突发数字传输中载波频偏估计技术

简要介绍了差分相位前向频偏估计算法,提出了时该频率估计算法的改进方法,并对该算法的性能进行了分析.该频偏估计算法可用于突发数字传输载波同步技术中,为突发信号解调创造了条件.     

基于前向结构的高动态突发信号载波同步算法

为实现高动态突发通信系统载波快速同步,提出了一种新的基于前向结构的突发信号载波同步算法,采用多级处理方案分级实现多普勒变化率、多普勒频偏及载波相位的估计及恢复。理论分析及数值仿真表明,在高动态低信噪比条件下,新算法的载波同步信噪比损失小于1 dB,且对多普勒变化率及信号电平参数不敏感,实现复杂度低,能够满足高实时性应用需求。     

低信噪比下突发通信的同步检测

针对低信噪比下突发通信系统的同步检测问题,提出了一种利用接收信号平均信噪比和瞬时信噪比设置动态检测门限的同步方法,实现了信号检测门限的设置与信号脉冲出现时刻噪声能量的自适应匹配,提高了低信噪比下同步检测概率。计算机仿真表明在同步序列长度为63时,信号的有效检测工作信噪比可以降低到-5 dB。该方法适合于低信噪比下运动平台间的突发通信系统。     

突发模式通信中MMPE位同步方法的实现

针对突发模式通信中信号持续时间短、位同步难度大的特点,研究了最大平均功率(MMPE)位同步方法,即利用平均功率最大的采样时刻来估计最佳采样点,借助MATLAB仿真分析了观察区间长度对同步性能的影响,并结合FPGA与DSP实现了MMPE同步方法。测试结果显示,位同步抖动范围小于符号周期的8%。     

非协同突发信号的检测与解调

根据典型的海事三代卫星通信帧格式,首先采用能量检测算法结合匹配滤波法进行有效的突发信号的检测,然后根据信号检测的结果进行了突发信号的频率估计和初相估计,再采用初相注入结合锁相环的方式实现突发信号的解调。理论推导和计算仿真表明,该方法能够适应较低信噪比、较大频偏和起伏动态的影响,当信噪比大于10 dB时,信号检测概率基本达到100%,解调误码率低于2×10-3。     

基于导频受限短突发通信的高精度快速频偏估计

针对导频符号辅助调制（PSAM）的导频受限短突发通信载波同步,提出了一种高精度快速的频偏估计算法。其基本原理是：利用自相关算子得到具有较大估计范围和较低信噪比门限的联合自相关算法,再利用互相关算子获得具有高精度的简化互相关算法。理论分析和仿真结果表明,提出的算法能够消除大频偏,而且还具有较低的复杂度和良好的解调性能。     

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。     

一种适合突发数字通信的快速载波频偏估计算法

给出了一种适用于MPSK解调的非数据辅助(NDA)载波频偏估计算法,该算法采用前向开环载波同步方式,与传统的Costas环相比,这种方式具有同步速度快、载波频偏估计范围大的优点,尤其适用于高速突发数字通信系统。理论和实验结果表明,该算法计算量小,复杂度低,抗噪声性能好,适合于工程实现。     

恒包络MIMO-OFDM系统中的盲载波同步

盲频偏估计不占频谱资源,但性能欠佳。为了提高性能,在盲估计算法中引入多天线,推导出恒包络MIMO-OFDM系统中盲估计的代价函数,充分利用多天线的分集增益来改善性能,仿真表明性能确有明显提高。当子载波满载时,该算法的约束条件之一保护边带将不复存在,估计的频偏只能局限于小数范围内。运用在频域插入少量导频的半盲估计算法,并利用一种导频方案——空载导频,在频率利用率不损失的情况下,扩大了频偏的搜索范围。仿真发现该半盲算法即使在低信噪比下也能很好地估计频偏。     

TDMA信号的宽范围载波同步译码联合迭代处理

针对时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)信号提出了宽范围的载波同步译码联合迭代处理的方案。该方案主要分为三个部分,首先利用TDMA信号的同步码进行数据辅助同步,对信号中的大频偏和相偏进行粗估计和纠正;然后利用线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)算法针对整突发帧进行非数据辅助同步,精确估计和纠正信号的剩余频偏;最后通过利用译码器输出的软信息进行编码辅助同步,多次迭代得到剩余相偏的精确估计,最终实现载波的精确同步并输出译码结果。实验结果表明,所提方案具有同步捕获范围宽、参数估计精度高、译码输出误比特率低等优点,在低信噪比环境下也能表现出优良性能。     

基于IEEE 802.11a标准的符号同步新算法

针对OFDM系统符号定时,采用了两种经典算法的结合一符号同步两步算法,提出符号同步低复杂度算法,并进行分析与仿真,结合频率偏移估计比较两种算法性能。仿真结果表明。该方案中的低复杂度算法的符号定时精度较高,且算法简单。     

脉内相位编码信号的识别与码序恢复

为了提高低信噪比（SNR）下对雷达脉内相位编码（PSK）信号的处理能力,对传统的相位差分法进行了改进,并利用该方法对PSK信号进行了识别与码元序列的恢复。根据PSK信号的特性,结合滤波、数字变频和高阶差分来减小噪声对相位的影响,提高了相位差分法的抗噪性。对相位差分序列归一化后,先进行码元宽度的精确估计,再由码元关系去除伪跳变点。最后通过一系列的特征提取,实现了PSK信号的综合处理。仿真结果表明,所提算法在低信噪比下性能良好,具有很高的工程应用价值。     

新型船舶自动识别系统设计及其同步算法分析

为了提高船舶自动识别系统（AIS）的容量,提出了基于正交频分复用技术（OFDM）的新型AIS系统设计方案。新系统设计主要包括系统参数设计、系统帧结构设计。新系统链路容量和信道传输速率均较传统AIS系统提高了6倍,实现了频域资源的有效利用。该系统对符号定时偏差和载波频率偏差特别敏感,因此对接收信号的同步处理必不可少,在设计的新系统基础之上提出了一种新的盲估计算法,利用包含在循环前缀内的冗余信息,在多径信道信息未知的情况下,直接通过对接收信号做相关构造一个归一化的相关特性函数,通过此函数可得到符号时延位置和多径信道长度,进而得到载波频率偏差。仿真结果表明在多径信道下该算法也具有较好的性能。     

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。     

一种适用于机载MPSK数传的同步技术及FPGA实现

机载数传设备的高速运动会带来较大的多普勒频移,设计一种不受频偏影响的同步解决方案对数传性能非常重要;突发方式的数据传输也给数传设备的接收同步带来了难度.为此,对于相位调制数传,提出了基于已知相位序列的相关同步算法,可以实现相关输出与收发频偏无关,很好地解决多普勒频移下的同步问题.该算法在FPGA上实现比较简单,性能可靠.     

OFDM系统的多符号改进算法

针对OFDM训练符号同步算法中存在的大采样数据而导致捕获时间过长的问题。提出了一种多符号改进算法。该算法应用对多个符号等间隔取样并共轭相乘累加的方法,在采用小数目的采样数据时就可以取得较好的性能,同时缩短了定时捕获时间,克服了原来算法中存在的问题。最后,仿真表明该算法的有效性。     

初相注入式快速符号同步的一种实现方法

通过平方滤波算法对时钟初相进行预估计,实现了Gardner算法下初相注入式符号同步.该方法具有快速、高精度的特点,尤其是较好地解决了初始点为过零点的极端情况下,Gardner算法收敛方向不确定、收敛时间较长的问题.计算机仿真和实际应用证实了该方法的有效性.