JTRAS/OSTBC系统在莱斯信道下的性能分析

在莱斯衰落信道下,研究了使用联合发射/接收天线选择(JTRAS)和正交空时分组码(OSTBC)的多输入多输出(MIMO)系统的平均符号误码率(ASEP)性能。基于标量加性高斯白噪声(AWGN)信道的方法,推导出了分别使用频移键控调制(FSK)和脉冲幅度调制(PAM)的ASEP性能的精确闭合表达式。数值仿真结果与理论分析结果相吻合,验证了分析结果的正确性。仿真结果表明：随着发射天线或接收天线数的增加,JTRAS/OSTBC系统的ASEP性能得到了很好的改善,当使用2FSK调制,信噪比为8 dB时,(4,4;2)系统的误码率是1×10-2,(6,6;6)系统的误码率是2×10-4;莱斯因子对JTRAS/OSTBC系统的ASEP性能有显著影响,当使用2FSK调制,信噪比为10 dB时,在莱斯因子为0时,(4,4;4)系统的误码率是7×10-4;在莱斯因子为4时,(4,4;4)系统的误码率是1.5×10-4;在莱斯因子为100时,(4,4;4)系统的误码率是8×10-5。     

高准确度数字式时频域实时频率测量系统

针对弱信号条件下的频率精确测量问题,提出了一种新的时域和频域相结合的算法, 实现了一种数字式实时高准确度频率测量系统。搭建了系统测试平台,测试结果表明,测量 时间为1 024个采样点、归一化频率为05条件下,信噪比10 dB情况下相对均方根 准确度约为1.2×1 0-5,信噪比0 dB条件下相对均方根准确度约为77×10－5。在较高信噪 比、10万点测量时间下相对均方根准确度可达71×10－11。     

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。     

基于过采样的混合滤波器组性能优化

模拟误差是制约混合滤波器组信号重构精度的主要原因,如何降低由模拟误差导致 的分解滤波器组系数误差成为了首要问题。引入过采样技术,研究在不同过采样率下8通道 混合滤波器组的性能,寻找到过采样率最优值约等于7%。在不同模拟误差下对基于过采样的 混合滤波器组的性能进行仿真,结果表明,原型结构和双阶型结构的混叠值相近,但后者对 模拟误差的敏感度比前者大。信号重构阶段,在最小二乘法的基础上采用频带加权法进行误 差校准。在1%模拟误差内,采用7%过采样率的原型混合滤波器组相比无过采样,平均混叠值 下降了约50 dB,最大混叠值下降了约94 dB。仿真验证了引入过采样的有效性。     

零中频接收机及其AGC方法的研究与实现

实现了基于LT5506下变频器和Cyclone IV FPGA的零中频接收机,采用射频、基 带一体化架构,尺寸仅为8 cm×6 cm×1.5 cm,重量仅为45 g,功耗仅为 800 mW,满足小型化 、低功耗的要求。针对零中频接收机中射频信号检波困难和传统AGC的调节时间受输入信号 幅度影响的缺点,由Cyclone IV完成信号检波,增加对数运算环节并改进环路滤波器的结构 ,配合LT5506中的可变增益放大器仿真并实现固定调节时间的AGC,用8 MHz采样时钟对 1 MHz正弦波进行幅度控制,调节时间恒定为53 μs,不受输入信号幅度影响。     

“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。     

最小能量框架的跟踪干扰识别和去噪算法

讨论了基于离散信号空间上的最小能量（小波）框架的跟踪干扰信号识别和去噪算法。利用一组框架对采用相位调制的接收信号进行分解，如果受到跟踪干扰，则未干扰区信号和干扰区信号的3个分解子信号将呈现明显不同的能量分布特征，据此提出了一种跟踪干扰信号识别和自适应阈值去噪算法。理论分析和仿真结果表明，识别算法具备低虚警率和漏警率性能，而去噪算法有效抑制了干扰信号能量，10-2 误包率时，BPSK+1/2 Turbo信号中1/16尾部信号受到干信比值10 dB的高斯噪声干扰后，去噪算法获得了约4 dB的增益；而QPSK+1/2 Turbo信号中1/8尾部信号受到干信比值10 dB的高斯噪声干扰后，去噪算法可以把误包率性能从1降低至约0.67的水平。     

采用小波进行频带分割的脉冲压缩方法

针对因频带分割滤波器的不理想产生的频谱混叠、幅度以及相位失真导致子带脉压误差较大的问题,提出了一种采用小波设计的正交镜像滤波器组进行频带分割的子带脉压方法。借助小波及多分辨分析理论,利用最优频域准则设计频带分割滤波器组,消除或减小混叠失真、幅度及相位失真后,对信号进行频域分解,实现子带脉冲压缩。仿真结果表明,和传统的子带脉压方法相比,所提的脉压方法在主副瓣比方面提高了约12 dB,最大脉压误差减小了约7 dB,验证了该算法的正确性和有效性。     

一种改进的基于EMD分解的超宽带信号消噪算法

针对低信噪比超宽带信号的消噪问题，提出一种改进的基于经验模式分解（EMD）的 消噪算法。该算法首先对含噪信号进行EMD分解，得到多个固有模态函数（IMF）分量，然后 选取高阶IMF重构原信号，达到消噪的目的。针对对UWB信号的IMF重构过程中阶数阈值难以 确定的问题，通过数值仿真的方法，得到信号分量和噪声分量在不同阶IMF上的能量分布特 性；在对所得特性进行分析的基础上，设计了一种数据自适应的阶数阈值选取算法，解决了 EMD消噪中的阶数阈值选取问题。仿真结果表明，EMD消噪算法能够在较低信噪比下提供平均 10 dB的信噪比增益，可以有效地对超宽带信号进行消噪。     

采用COTS器件的低轨星载收发信机设计与实现

在性能、成本和可靠性的多重约束下，采用商用货架（Commercial Off-The-Shelf,COTS）器件设计了一种高性能、低成本星载收发信机。该收发信机的硬件设计不但可同时满足星地和星间应用需要，而且还具有支持多波束、多信道接入的特点。软件设计主要解决了大多普勒频偏条件下的低信噪比解调和变长以太网数据帧的高效处理等问题。地面测试结果表明，在250 kb/s ~ 14 Mb/s信息速率范围内，误比特率低于1.0×10-6时所需的解调信噪比(Eb/N0)不超过2.8 dB，发射信号误差矢量幅度不超过1.9%，高速应用时处理时延可低至3.0 ms。为降低COTS收发信机的可靠性风险，分别在元器件、电路和系统层面进行了有针对性的可靠性保证措施。该设计经过了在轨测试的验证，对其他低轨商业通信载荷的研制有一定的参考价值。