,通过利用多模组合导航抗干扰技术及级联/组合空域、时域与频域等多重抗干扰技术来应对复杂电磁环境应用的需求。重点介绍了抗干扰GNSS接收机射频前端的设计方法,通过数理推导给出了产品设计需求与整个射频前端及各级电路的设计指标之间的定量关系,从而提供了在已知设计需求的条件下进行产品正向设计的设计准则与方法。通过产品投产和测试,测试结果与设计需求吻合,从而验证了该套设计方法有效可行,同时该套准则与方法具有很强的普适性。与同类产品比较以及整机试验表明,该产品的抗干扰能力(主要体现为最大可承受干信比)较同类产品提升20 dB以上,证明产品具有一定的先进性。     

导航卫星阵列天线的快速现场系统校准算法

阵列天线接收处理全球卫星导航信号时,由于天线和射频前端的非理想性,会在不同方向卫星信号中引入不同的载波相位偏差,从而破坏卫星导航接收机距离观测量准确性。针对此问题,提出了一种易实现的卫星导航阵列天线的快速现场系统校准算法。校准过程分为通道校准和天线校准：通过开机和周期进行的通道校准实现阵列天线接收射频前端的通道响应测量;通过与接收处理不同卫星基带数据的数字接收机配合,实现阵列天线的现场阵列流形矢量校准。仿真验证了所提校准算法的正确性和有效性。     

一种小尺寸极化阵列及其高精度定位波束形成

提出一种偶极子天线单元构成的极化敏感阵列用于全球卫星导航信号的接收,经过阵列信号波束形成后,在抗干扰的同时保留卫星导航信号中载波相位测量值的准确性,可用于基于载波相位测量的高精度差分定位。与传统的圆极化天线阵列相比,该阵列具有阵元构造简单、尺寸小的特点。通过建立极化阵列接收信号模型,分析了天线极化和波束形成算法对卫星导航信号相位的影响,给出了相适应的相位中心稳定的数字波束形成算法。仿真验证了分析的正确性和算法的有效性。     

扩频系统最佳失真度量化及载噪比评估方法

扩频系统接收机模拟中频信号的量化会带来信噪比损失，在一定程度上影响扩频系统的抗干扰性。为提升接收机输入端量化信噪比，针对服从高斯分布的噪声且低信噪比的接收机模拟中频信号，提出一种自适应功率的模拟中频信号的“最佳失真度量化方法”。首先分析数模转换器的特性划定量化门限，然后依照输入信号的统计特性，设计出最佳功率的计算方法，并提出新的评价指标“载噪比”，可以在捕获前预先衡量量化损失。通过仿真计算了“最佳失真度量化方法”的载噪比，并与 “传统法”进行对比。实现结果表明，所提方法的载噪比相对于“传统法”的均值提升0.27 dBHz。     

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。     

利用机体遮挡实现机载抗干扰通信

结合机载通信抗干扰设计的工程应用需求,分析了机体遮挡对机身前后左右典型安装位置VHF/UHF和L频段通信天线的影响程度,提出了一种当通信信号和干扰信号分别位于机身两侧时,应用机体遮挡对信号接收的抑制原理,通过选择指向通信信号一侧的左或右机翼天线实现抗干扰通信的方法。该方法仅需新增两副机翼天线和两个射频开关,具备较强的工程可实现性。仿真结果表明该方法能够有效抑制来自机身侧面干扰信号的接收,最大抑制达到35 dB,为机载通信抗干扰能力提升设计提供了新的技术途径和理论指导。     

卫星通信抗干扰设计考虑及性能分析

提出了直接序列扩频和自适应调零天线相结合的卫星通信抗干扰设计思路,针对不同干扰条 件和不同卫星转发方式,进行了系统抗干扰性能的理论分析,结果表明,直接序列扩频和自 适应调零天线相结合,经星上再生处理转发可有效提高系统抗干扰能力。相关分析与结论对 工程应用具有一定的参考意义。     

无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统

针对战场环境下复杂传播环境及敌方干扰对无人机通信系统性能的影响,提出了综合信道衰落和干扰共同作用下的无人机通信信道理论模型。在此基础上,基于微波暗室设计实现了无人机通信干扰电磁环境半实物仿真系统。该系统利用硬件现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实时模拟无人机通信信道和干扰信号,利用微波暗室模拟外场的无线传播环境,并通过天线位置和角度调节装置模拟发射机、干扰机和接收机之间的空间位置特性。实测结果表明,该半实物仿真系统能够真实复现无人机通信干扰电磁环境,可用于无人机数据链抗干扰性能的测试和评估。     

一个基于软件无线电的智能天线接收系统

智能天线技术是第三代移动通信中的核心技术之一,最初主要应用于雷达和军用抗干扰通信。随着软件无线电技术的发展,采用全数字处理,在基带通过对接收和发送信号的波束赋形,可以极大提高无线通信系统的容量和抗干扰能力。文中在讨论智能天线的基本原理和设计思路的基础上,提出并实现了一个适于扩频通信的智能天线接收系统。系统硬件平台的搭建以及固定波束形成的实现,为以后的软件算法的性能评估打下了基础。     

卫星导航信号异常对信噪比的影响

研究了卫星导航信号异常对导航接收机信噪比的影响。根据卫星 导航异常信号3个2OS（Second Order Step）模型,即TMA(Threat Model A)、TMB(Threat Model B)和TMC(Threat Model C),分析了其相关峰特性,然后推导得到了3个模型下异常 导航信号信噪比与正常信号信噪比之差,并在模型参数取值范围内进行了数值分析。结果表 明,TMA模型信号异常会造成信噪比损失,而TMB和TMC模型信号异常在某些情况下则对信噪 比有增强作用,因此信噪比不能作为2OS模型卫星导航信号异常的监测手段。     

基于遗传算法的圆形天线阵波束成形算法

将基于GA(遗传算法)的波束成形算法应用于二维圆形天线阵,研究了算法在解决抑制多个窄角度强干扰问题时的性能;同时提出了一种改进的二进制编码方法,该方法引入了若干参数用以方便地控制解的精度和搜索空间。仿真结果表明,算法可以使得天线阵在主波束对准有用信号的同时,有效地抑制多个强干扰。文中建立的模型适用于卫星通信抗空间恶意干扰问题。     

扩频测控系统的抗干扰能力分析

扩频测控系统抗不同形式干扰的性能有较大差异,就此进行了重点研究。通过理论分 析和仿真比较了扩频系统对多种干扰信号的抗干扰机理和抗干扰容限,并给出了具有抗干扰 能力的扩频接收机的设计思路与建议。研究结果可为扩频系统的设计和抗干扰试验提供参考 。