摘要：在低轨道卫星通信中,由于多普勒效应,无线电信号会产生频率偏移现象,这为接收机设计带来了一定的困难。一种新方法可用于消除多普勒频偏的影响:根据卫星与地面接收站之间的相对位置和速度,可预先计算出信号的多普勒频偏。据此实时地修正接收机中数字频率合成器输出的本振频率,以达到消除多普勒频偏的目的。

摘要：本文对极大多普勒频偏条件下的载波频偏捕获进行了研究,提出了扫频与平方法作FFT相结合的载波频偏估计算法。首先,针对低地球轨道(LEO)卫星或高速载体运动造成的极大多普勒频偏,建立了接收信号的仿真模型;其次,设计了载波频偏捕获方案,并给出了算法工作流程;最后对算法的关键参数进行了MATLAB仿真。此算法便于硬件实现。

摘要：全数字锁相环设计是相干解调全数字接收机载波同步和位同步的关键技术,而大频偏和低信噪比分别从两个方面增加了环路设计的难度。该文在此背景下,以捕获时间和跟踪性能为指标,从模拟环路分析出发,给出一种适用于大频偏和低信噪比条件的全数字锁相环设计。

摘要：在卫星导航接收机的设计和实现过程中,信号捕获是卫星信号同步的关键步骤。只有捕获到了正确的相位和多普勒信息,才能初始化跟踪环路,进而完成信号的同步。针对高动态接收机在大频偏条件下实现信号捕获需要进行多次频域搜索,计算量成倍增加的问题,该文以GPS系统为例,分析了多普勒频偏对相关峰的影响,利用频域叠加技术设计了在多普勒频移过大条件下的信号捕获方案。分析结果表明,该捕获方案可以完成大频偏下的信号捕获,降低了多次频域搜索带来的计算量,并且具有较好的捕获性能。

摘要：雷达通信一体化波形设计是近年来的研究热点。有学者提出利用正交频分复用(OFDM)信号的奇偶载波分别调制雷达与通信功能来实现一体化。但OFDM通信系统一般采用循环前缀(CP)来避免多径效应带来的载波间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),这会降低能量利用率,并会形成虚假目标,影响雷达性能;此外,传统的OFDM一体化信号对多普勒比较敏感,微小的多普勒频偏也会带来正交性能的严重下降。该文在此基础上提出了一种新的波形设计和处理方法。该方法利用空白保护间隔替代循环前缀,可以在对抗多径效应的同时避免出现由于循环前缀引入的虚假目标,有效防止载波间干扰和符号间干扰。在信号处理方法上,该文提出利用雷达发射信号的先验信息进行信道估计与补偿多普勒频偏的方法。与传统方法相比,该文方法降低了系统在导频与训练序列等资源上的开销,提升了能量利用率和频谱效率,并且改善了峰值旁瓣比(PSLR)、积分旁瓣比(ISLR)和通信误码率(BER)等指标。仿真实验验证了该文方法的有效性。

摘要：为了在高铁场景下更好地保障小型用户终端通信的可靠性,在不需要对现有的系统模型进行任何变动的情况下,提出了一种基于非均匀阵列波束成形的抗多普勒频偏接收机设计方案。首先,建立了高铁场景下的信道模型与信号模型,针对用户设备和信号模型的特点,设计了非均匀天线阵列,实现了通过波束成形分离有用信号的目的;然后在此基础上进行频偏处理、信道估计与信号合并,通过对信道估计响应加窗平滑消噪和基于阵列接收信号功率的合并方法,进一步优化系统性能。仿真测试结果表明,该方案在高铁场景下,优于传统的直接接收的方式,为小型用户设备在高铁场景下的信号接收提供了一个更好的方案。

摘要：针对商用Wi-Fi设备中由于天线数量和信道带宽有限而导致的到达角(AoA)和飞行时间(ToF)估计精度受限问题,以及现有基于最大似然估计的3维参数估计算法容易收敛于局部最优值,且依次对参数进行估计的方式使参数之间会互相影响的问题,该文提出一种基于Wi-Fi信道状态信息(CSI)的AoA,ToF和多普勒频偏(DFS)的3维联合参数估计算法,以提高参数估计精度和信号分辨能力。首先,通过分析CSI数据,构造包含AoA,ToF和DFS信息的3维矩阵,并对构造的3维矩阵进行降维处理。其次,设计了一种3维空间平滑算法,以消除相干信号对参数估计的影响。最后,利用空间谱估计算法,同时估计出AoA,ToF和DFS 3个参数。实测结果表明该文所提3维联合参数估计算法的参数估计精度和信号分辨能力高于现有的子空间交替期望最大化算法(SAGE)和2维参数估计算法。

摘要：针对短波信道下信号截获质量差,信道环境复杂以及单一特征识别率低等问题,提出了基于深度残差网络的信号特征自动提取算法,设计了一种具有自适应学习能力的短波特定通信协议识别模型.通过对具有特殊结构的协议信号的时频视觉差异进行理论推导,将信号的时频能量转换成灰度图像,并用于对所构建的深度残差网络进行训练.该方法克服了传统方法对信号质量要求高、先验信息需求多等缺陷,可直接对中频接收信号进行处理,适合实际工程应用.实验表明,当深度残差网络达到稳态时,识别准确率高,在低信噪比、多径衰落、多普勒频偏以及信号被强干扰所遮挡的情况下,依旧能准确识别协议类别.

摘要：针对现有水下航行体的导航存在时延大和无法同时满足跟踪测速一体化问题,提出了一种基于单程声径的水下定位测速方法。相比传统长基线的双程声径定位测距,该方法基于高精度原子钟的同步系统,实现单程声径的目标测距测速。该水下定位测速一体化系统是基于具有快速并行计算能力的FPGA实现,解算结果可在微秒内完成,时延有效降低。针对目标跟踪测速一体化问题,水下航行体在系统同步时刻周期性发射线性调频信号,水下信标接收基阵设计基于短时傅里叶变换/逆变换算法对信号进行时频域转换分析,能够准确地提取信号的到达时刻和多普勒频偏。水下信标基阵进而可在系统同步周期内解算每个接收信标单元相对于水下航行体的径向速度和径向距离,实现目标的跟踪测速。仿真实验表明,该方法的跟踪相对误差控制在0.2%,测速相对误差控制在0.8 m/s。湖试试验结果表明,该方法跟踪相对误差控制在5%,测速相对误差控制在0.3 m/s。

摘要：载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)是制约差分水声正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号检测性能的瓶颈性因素。本文提出了一种时频协同的新型ICI抑制方法,称为分段-单频率校正快速傅里叶变换(Partially-Single-Frequency-Corrected Fast Fourier Transform,PC-FFT)。具体而言,首先,PC-FFT在时域上以OFDM符号时长为单位,对接收信号做互不重叠的均匀划分,化快变信号为多段准静态信号;其次,在频域上对每段短信号分别在一个频点上做补偿;最后,线性加权每一段补偿短信号的傅里叶变换输出,输入差分检测器。为了确定权重和补偿频率,本文建立了以二者为变量,以最小化信号检测均方误差为目标的优化问题。在该问题中,权重与补偿频率高度耦合,致使其严重非凸。为了降低复杂度,本文设计了一种坐标轮换下降的算法,其基于特征值分解求解权重,基于梯度下降法求解补偿频率,二者交替执行直至收敛。仿真和实测水声信道的测试结果均表明,在大多普勒频偏下,相较现有的部分快速傅里叶变换(Partial Fast Fourier Transform,P-FFT)、分数快速傅里叶变换(Fractional Fast Fourier Transform,F-FFT)和分段频移快速傅里叶变换(Partially-Shifted Fast Fourier Transform,PS-FFT)等方法,PC-FFT具有更好的ICI抑制性能。具体地,当载波数为1024、多普勒因子达3.5×10^(-4)、信噪比在10~30 dB范围变化时,PC-FFT相较于PS-FFT可将均方误差降低55.08%~67.64%,而P-FFT和F-FFT几乎无法工作。