认知FrFT域通信系统及其抗干扰性能分析

为了增强无线通信系统的抗干扰能力,设计了一种认知FrFT(分数傅里叶变换)域通信系统（ CFrFTDCS ）,在变换域通信系统中采用分数傅里叶变换,并与认知无线电技术结合,给出了系统的结 构框图和工作原理,分析了系统的抗干扰性能。计算机仿真结果表明,CFrFTDCS具有较强的 抗 干扰能力,针对单音干扰、窄带干扰和Chirp干扰,CFrFTDCS的平均误码率性能比直接序列 扩频（DSSS）通信系统分别改善了约15.70 dB、13.29 dB和13.79 dB,比传统 的变换域通信系统（TDCS）分别改善了约0.18 dB、0.23 dB和3.63 dB。     

“北斗”信号重构的导向矢量实时校正

针对导航应用中阵列天线导向矢量误差导致波束合成器性能恶化甚至失效的问题,提出了一种“北斗”信号重构的导向矢量实时校正算法。该算法利用重构的本地“北斗”参考信号与阵列天线接收信号进行相关解扩处理,然后利用信号子空间与信号正交补空间正交的特性,构造代价函数对各卫星方向的阵列导向矢量进行校正。仿真结果表明,经过校正的导向矢量相位误差从-100°~100°降低到-10°~10°范围内,幅度误差从-10~10 dB降低到-4~2 dB范围内;另外,导向矢量校正后,卫星信号波达方向估计误差在0.2°以内,估计精度大大提高。     

短快拍条件下均匀矩形阵中的二维DOA估计

二维波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计能获取比一维DOA估计更多的空间位置信息，但是二维多重信号分类(Multiple Signal Classification，MUSIC)、二维子空间旋转不变估计技术(Estimation Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT）等经典算法依赖于大量的快拍数据，当快拍数据不足时估计性能严重下降甚至失效。针对上述问题，将迭代自适应方法拓展到二维DOA估计，提出了一种适用于矩形面阵的二维DOA估计算法，首先利用加权最小二乘法估计出信号幅值，然后利用循环迭代技术对估计结果进行更新。由于每次估计结果均来自上一次迭代，而不依赖于快拍数据，因此该算法在短快拍条件下具有很高的估计精度和分辨率。仿真结果表明，在短快拍条件下，该算法具有优越的估计性能。     

基于平滑RAT的多相码信号参数估计

针对Radon-ambiguity变换（RAT）在估计多相码信号（Frank码、P1、P2、P3、P4码）调制参数时受噪声影响严重的问题,提出了基于平滑Radon变换的多相码信号参数估计方法。首先理论上分析了噪声影响多相码信号RAT估计性能的原因,进而通过二次平滑估计出信号RAT的噪声基底包络,最后在去除噪声基底的RAT平面中完成多相码信号调制参数的估计。仿真实验表明,该方法调频率和码元宽度估计的信噪比门限相比传统RAT方法分别降低了1 dB和4 dB。     

一种基于平均周期图的频域信噪比估计算法

在信噪比估计算法中,频域估计法是一种经典算法。为了降低算法复杂度并在低信噪比条件下准确估计,在频域估计法的基础上,结合平均周期图的思想,通过分段运算、累加合并的方法,给出一种改进的频域信噪比估计法。仿真结果表明,在实际信噪比为\[-16 dB,-6 dB\]时,估计均方误差不超过0.4 dB;通过与最大似然法仿真对比可知,该算法不受多普勒频移影响,应用范围更广。同时,该算法运算量少,复杂度低,易于在工程中实现。     

叠加共轭对称训练序列的OFDM系统时频同步方法

针对正交频分复用（OFDM）系统对同步错误率和频率偏移敏感的问题,提出了一种叠加共轭对称训练序列的OFDM系统时间和频率同步方法。该同步方法将快速傅里叶逆变换（IFFT）调制后的序列构成具有共轭对称特性的训练序列,并叠加到OFDM数据符号上;在接收端,利用叠加训练序列和融合循环前缀信息来获取OFDM系统同步信息。理论分析和仿真表明：在信噪比为5 dB时,该同步算法定时同步正确概率已接近100%;在信噪比为4 dB时,频偏估计精度可以达到10-4;该同步算法不仅具有更好的同步性能,而且节省系统的有效带宽以及降低系统的计算法复杂度。     

GSM系统频率同步的实现

在GSM系统中提出一种简单的频率同步算法,利用系统频率校正信道（FCCH）的信 号特征估计接收信号的频率偏移,并通过频率补偿实现系统频率同步。仿真结果表明,该算 法丢包率低,信噪比为8 dB时就可完全检测到FCCH;频偏估计和补偿效果好,降低了系 统误 码率。与传统的基于频域FCCH检测算法和最大似然匹配检测算法相比,所提算法基于 时域信号处理,不需进行频域分析,其性能好且简单实用。     

多子阵合成孔径声纳系统中的侧摆运动误差补偿

针对低频合成孔径声纳系统中的侧摆运动误差，提出一种基于冗余阵元回波数据的运动误差补偿方法。该方法首先沿距离向对相邻重叠相位中心的数据求统计平均获得缠绕的平均相位误差，然后通过滑动累加得到解缠绕的相位误差，运用估计的相位误差就能实现多子阵合成孔径声纳回波数据的运动误差补偿。仿真结果表明，该方法能够准确地估计侧摆误差，估计偏差均小于0.002 m；误差补偿后能够取得与无误差情况基本一致的成像结果，极大地改善了目标聚焦质量，能满足低频合成孔径声纳系统的运动误差补偿要求。实测数据处理结果进一步验证了该方法的有效性。     

一种对称α稳定分布噪声环境下DOA估计新算法

脉冲噪声环境下波达方向（DOA）估计是阵列信号处理领域一个新兴研究方向。针对α稳定分布噪声环境下经典MUSIC算法性能退化的问题,提出了一种新的基于非线性压缩核函数（NCCF）的DOA估计算法。该算法利用基于NCCF的有界矩阵代替了MUSIC的协方差矩阵,通过对有界矩阵进行特征分解确定信号子空间和噪声子空间,借用MUSIC谱估计公式进行谱峰搜索,得到DOA的估计值。仿真结果表明,NCCF-MUSIC算法运算复杂度较低,相比于基于分数低阶统计量（FLOS）的MUSIC方法和基于广义类相关熵（GCAS）的MUSIC算法,该方法具有更好的准确度和稳定性。     

利用双正交小波变换优化G3-PLC系统性能

为了提高G3-PLC(G3-Power Line Communication)在复杂信道环境下通信的可靠性,提出了基于双正交小波变换的正交频分复用（Discrete Wavelet Transform-Orthogonal Frequency Division Multiplexing,DWT-OFDM）。通过双正交小波变换减小复杂信道环境下G3-PLC通信系统中OFDM载波间干扰,并通过合理减少循环前缀,优化传输效率,降低峰均比。在DWT-OFDM的G3-PLC系统中,通过不同小波基性能分析与对比,利用bior6.8双正交小波基进行系统性能优化。将DWT-OFDM的G3-PLC系统在实际电力线噪声库环境下进行实验分析,仿真结果表明,在平均误码率为10-3量级时,性能有5 dB左右提升,通信效率由40%提高至54%;结合限幅法,峰均比由11 dB降低至8 dB,通信性能极大优于基于FFT-OFDM的G3-PLC系统。     

基于相干对消的噪声子空间自适应估计

MUSIC算法的运算量主要集中在特征值分解和空间谱的搜索两部分,为避免进行特征 值分解,将相干信号自适应对消的思想用于噪声子空间的估计。由于阵元输出信号完全相干 ,视一个阵元输出为参考信号,其它阵元输出能够完全对其进行对消,得到的系数矩阵作为 噪声子空间的估计。基于LMS算法,给出了算法的矩阵形式,得到的噪声子空间估计算法的 运算量大大降低,且以迭代的方式进行,适合应用于运动信号源的跟踪,在阵元数较大时能 很好地逼近MUSIC算法性能。为减少空间谱搜索过程的计算量,对搜索过程先用系数矩阵的 一列进行搜索,然后采用其它列对搜索峰值进行验证。仿真结果显示算法具有很好的空间谱 估计性能和DOA跟踪性能。     

一种估计多信号频率的快速子空间方法

多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）法在估计多信号频率时需要对采样数据序列的自相关矩阵进行特征值分解,并准确划分出信号和噪声子空间,使得其计算量比较大。利用自相关矩阵的Toeplitz特性快速计算其逆矩阵,通过计算逆矩阵的多次幂来逼近噪声子空间,避免了MUSIC法的特征值分解和估计信号个数的过程。在谱峰搜索环节,采用先粗估计频率值再在小区间进行精细搜索的策略,能够避免搜索无用的频率范围。计算量比较分析以及与理论克拉美罗界（Cramer-Rao Bound,CRB）的对比验证结果表明,快速方法性能与MUSIC法相当,能够较好地逼近CRB,且计算量更小,适合实时性要求高的应用场合。     

基于FFT的循环平稳信号波达方向估计

针对在电子对抗实际应用中，来波信号比较集中的情况，提出一种基于FFT的循环平稳信号DOA估计算法。该算法将FFT引入到Extended Cyclic-MUSIC算法中，预先探索存在信号的空间局部区域，避免了全空间谱峰搜索，提高了波达方向检测效率。仿真结果证明了该算法的有效性。     

一种改进的跳频信号参数估计方法

针对在跳频信号跳变时刻和跳变频率估计方面实时性和估计精度无法同时兼顾的问题，提出了一种基于短时傅立叶变换(STFT)和多重信号分类(MUSIC)算法的跳频信号参数估计方法。在建立跳频信号数学模型的基础上，利用STFT选取较大时间窗对整个信号在时域进行粗搜索，生成时频谱图，提取时频脊线从而获得跳变时刻，然后选取较小时间窗在已知跳变时间段利用STFT进行跳变时刻的细估计，并利用MUSIC算法进行频率的精确估计。该方法利用STFT的二次估计，减少了MUSIC搜索范围，从而降低了时间开销。仿真表明该算法的跳变时刻频率估计精度高，实时性能满足参数测量需求。     

阵列误差下的波达方向估计

由于阵列误差的存在会降低波达角的估计精度,重点研究了迭代求解混合范数约束下的稀疏谱以提高估计精度。考虑一维线性阵列,首先建立了统一的优化函数,高精度地估计信号子空间;然后推导了误差矩阵向量化的方法,简化求解耦合误差和幅相误差的过程;最后推导了Khatri-Rao积下的扩展正交导向矢量,根据优化函数迭代求解空间谱估计。对比不同方法估计参数的均方根误差表明,通过设计优化函数迭代求解阵列误差、波达角等参数的精度较之现有方法有一定的提高。     

采用降秩多级维纳滤波器的二维DOA估计快速算法

针对双平行线阵的二维波达方向（DOA）估计问题,为有效降低计算复杂度,提出了一种基于降秩多级维纳滤波器（MSWF）的快速算法。首先利用MSWF的前向递推实现信号子空间的快速估计,无需估计协方差矩阵和特征分解;然后,通过MUSIC算法对方位角和俯仰角的估计进行分维估计,使二维DOA估计退化为两个一维DOA估计问题,且方位角和俯仰角自动配对,进一步降低了运算量。仿真结果表明,该方法的估计精度优于同样基于双平行线阵提出的波达方向矩阵法（DOAM）,俯仰角兼并时同样适用,计算复杂度低,适用于实时性要求高的应用背景。     

采用混合核支持向量机的DOA估计

人工神经网络（ANN）进行建模时通常需要准备大量的数据样本,同时网络结构一般都比较复杂;而采用支持向量机（SVM)进行建模时,不同核函数有不同的效果,各有利弊,且选取SVM模型参数的理论支撑尚不完整。为了解决这些问题,提出了一种基于混合核函数的支持向量机来改善来波到达角（DOA）的估计性能,并结合二进制粒子群算法（PSO）来对混合核函数进行参数寻优。该混合核函数由全局核函数和局部核函数构成,提高了SVM的泛化能力和学习能力。首先通过拟合多项式函数,验证了该混合核SVM的有效性。将该方法用于DOA估计建模,在不同信噪比和快拍数下,通过与径向基函数（RBF）神经网络、基于各单一核函数的SVM和MUSIC算法预测结果对比,混合核SVM均方差有所降低,提高了DOA估计的精度且有更好的稳定性。     

基于传播算子的DS-SS信号扩频波形估计

扩频信号波形估计的本质是信号子空间估计。针对直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum,DS-SS）信号的扩频波形估计问题,提出了一种基于传播算子的估计算法。针对现有算法估计信号子空间计算量较大的不足,所提算法利用传播算子估计信号子空间。理论分析了所提算法与现有算法的计算量和性能,并进行了仿真实验。仿真结果表明所提算法有效,且计算量远小于现有算法。     

基于转换矩阵的GPS相干干扰抑制技术

本文首先采用空间平滑技术消除有用的GPS信号与相干干扰信号之间的相关性,然后构造干扰转换矩阵,从而抑制干扰信号,保留有用信号和噪声。最后根据最大输出信噪比原则,获得最佳波束形成器。仿真分析表明该方法可以有效提高输出信号的信号干扰加噪声比,且对信号的DOA估计不敏感。     

JTIDS信号阵列高分辨测向仿真

提出了一种对JTIDS信号的高精度测向方法。首先详细分析了JTI DS信号的传输特点,利用Matlab生成的JTIDS信号,然后依据空间谱估计中MUSIC测向算法的 特点,将接收到的JTIDS信号按照脉冲分段,对单个脉冲所携带的数据进行处理,最后通过 仿真得到不同信噪比环境下多个JTIDS信号方位角和俯仰角的估计精度,验证了该方法的有 效性。