5G低轨卫星移动通信系统多普勒频偏估计算法

随着卫星移动通信系统近些年来的快速发展,高传输速率、广泛覆盖范围、较低的传输时延以及较强灵活性是新一代的5G低轨(LEO)卫星移动通信系统发展的要求,但是由于低轨卫星移动速度很快,产生的较大的多普勒频移。通过建立使用5G候选波形滤波的正交频分复用技术(F-OFDM)的新型低轨卫星移动通信系统,针对该新型系统设计一种新的多普勒频偏估计方法,首先借助卫星轨道的多普勒特性来计算整数多普勒频偏,第二步借助F-OFDM资源块中的导频信息来估计精确的多普勒频移。主要完成了5G低轨卫星移动通信系统模型的建立与算法在系统中的仿真来验证其实际性能,经过仿真可以得到,本算法与同类算法相比计算复杂度低且精度较高。     

低复杂度的时域同步OFDM信号检测算法

构造一种在所有正交频分复用(OFDM)符号中使用同一PN序列作为保护间隔的时域同步OFDM信号格式,提出一种基于快速傅里叶变换的PN码干扰消除和信号检测算法,该算法不使用FIR均衡技术,复杂度低,仅与常规CP-OFDM信号检测算法的复杂度相当,但由于引入了部分保护间隔内的噪声,因此BER性能不如CP-OFDM系统。仿真结果表明,在典型的双径短波信道中,两者的BER性能差距小于0.1 dB,在信道时域扩展较大的四径短波信道中,两者的BER性能差距小于1 dB。     

基于FPGA的差分跳频信号产生电路研究

为提高跳频通信的抗干扰能力，设计一个基于FPGA差分跳频信号的产生电路，首先提出差分跳频通信机理，然后提出基于FPGA差分跳频信号电路实现的技术过程，设计差分跳频信号产生的关键模块，最后实现差分跳频信号的产生。以此完成基于FPGA差分跳频信号产生电路的实现。通过解调后的传输数据与初始设置的传输数据做对比，结果表明，此次基于FPGA差分跳频信号产生电路正确实现，研究为后续进一步提高跳频通信的抗干扰能力具备一定的借鉴意义。     

基于深度神经网络降低OFDM系统立方度量方法

针对正交频分复用信号包络波动过大的缺点,提出了利用深度神经网络降低正交频分复用系统立方度量从而减少信号包络波动的方法.仿真表明,提出的方法能够灵活控制信号包络波动大小和误比特率性能;与已有算法相比,深度神经网络算法具有更好的立方度量抑制性能,并且算法执行时间大幅降低.因此,提出的深度神经网络算法更有希望应用于实际通信系统,满足系统对于实时性的要求.     

基于FPGA的ARM与CAN控制器的接口设计与实现

卫星姿轨控系统CAN总线的设计与实现是基于CAN总线的卫星控制系统实现的关键技术之一;本文分析了ARM处理器AT91 RM920.和CAN控制器SJA100.的接口信号及时序,设计了基于现场可编程门阵列FPGA的ARM处理器与CAN控制器之间的接口电路,并给出了详细的软硬件实现方法,最后,在卫星姿轨控下位机原理样机中实现了该接口方案;测试结果表明,该接口能够实现CAN总线在不同波特率下的通信,性能可靠,扩展性强,满足了姿轨控计算机两路CAN总线冗余备份的要求,为其它系列处理器外扩地址数据线复用接口提供了参考.     

基于DSP + FPGA的PMSM控制系统设计与实现

面向低轨卫星载荷测试中可灵活配置和小体积宽带信号模拟的需求,采用了AD9361和Zynq-7000构成了信号模拟系统,AD9361射频捷变芯片具有宽带、小型化特点,基于SOC架构设计的Zynq-7000运行Linux操作系统,可完成低轨卫星轨道的位置、速度以及卫星接收信号的多普勒值计算,Zynq-7000通过寄存器实现对AD9361射频捷变芯片参数配置,同时将接收信号多普勒值计算结果通过AXI总线实时设置AD9361射频捷变参数可实现70MHz至6GHz低轨卫星载荷接收信号的模拟。论文给出了基于Zynq-7000芯片Linux操作系统下实时轨道参数和信号参数计算的流程和结果,测试了AD9361射频捷变芯片模拟生成的低轨卫星载荷接收信号性能参数。     

基于OFDM符号特征的干扰抑制与盲波束形成方法

为了抑制L波段数字航空通信系统1正交频分复用接收机中的测距机脉冲干扰信号的影响,提出基于正交频分复用符号特征的盲波束形成方法.阵列天线接收的数据首先经正交投影抑制测距机干扰,然后根据正交频分复用符号中循环前缀的延迟重复特征,将波束形成的权值求解问题转化为瑞利商的最大化问题,通过对延迟协方差矩阵的特征值分解获得阵列天线的波束形成权矢量,不需要预先知道期望信号的来向信息.仿真结果表明:所提出方法能够将波束主瓣对准期望信号来向,同时在干扰信号来向上形成深零陷,从而提高阵列输出端信噪比.所提出方法在低信噪比环境下波束形成性能优于内积最大化方法,随着信噪比增大,两种方法波束形成的性能逐渐接近.     

一种新的OFDMA系统上行同步的联合估算方法

正交频分复用多址接入（OFDMA）是以正交频分复用技术（OFDM）为基础的多用户接入技术,作为IEEE802．16e的主流技术,必将推动整个蜂窝移动通信的发展。在OFDMA系统中,同步误差对系统性能具有重要的影响,不仅仅会破坏子载波之间的正交性,造成信道间干扰（ICI）和符号间干扰（ISI）,而且还会引人多址干扰（MAI）。为了最大限度地消除同步误差对通信系统性能的影响,文中提出一种时域新型同步算法,对多用户OFDMA系统上行的时偏和频偏进行联合估计。分析与仿真结果表明,该方法同步精度优于传统的单独考虑频偏或者时偏的估计方法,且在与传统估计方法保持相同性能时还保持了较低的复杂度,有效地提高了系统性能。     

适用于NC-OFDM系统的频偏估计算法

针对非连续正交频分复用(NC-OFDM)系统中频率同步的干扰问题,提出一种利用Zadoff-Chu变换矩阵的频偏估计算法。发送机的Zadoff-Chu矩阵变换模块将信号转换为恒定包络,接收机通过最小化2个相邻接收NC-OFDM符号中相同子载波的能量差获得频偏估 计,将频率补偿接收信号与Zadoff-Chu逆矩阵相乘,恢复出原始发送信号。仿真结果表明,该算法比其他算法有更好的误码率性能。     

一种新的 OFDMA 系统上行同步的联合估算方法

正交频分复用多址接入(OFDMA)是以正交频分复用技术(OFDM)为基础的多用户接入技术,作为 IEEE802.16e的主流技术,必将推动整个蜂窝移动通信的发展.在 OFDMA 系统中,同步误差对系统性能具有重要的影响,不仅仅会破坏子载波之间的正交性,造成信道间干扰(ICI)和符号间干扰(ISI),而且还会引入多址干扰(MAI).为了最大限度地消除同步误差对通信系统性能的影响,文中提出一种时域新型同步算法,对多用户 OFDMA 系统上行的时偏和频偏进行联合估计.分析与仿真结果表明,该方法同步精度优于传统的单独考虑频偏或者时偏的估计方法,且在与传统估计方法保持相同性能时还保持了较低的复杂度,有效地提高了系统性能.     

基于GEO的低轨航天器星间通信链路控制系统设计

目前提出的低轨航天器星间通信链路控制系统控制速率低,导致俯仰角和方位角响应能力差,角速度、角加速度、角度指向的误差较大。针对上述问题,基于GEO设计一种新的低轨航天器星间通信链路控制系统,分析低轨航天器星间通信链路,利用星间信号发射器、信号接收传感器、发射天线、接收天线和高增益天线,确定数据编码,确定数据传输方式。分别设计星地链路协议控制程序和星间链路协议控制程序,实现协议之间的控制。实验结果表明,基于GEO的低轨航天器星间通信链路控制系统控制速率高,具有较强的响应能力,控制参数鲁棒性强,能够有效降低角速度、角加速度、角度指向的误差。     

卫星移动通信信号处理同步技术研究

卫星移动通信信号处理同步技术很大程度上决定了通信的质量。针对卫星移动通信系统中突发信号符号长度短、独特码少的特点,对传统的基于最大似然准则线性相位内插相位估计算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法进行了研究,进行了线性相位内插算法和二次插值快速傅立叶变换频偏估计算法机理分析;根据噪声平均化原则,提出了一种低导频段数据情况下改进的线性相位内插算法;利用数据段信息和导频段信息整体做频偏估计的方法,提高了导频段个数较少情况下的频偏估计精度;仿真与试验结果表明：改进的线性相位内插算法比传统算法相位同步性能更高,利用整帧数据做频偏估计精度更高,并满足卫星移动通信终端信号处理的要求。     

面向移动通信网的蓝牙加密语音同步研究

在蓝牙终端嵌入加密模块，可以实现语音在手机和移动通信网的安全传输，针对蓝牙加密语音同步问题，通过正弦信号时域特征提取，利用波形码本的可透传性，设计了初始同步头和周期同步头，提出了语音初始同步建立方案和语音同步检测恢复方案。仿真实验及分析表明，方案具有较小时间开销和计算开销，能够有效实现初始同步、同步检测及恢复。     

基于北斗卫星通信的航天测控频段故障诊断系统设计

针对传统航天测控频段故障诊断方法受到信息传输时延影响而导致诊断精准度低的问题,提出基于北斗卫星通信的航天测控频段故障诊断系统设计;硬件结构设计了判断故障类型的波头信号检测模块;通过地面接收机接收卫星发出的微弱信号,计算本机晶振脉冲数,以此修改北斗卫星通信数据;利用北斗授时模块,保证了输出时间的准确性,避免了延迟问题;软件部分用逻辑推理设计航天测控频段故障诊断流程,并使用北斗卫星诊断技术,纠正误差;由实验结果可知,该系统信号线松动脉冲信号诊断结果与实际情况一致,陀螺输出角度量漂移与实际值一致,误差为0,具有精准诊断结果.     

基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计

为缩小预警监测指标与测试指标之间的数值差,实现对气象灾害现象的准确监测,设计基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统。在中心站体系内建立自动监测站局域网络,按照实际响应需求,连接影像显示模块与预警、响应模块,完成监测预警系统主站部分的设计。求解遥感影像数据集,根据卫星信息堆叠系数求解结果,定义核函数任务映射表达式,实现基于卫星遥感技术的气象灾害监测信息处理。建立数据库模型,通过分析中间件性能需求的方式,确定监测数据的XML同步处理结果,完成数据库同步中间件的搭建,结合相关设备元件,实现基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计。实验结果表明,卫星遥感及数据库同步处理技术可以有效控制预警监测指标与测试指标之间的数值差,其最大取值结果不超过0.26,符合精准监测气象灾害现象的应用需求。     

电子互感与同步技术在电力系统网络安全传输中的研究

随着信息技术的快速发展,同步技术与电子式互感器技术在电力系统安全传输中得到了比较广泛的应用。和传统应用的电肱式互感器相比,电子式互感器具有一系列新的优异特性,如数字化、绝缘性好、体积小、频带宽、重量轻等优点。特别是光纤数字通信技术和同步技术在电子式互感器中的应用大大提高了其通信的质量和信息安全传输保障,其研究具有重要的现实意义和经济价值。     

一种基于LoRa技术的无人机数传模块设计

设计了一种基于LoRa技术的无线数传模块,该模块以SX1278为射频芯片,STM32H743为主控芯片。针对LoRa的半双工通信,设计了一种同步时分数据收发机制,实现远距离实时双向通信。同时提出了模块自适应发射功率的方法,实现了模块功耗的降低。实测结果显示,模块发射功率为17 dBm,功耗为287.1 mW,模块可靠通信距离达4.6 km,模块重量小于3 g。     

基于无线数传模块的无人机通信系统设计

为提高无人机飞行的距离,设计了利用无线数传模块作为载体的通信系统;该系统分为下位机模块和上位机模块两部分,其中下位机模块主要处理遥控器控制信息和RTCA格式差分GPS信息并提出了一种同时传输这两种信息的数据格式;上位机模块则分别获取这两种信息用于得到高定位精度GPS数据和控制舵机;试飞实验表明,与传统的利用无线电发射机和接收机传输相比,该系统不仅能突破无线电通信距离的限制,还能有效消除外界电磁场对无线电信号的干扰。     

LEO卫星通信系统中信道分配策略仿真

切换是LEO卫星移动通信系统中移动性管理的一个重要组成部分。LEO切换中的信道分配一般采用保护信道和各种排队方法相结合的策略。研究了多业务条件下LEO卫星通信系统越区切换中的信道分配策略，根据数据业务和话音业务的特点，提出了适用于LEO卫星通信系统的保护信道和强占优先相结合的信道分配策略。建立了一个简单而有效的LEO卫星通信系统切换模型，将新策略与传统的保护信道策略进行比较，仿真结果表明新策略以略微增加数据时延为代价换取了话音业务各项性能的极大改善。