雷达信号高精度参数估计及其DSP实现

研究了单脉冲、线性调频与相位编码雷达信号的调制类型识别与高精度参数估计算法,基于TMS320C6713搭建的硬件平台,完成了两个同时到达信号的高精度参数估计.测试结果表明,该系统能够处理两个同时到达信号,实测双信号处理时间为3 748 905 ns,频率测量误差小于10 kHz,处理速度与参数估计精度都能满足实际需要.     

微弱LFM信号的FrFT检测能力分析

基于分数阶傅里叶变换（FrFT）检测线性调频（LFM）信号广泛应用于雷达、通信、声呐和电子战领域,但缺乏对检测灵敏度的定量分析。为此,研究了FrFT对微弱LFM信号的检测能力。根据FrFT思想和二元假设检验理论,推导了检测概率和虚警概率的数学表达式。由于表达式是关于LFM信号频谱的函数,因此区分快变信号和慢变信号对LFM的频谱进行了合理近似。基于接收机工作特性曲线分析了FrFT检测LFM信号的灵敏度。仿真比较了FrFT与传统傅里叶变换（FT）对微弱LFM信号的检测能力,结果表明FrFT对LFM信号的检测灵敏度和信号累积能力均优于FT。     

基于循环自相关的正弦调频信号参数估计新方法

为解决现有的正弦调频（SFM）信号参数估计方法运算复杂度高、受信噪比限制等问 题,提出了一种基于循环自相关的SFM信号参数估计新方法。首先分析了SFM信号循环自相关 函数特征,推导了信号调制频率的估计表达式;然后对信号延时相乘以去除其正弦调制特性, 得到单频信号并估计信号载频。最后,利用信号频率调制的周期性,对下变频至零频的信号 进行周期累加以减少噪声影响,通过对累加后的信号进行瞬时频率计算得到调制指数估计值 。仿真表明,信噪比（SNR）大于6 dB时,各参数估计值的均方根误差小于-18 dB 。该算法计算量较小,为同等条件下利用卡森准则（CR）方法的16%,便于工程实现。     

低信噪比下LFM- PRBC信号参数的快速估计

为了解决目前算法中线性调频-伪码（LFM- PRBC）信号参数估计计算量较大的问题,提出了一种快速估计算法。该算法采用解线调与分数阶傅里叶变换（FRFT）进行参数的估计。首先对信号进行解线调估计出调频斜率的粗略值,然后由调频斜率确定旋转角,通过FRFT估计出码元宽度的粗略值。根据延时再进行解线调估计出调频斜率的精确值,再通过FRFT估计出码元宽度的精确值与起始频率。该算法不仅计算量较低,同时具有很高的估计精度与很强的抗噪性,仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于OMP分解的宽带Chirp信号多参数估计

将信号稀疏分解——正交匹配追踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)引入到阵列 信号处理领域,在OMP分解的基础上,提出了宽带Chirp信号多参数估计方法。首 先根据宽带Chirp信号形式建立过完备原子库,对阵列接收信号在该过完备原子库上利用 OMP做稀疏分解,从而由最佳匹配原子的参数获得信号的起始频率和调频斜率的估 计,得到宽带Chirp信号形式。在此基础上,再根据阵列结构和已获得的宽带Chirp信号形式 建立另一个原子库,通过计算阵列接收数据与原子库中原子之间的互相关矩阵的迹,搜索迹 的最大峰值找出最匹配的原子,进而由最佳原子的参数获得信号的波达方向角度（Directio n of Arrival, DOA）的估计。仿真实验证明了该算法对参数估计的有效性,并且表明与WVD ( Wigner Ville Distribution)方法相比,该方法能更有效地对信号的波达方向角度进行估 计。     

组合幂调频信号的时频移估计

为了准确估计接收信号的时频移参数和降低估计复杂度,设计了一种组合幂调频（CPFM）信号,该信号由具有时间间隔的正负幂调频（PFM）信号构成,并提出了基于CPFM信号的时频移估计算法。在算法中首先将CPFM信号降阶,然后独立地估计时延和频移,即采用三次相位函数（CPF）估计时延,通过正负PFM相位相消后再估计频移。相比于分数阶傅里叶变换（FRFT）时频移估计算法,所提算法避免了时延估计对频移估计的影响,而且仅需两次一维搜索,降低了计算量。仿真结果表明,该算法能准确地估计CPFM信号的时延和频移,并且频移估计均方误差（MSE）接近克拉美劳下界（CRLB）。     

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。     

基于时频分布迭代的跳频信号参数估计

提出了一种基于时频分布迭代的跳频信号参数估计新算法，利用时频平面最大值， 通过计算跳频信号与最优原子时频分布的残差逐次迭代获取匹配于跳频信号分量的时频参数 ，进而实现跳频信号参数估计。理论分析和仿真结果表明，与基于匹配追踪和粒子群优化的 跳频信号参数估计相比，基于时频分布迭代的参数估计算法在保证算法精度的情况下，有效 地降低了算法的计算复杂度，为跳频信号盲接收的实时实现提供了一种新方法。     

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。     

小波包在Chirp信号检测与时延估计中的应用

在Chirp信号探测中 ,利用发射信号和反射信号之间的时频分布相似性 ,提出用小波包变换时频分布的二维相关算法 ,估计接收信号中各个反射信号分量的时间延迟。该方法具有很强的压制噪声的能力 ,能从 - 5dB的接收信号中很准确地进行Chirp信号检测和时延估计     

基于模糊函数的直接序列扩频信号参数估计改进方法

分析了基于模糊函数的直接序列扩频信号参数估计方法,研究了该方法在低信噪比环 境下针对信号码元传输速率、码片周期等参数估计结果的有效性。在此基础上,提出了一种 利用ANFIS（自适应神经模糊推理系统）网络先行去噪,再进行信号参数估计的改进方法。 计算机仿真结果证明了这一改 进方法的有效性。     

5G系统中基于解调参考信号的信道估计方法

5G系统使用解调参考信号(Demodulation Reference Signal,DMRS)用于下行信道估计,工程中通常采用插值法得到数据位置信道响应,考虑实际信道中噪声的影响,频域采用线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Squared Error,LMMSE)插值算法。针对LMMSE需要获取信道先验统计特性以及存在矩阵求逆运算量大问题,利用信号时域内能量集中特点估计出信道均方根时延、信噪比和信道自相关矩阵,对于DMRS信号在频域上间隔较大、DMRS信号所在子载波相关性不强的问题,通过引入导频加密方法提升DMRS信号所在子载波间的相关性以提升信道估计性能,并通过滑动窗口插值方法进一步降低LMMSE算法求逆运算复杂度。仿真结果表明,所提算法均方误差和误码率总体均优于线性插值和基于矩阵奇异值分解的LMMSE算法,并与传统LMMSE算法相比性能极为接近,而且复杂度降低了99.85〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗,适合实际工程应用。     

LTE系统中基于改进样条插值的信道估计方法

上行控制信道（PUCCH）格式1/1a/1b在长期演进（LTE）系统中承载重要的控制信令 ,其信道估计对系统性能有着重要影响。普通循环前缀（CP）时,PUCCH格式1/1a/1b要利用 时隙内3个连续排放的导频进行插值需要考虑二阶插值或者三次样条插值。为了使其在TD-L TE测试仪表系统中得到高效实现,分析了两种插值算法,并提出改进的三次样条插值算法, 即采用逐步外推的插值思想估计时隙内边缘的数据符号,通过离线完成大部分运算,使得信 道估计的实现在减小复杂度的同时还降低了误比特率。     

随机情景生成模型的参数估计

随机规划模型由于其自身的独特优势,在金融机构及个人的长期金融资产负债管理中的应用日益广泛,而对未来不确定性的合理刻画(通常被称为情景生成)是其成功应用的关键。随机微分方程是一种生成情景的重要方法,为了提高情景生成的质量,需要对模型参数进行精确的估计。与常用的一些模型参数估计方法相比,综合参数估计法是一种更具优势的方法。     

一种基于小波脊时频分析的差分跳频信号检测方法

针对差分跳频信号频带宽、跳速快、检测难的问题,在分析比较短时傅里叶变换(STFT)的基础之上,提出一种通过提取小波脊进行时频分析和参数估计的信号检测方法。该方法的检测效果明显优于短时傅里叶变换,当信噪比大于-7 dB时,在不要求高采样率的情况下,对于差分跳频信号的参数估计是有效的。     

一种基于导频插值原理的干扰温度估计方法

根据信道估计中二维矩形导频图案的设置原理和IEEE 802.22系统工作部署示意图,部署一 定数目的传感器探测主用户的功率谱,并结合多窗口谱估计联合奇异值分解来估计干扰温度 值;针对用户分布的随机性,对于没有部署探测点的区域,则利用插值的方法来估计该区域 的干扰温度值。理论分析及仿真表明,该方法能有效探测出一定区域中的干扰温度值,插值 方法的运用使得估计精度得到了很大的提高。     

基于时域分割的DS/FH信号参数估计

针对时频分析方法在直扩/跳频(DS/FH)混 合扩频信号参数估计中存在时频分辨率受限、交叉项干扰、实时性差等缺点,通过分 析DS/FH信号的时频特性,提出了一种新的DS/FH信号参数估计方法。该方法从待测信号的时 域分析出发,利用不同跳频点对应的周期数不相等的性质,完成了对DS/FH信号的时域分割 ,最后结合DS/FH信号性质完成了对待测信号跳频周期、驻留时间、跳频频率的估计。仿真 结果表明,该方法针对DS/FH信号的参数估计精度高,运算速度较快,且没有干扰频率。