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。     

大频偏条件下PN码捕获改进算法

针对大频偏条件下PN码捕获的问题,提出了一种改进的PN码捕获算法,即基于谱线插值的 联合码捕获算法。首先对现有的码捕获技术进行了分析,然后在部分相关值作FFT的码捕获 算法的基础上,提出了基于谱线插值的联合码捕获算法。算法的核心思想是对部分相关值作 FF T处理,并利用插值公式计算出载波频偏的精确估计值,使得后续的载波跟踪环更有利于载 波跟踪。介绍了新的码捕获系统的工作原理,推导了载波频偏估计的插值公式,并将非相干 累加技术应用于码捕获系统,从而提高了低信噪比条件下载波频偏估计的精度。最后,通过 仿真证明了此算法对现有GPS接收机性能有5 dB的改善。     

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。     

低信噪比环境下短扩频码捕获性能的改善

介绍了低信噪比环境下基于FFT的扩频码捕获技术,提出了在相同累加段数情况下提高性能的方案。作为提高相干增益的两种方式,相干累加和非相干累加各有优缺点,在一定的数据长度内合理地设计累加方式对提高捕获性能大有帮助。基于两种累加方式的性能介绍了一种两路非相干积分的累加方式。对于GPS信号,在低信噪比的环境下的仿真证明,在一定长度下优化后的累加方式相比非相干累加和普通混合累加方式能够得到更好的捕获效果(更高的检测概率)。     

两级相干累加伪码捕获算法的FPGA实现

针对现场可编程门阵列(FPGA)实现的伪码捕获算法中存在逻辑资源消耗大、频率估计精度差 、判决门限计算复杂等问题,首先提出利用直接II型匹配滤波器结构实现第一级相关运算, 做到逻辑资源与计算时间之间的平衡;然后提出利用线性调频Z变换(CZT)代替离散傅里叶变 换(DFT)实现第二级相干累加,提高了频率估计精度并减小了频谱泄露;最后通过对判决量 进行统计分析,给出了判决门限的自适应设置方法,并验证了其有效性。     

P码直接捕获方法信噪比损失分析

与传统捕获方法相比,P码信号直接捕获具有很强的抗干扰能力,因此近年来国内 外对P码直接捕获方法研究也很多,这些方法大多是基于均值法和XFAST方法进行计算量的缩 减,但计算量缩减对于捕获效果会有一定的影响,而对于捕获影响的定量分析以及捕获方法 所适用的范围很少进行讨论。通过理论分析和仿真实验得出了典型的两种P码直接捕获方法 中参数设置值和信噪比损失的关系,为这两种P码直接捕获方法的适用应用范围提供了 一定的理论依据,并对基于这两种的其他捕获方法的应用范围提供了参考。     

基于DS扩频信号的自适应门限双积分滑动相关捕获算法

提出了一种基于直接序列扩频信号的双积分滑动相关捕获算法，同时使用两组相关器联合进行码相位的捕获，捕获的门限采用CAFR(常虚警率)自适应控制方式。文中给出了这个捕获方案的数学模型，并进行了具体分析。实验表明，利用FPGA实现这种捕获算法，不仅具有较高的性价比，而且衡量PN码捕获的最关键指标——平均捕获时间也大大少于常规捕获方法。     

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。     

大动态下扩频码捕获的一种改进方法

针对现有扩频码捕获方法在大动态下捕获时间长、硬件资源消耗大、动态适应性差的 问题,提出了一种改进的扩频码捕获方法。新方法把码钟多普勒的补偿放在本地扩频码上进 行,先对接收信号进行降采样和存储再进行频率分槽和补偿,一次采样实现了所有频率槽的 搜索。计算结果表明,完成同样的捕获过程新方法所需时间和存储器容量不到原方法的1/5 ,且具备更强的动态适应能力。     

基于快速OPAST算法的直扩信号PN码序列估计

在直接序列扩频（DSSS）通信对抗系统中,伪码（PN）序列估计是一个重要的研究课题。针对在某些情况下权值向量不收敛的问题,提出了一种基于快速正交投影逼近子空间跟踪（OPAST）算法和滑动窗技术的直扩信号PN码序列估计算法,对非同步接收DSSS信号按照宽窗口分段,利用快速OPAST算法提取主特征向量,滑动窗技术实现码同步。该算法迭代权值向量具有正交性以及良好的收敛性,同时解决了常见相位模糊问题。算法具有较低复杂度,数据存储量少,易于硬件实现与实时处理。仿真结果表明,在-10 dB的较低信噪比背景环境中,该快速OPAST算法可以正确有效地估计出PN码序列。     

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。     

多频段高动态信号载波频偏捕获方法研究

研究了多频段高动态信号载波频偏问题,分析了多频段给频偏捕获带来的困难 ,针对低数据率、大载波频偏的情况,讨论了抽取倍数对捕获范围和精度的影响,并提出对 于不同频段,通过改变相应的抽取倍数来满足不同的频偏和精度,再进行最大功率搜索法估计 频偏的捕获方案。仿真结果表明,与传统方法进行比较,该方案在低信噪比下条件下估计性 能更好,能够适应UHF和S频段,在数据率9.6 kb/s的条件下,估计精度在UHF频段下为 300 Hz,在S频段下为600 Hz。     

利用改进PAST算法的直扩信号PN码盲估计

针对直接序列扩频信号的伪随机(PN)码盲估计问题,提出了一种利用改进的投影逼近子空间(PAST)算法的PN码盲估计方法。该方法利用遗忘因子与收敛速度和精度的相关性构造基于跟踪误差的自适应遗忘因子,实现了收敛精度和收敛速度的同时优化;根据预期最低误码率约束估计精度变化范围确定迭代收敛的门限值,实现了迭代收敛的精确自动判读,消除了算法依赖人工判断收敛的固有限制,提高了算法的实际应用能力。仿真结果进一步验证了算法理论推导的正确性以及实际应用的可行性。     

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。     

基于IMM-EKF的高动态“北斗”导航信号频率估计算法

高动态环境下的“北斗”导航信号含有较大的多普勒频率及其变化率,传统锁相环（PLL）在跟踪时难以保证较高的跟踪精度。在分析高动态环境下“北斗”信号模型的基础上,提出了一种基于交互式多模型-扩展卡尔曼滤波（IMM-EKF）的自适应滤波算法,对载波相位及其高阶分量进行估计。IMM-EKF采用多个跟踪模型来解决滤波过程中单个模型不准确的问题,并结合改进的Sage-Husa自适应算法,在线估计和修正过程噪声及测量噪声的统计特性,增强了滤波的稳定性。仿真结果表明,IMM-EKF相比于PLL和EKF,估计精度更高,算法稳定性更强。     

四相鉴频器辅助的高动态BOC信号载波跟踪

叉积鉴频器的输出频率范围比较窄,捕获信号以后的多普勒频偏可能不在其跟踪范围内。针对此问题,提出了使用四相鉴频器（FQFD）算法辅助已经成型的二阶锁频环加三阶锁相环模型。首先,利用四相鉴频器的非线性特性将接收信号频偏大步长牵引到较低范围,然后使用锁频环消除其大部分动态性,最后利用锁相环跟踪精度高的特点实现高动态二进制偏移载波(Binary Offset Carrier,BOC)信号载波的快速准确跟踪。在分析各跟踪模块算法的基础上,讨论了其本身的热噪声误差、动态适应力以及最优带宽等相关问题,理论分析和仿真结果验证了该方法比原有跟踪算法提高了300 Hz左右的鉴频范围,并且跟踪效果良好。