卫星CDMA基带信号的大频偏估计算法

在卫星移动通信中，多普勒频偏是一个不能忽视的消极因素。随着多普勒频偏的增大，信道状况无法长时间保持平稳，伪码的完整相关已经不能满足信道估计的要求。针对大频偏卫星CDMA信号的基带接收，提出了一种利用“部分相关”算法进行频偏估计的思路。通过“部分相关”处理，在保证系统噪声性能的同时，扩大了基带接收处理过程所允许的频率偏差范围。该方法可以广泛用于大频偏下扩频系统的频偏估计。对该方法进行了性能分析和计算机仿真，结果表明“部分相关”方法可以得到良好的系统性能。     

大频偏下直接序列扩频系统的码捕获技术

关于大频偏下直接序列扩频系统的码捕获,一般的处理方法是在直扩信号中引入导频信号,接收端通过对导频信号的处理进行频偏估计,并消除频偏对PN码相关值的影响(典型的有“全球星”卫星移动通信系统)。然而,依据现代军事通信低截获、低检测性的要求,这种插入导频法已不再适用于军事通信。为解决此问题,文章介绍了直接序列扩频系统的一种新型码捕获技术即利用FFT消除频偏对PN码相关值影响的串并相关捕获,并进一步深入、具体的分析了这种捕获系统的原理,研究了此种捕获算法在加性高斯白噪声信道条件下的性能。     

地空测控链路OFDM信道估计

针对无人飞行器大动态运动特点,提出利用地空测控窄带扩频链路的信道估计,辅助OFDM传输方式的下行宽带链路进行信道估计的方法。基于OFDM信道估计基带模型,设计了奇偶OFDM符号分组交错导频插入方式,设计了基于窄带链路多普勒频偏、多径时延信道估计的宽带链路信道估计算法。在大多普勒与多径传输信道下对算法误码率性能进行了仿真,验证了下行宽带链路具有较强的抗大多普勒、抗多径衰落的性能。     

卫星信道下低速扩频信号的快速同步

提出一种适合于卫星信道下低速扩频信号的快速同步方案。在高速时钟的驱动下,利用抽头数远小于扩频码长的匹配滤波器实现扩频信号的快速捕获;扩频码同步后先利用部分相关值对大载波频差进行初步估计,估计范围可接近符号率;然后再利用全相关值对剩余小频差进行精确的估计;最后利用锁相环实现载波的跟踪。计算结果和仿真结果表明,该方案是切实可行的。     

抗多普勒频偏的Ka波段CDMA卫星通信系统

提出了一种双信道的直扩CDMA系统,应用于低轨道卫星的Ka波段通信中。该系统的特点是完全消除了多普勒频偏的影响,不需要本地载波恢复电路,提高了传输率,减小了系统的复杂度。CDMA系统中的每路用户拥有I、Q两路信道,不同信道用正交的PN短码调制。不同用户间用不同的Walsh码来区分。接收端利用导频信号代替本地载波来解调,由于导频信号和用户信号在传播过程中遭受的多普勒频偏完全相同,因此可以完全消除多普勒的影响。     

卫星移动通信中利用Chirp信号进行时频同步的算法

卫星移动通信中信号受到多普勒效应和阴影衰落效应的影响,导致信号变化快且很微弱,对系统接收性能影响很大.提出一种用于卫星移动通信终端下行链路时频同步新算法.根据本地扫频信号与接收Chirp信号相关后峰值频率变化规律来进行定时捕获,同时实现了频偏估计.通过仿真和分析,给出了不同信噪比环境下,利用Chirp信号进行定时捕获和频偏估计的性能.结果表明,在阴影衰落导致的信噪比很低和高速移动导致的多普勒频偏的情况下,定时捕获性能优越,频偏估计性能很好地满足系统要求.     

OFDM移动通信系统中的最大多普勒估计

提出了一种基于信道估计自相关函数的多普勒频移估计算法.在OFDM符号数据段前插入正交可变扩频因子(OVSF)序列,求出时域的信道冲激响应,利用信道冲激响应的自相关实现多普勒频移估计.仿真结果表明,该算法可以在较大多普勒频移范围内有效地估计出多普勒频移.     

低轨星DSSS信号快速捕获技术研究

本文介绍了一种基于非相干的低轨星直接扩频信号快速捕获技术。低轨星高速运动所带来的大多普勒频偏成为制约传统捕获方法的主要因素，导致捕获性能严重恶化，同时低轨星快速的过境时间要求加快信号捕获速度。部分匹配滤波器可在时域快速完成码相位搜索，快速傅里叶变换可在频域完成多普勒频移搜索。相比传统捕获方法，部分匹配滤波器结合快速傅里叶变换的捕获方法可快速完成大范围多普勒频偏搜索，为低轨卫星直扩导航信号的接收提供支撑。     

长时延环境下多普勒频偏估计与补偿技术

长时延信道模型中相对多普勒频偏比一般的无线信道要大若干个数量级.典型的长时延信道有:水声信道,卫星通信信道等.水声信道中多普勒频偏不仅表现在频域上,还表现在时域上的压缩和扩展.文中对水声OFDM系统中宽带多普勒频偏提出了估计与补偿算法,可以有效消除宽带多普勒频偏的影响.     

高动态短时突发扩频信号的快速捕获

针对低信噪比和大多普勒频移环境下,短帧突发直接序列扩频通信系统要求在短时间内以很低虚警和漏警概率捕获信号这一难题,设计了仅使用独特码的短时突发扩频信号帧结构,在接收端将扩频码与独特码作为一个复合扩频码看待,提出了基于FFT的高动态突发信号捕获方法,可同时快速完成突发信号检测、扩频码捕获、频偏估计、帧同步检测和位定时捕获等任务。仿真结果表明:该算法能有效消除多普勒频移对短时突发扩频信号捕获性能的影响。     

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。     

基于谱线平移的低信噪比高动态信号多普勒频偏捕获算法

针对低信噪比高动态信号的载波频偏捕获提出了一种新的算法即谱线平移算法.首先,介绍了现有的大载波频偏捕获技术,分析了其不能适应高动态信号捕获的原因;其次,分析了载波频偏及其变化率对载波频偏捕获的影响,主要考虑多普勒频移变化率对信号捕获的影响,它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次数,在此基础上,提出并研究了适应低信噪比高动态信号大载波频偏捕获的谱线平移算法,并对算法进行了性能仿真,表明其具有2 ～3dB的改善增益,与最大似然算法相比具有绝对优势.     

5G卫星通信系统频偏估计算法

卫星通信系统中存在的大的多普勒频偏严重影响着系统的性能.为了提高频偏估计的性能,基于5G NR帧结构和同步信号,提出新的利用级联积分梳状(Cascaded Integrator Comb,CIC)滤波器插值的小数倍频偏估计算法.该算法分两步实现小数倍频偏估计:首先,利用结构简单、运算快速的CIC滤波器对接收主同步序列(...     

一种改进的高动态QPSK信号解调算法

正交相移键控(QPSK)调制解调方式广泛应用于深空通信、数字卫星通信等高速系统中,高动态QPSK信号具有较大的多普勒载波频偏,针对现有的解调算法对QPSK信号频偏估计范围小、精度较低等问题,提出了一种改进的高动态QPSK信号解调算法。该算法利用基于Zoom-FFT的Quinn频率估计算法对载波频偏进行估计,将频偏估计分为粗估计和精估计两个过程,对估计所得频偏进行补偿后利用Costas环完成载波同步。在MATLAB中对算法进行了仿真,仿真结果表明,该算法能够实现对高动态大频偏QPSK信号的有效捕获,与传统的解调方式相比,该算法对载波频偏的估计范围更大,且具有更高的频偏估计精度和更好的误码性能。     

低轨卫星直扩通信系统快速码捕获算法的设计

直接序列扩频用于低轨卫星通信可以解决抗敌意干扰问题,但多普勒频移下码捕获是需要解决的关键技术。基于离散时间信号处理分析了多普勒频差对码捕获性能的影响,给出部分匹配滤波器与FFT结合的码捕获算法原理。针对大频差、长地址码直扩系统的快速码捕获问题,提出了一种二次部分匹配滤波器与FFT结合算法的实现方案,在考虑捕获性能与实现复杂度之间的折衷上,具有很强的灵活性。     

星载AIS信号的频偏估计

星载自动识别系统(AIS)中信号存在严重的多普勒频偏,影响信号的正确解调,而传统的基于快速傅里叶变换(FFT)的频偏估计算法其估计范围无法满足需要.为此,提出了一种改进的自相关-FFT频偏估计算法,通过构造辅助函数以确定信号频偏的正负号,在此基础上对基于FFT的频偏估计算法进行改进,从而扩大频偏估计范围,实现对大的多普勒频移的估计.仿真和实验结果均表明,改进算法的频偏估计范围扩大为原来的2倍,具有很高的估计精度,十分接近修正后的克拉美罗界,且算法简单、易于实现.     

A high-efficiency frequency synchronization scheme for low Earth orbit satellite communications based on dynamic game theory

The rapid development of satellite internet networks has given rise to a new vision for the sixth generation of networking technology. However, the Doppler effect is relatively serious in satellite internet networks because a satellite moves quickly relative to a ground terminal. Therefore, there is an urgent need to study intelligent and dynamic synchronization methods to solve the problem of the rapidly changing Doppler frequency offset. Traditional methods do not consider the impact of spatial changes and typically focus on enhancing the estimation range or accuracy. We analyze various scenarios under phased array beam hopping and establish constraints between the terminal location, satellite ephemeris, subsatellite point track, elevation angle, and carrier frequency offset. We introduce dynamic game theory into frequency synchronization to optimize multiple Doppler estimation performance under rapidly changing channel conditions. We take the combination of carrier frequency offset estimation algorithm strategies at the current moment as the game entity. Simulation results demonstrate that the proposed method can achieve an estimation accuracy of 100 Hz and an estimation range of ±800 kHz. During the onboard test, the probability of achieving complete synchronization (when the synchronization success rate is 1) is 0.65, which is much higher than the 0.15 of the single method.     

一种新的扩频信号信噪比估计算法

对经典扩频信号信噪比(SNR)估计算法进行分析,提出了一种新的适用于扩频通信系统中频扩频信号信噪比估计算法。该算法在时域估计信号总功率,频域估计噪声功率,时频结合估计出中频扩频信号SNR。在加性高斯白噪声(AWGN)信道下,Matlab仿真结果表明该算法估计精度高,估计范围广及估计下限低。     

Mobile direct-sequence spread-spectrum underwater acoustic communication based on improved differential energy detector

A Doppler estimation method based on the structural features of spread spectrum signal was proposed,which could achieve real-time Doppler estimation for received spread spectrum signals by energy detecting the result of matching correlation calculation of adjacent received spreading symbols.In addition,this method made full use of the spread spectrum processing gain and could do Doppler estimation under low SNR condition.Improved differential energy detector was further proposed,which can effectively deal with the rapid carrier phase fluctuation interference caused by Doppler effect and time-varying multi-path interference by detecting the output energy of two correlators.Simulation verified the robustness of improved differential energy detector algorithm and the Doppler estimation method based on spread spectrum signal.At-sea data shows that improved differential energy detector combined with the proposed Doppler estimation method can achieve low bit error rate communication for direct-sequence spread spectrum underwater acoustic communication with large time-varying Doppler interference when SNR is ?10 dB.     

一种面向水下移动通信的组合差分扩频水声通信方法

针对水下移动平台(AUVs)直接序列扩频(DSSS)水声通信过程中大多普勒时变带来的频偏及载波相位跳变问题,该文提出一种组合差分扩频通信方法。该方法设计一种2维组合差分(TCD)扩频帧结构,接收端通过对重复码时域加窗相关实现时变多普勒粗估计;接收端提出一种频率压缩-能量接收器(FC-ED),通过采用能量检测接收器提高接收端处理多普勒容限,使用频率压缩法多频点压缩处理进一步提高系统鲁棒性,实现扩频码识别映射解码;最后提出一种组合差分算法,实现2维组合扩频间的极性差分解码,在能量接收映射解码基础上引入极性调制,进一步提高频谱利用率。经理论及仿真试验分析,该方法具备一定的抗时变多普勒能力,在恒加速度相对运动–8 dB信噪比条件下误码率小于10–2。