调频遥测信号载波频率的精确估计

传统调频遥测信号载波频率估计算法对输入信号降采样后直接进行快速傅里叶变换,实现方法虽然简单,但测量精度较差,无法适应高动态、低信噪比等复杂场景。为此,提出了一种调频遥测信号载波频率的精确估计算法。两并联补偿支路先分别采用正、负调频频率对输入信号进行频率预先补偿,低通滤波后完成降采样处理,削弱调频频率的频谱影响;频率搜索状态对采样数据进行载波多普勒变化率的频率补偿,经过快速傅里叶变换、非相干积分和频谱重心搜索完成频率解算,提高载波频率的检测性能。试验与分析表明,所提算法在高动态、低信噪比等复杂场景下可显著提高调频遥测信号载波频率的估测性能。     

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。     

低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获算法

针对卫星移动通信低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获提出了一种新的算法即基于搜索空间压缩的谱线循环平移算法。首先,介绍了现有的载波频偏捕获技术,分析其不能适应快变多普勒频偏条件的原因;其次,分析了多普勒变化率对载波频偏捕获的影响,主要考虑一次变化率与二次变化率将严重限制低信噪比情况下对载波频偏估计时非相干累加的有效性;最后,在此基础上,提出了低信噪比条件下快变多普勒频偏捕获的基于搜索空间压缩的谱线循环平移算法。对算法进行的Matlab仿真结果表明,其具有2~3 dB的改善增益,与最大似然算法相比,在性能仅有0.2 dB损失的情况下运算量大大减少。     

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。     

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。     

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。     

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Turbo码迭代的低信噪比载波同步技术

针对低信噪比短突发通信系统的载波恢复问题,研究了一种基于迭代思想的载波相 位估计算法。该算法首先利用导频进行初始的载波相位估计,然后再利用Turbo译码器输出 的软信息进行载波相位细估计,进而实现有效的载波同步。仿真结果表明,该算法仅利用11 个QPSK导频符号就能校正较大范围的相位偏移,进而达到理想的误比特性能。     

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EM的低复杂度迭代载波同步算法

编码辅助载波同步算法充分利用译码软信息,可获得较理想的同步性能,但是目前 这类算法存在复杂度高、处理时间长的问题。首先在推导迭代载波同步中后验均值与译码软 信息关系的基础之上,通过选择性地进行译码判决反馈来减少不必要的计算点数,再根据前 两次的迭代结果自适应地减小频率搜索区间长度,从而大幅降低同步参数估计的运算量。仿 真结果表明,该算法能够有效工作在低信噪比环境下,可获得接近理想同步条件下的译码性 能。     

一种新的定时和频偏联合估计算法

提出了一种新的正交频分复用(OFDM)系统定时和频率同步联合算法。该算法仅需要一 个训练符号就可以完成定时和频偏估计,额外开销量小,定时和频率同步的实现均在时域进 行,简化了同步实现的复杂度。由于使用自相关处理,定时同步对频率偏差具有较强的鲁棒 性。与以往的定时同步算法相比,该算法避免了定时平台和多峰值的出现,即使在非常低 的信噪比下,其定时测度都是一个尖脉冲。仿真结果表明,该算法能快速地实现定时和频率 同步。     

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。     

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。