谱相关理论用于直接序列扩谱信号的检测与估计

本文论述了谱相关理论在直接序列扩谱信号的检测与估计中的应用，提出了利用谱相关函数法与集平均算法相结合的方法来实现对低信噪比直接序列扩谱信号的检测及其载频与伪码速率的估计，并利用相关处理方法来估计的伪码周期，信息码序列及伪码序列，通过计算机模拟证实了该方法的有效性。     

低信噪比长伪码直扩信号的盲估计方法

为了解决低信噪比长伪码直扩信号的盲估计难题,提出了一种长伪码直扩信号的相关矩阵累加平均结合特征分析的新方法。本方法是在已知长伪码直扩信号的扩频码周期、码速率等参数,并且信息序列不相关的前提下,将接收到的长伪码直扩信号以一随机确定值为起点进行周期分段形成连续多个观察向量,求其相关矩阵并累加平均,并实施特征分析以得到相关矩阵的特征值和信号所含主成分,由相关矩阵的特征值可以估计出信号所含的噪声方差、信号信噪比和信号分段时随机确定的起点,由主成分特征向量还可以进一步估计出观察信号的扩频码序列。本文所提出的方法充分分析和推导了长伪码直扩信号的特征结构,提出了对长伪码直扩信号盲估计的核心基础算法,该算法可以有进一步应用于长伪码直扩信号盲解扩的潜力。本文提出的方法并不象已经提出的其他算法,其对长伪码扩频信号的盲估计性能可以随着观察向量个数的增加逐步得到改善,而且该方法可以应用于任意类型的扩频码、信息码,在理论上能工作在任意强度的加性高斯白噪声环境下,并且不需要事先提取任何定时同步信息。理论分析和数值结果表明了本方法较为鲁棒不易受到噪声影响。     

多径环境下的直扩信号伪码周期估计

针对低信噪比条件下多径直接序列扩频(直扩)信号伪码周期估计的难题,拓展了先前提出的单径环境下基于信号功率谱二次处理的方法,提出了在低信噪比条件下多径环境中直扩信号的伪码周期估计的二次谱算法.该算法首先对多径直扩信号求取功率谱,然后将所得到的功率谱作为一输入信号求其第二次功率谱,所得二次功率谱将在伪码周期整数倍处出现代表信号存在的尖峰脉冲,通过对这些尖峰脉冲闻的距离进行检测就可以获得多径直扩信号伪码周期参数的检测估计.理论分析和计算机仿真结果表明:该算法可以有效地估计出多径环境下直扩信号的伪码周期,且估计性能和多径环境密切相关.     

基于二次谱的直扩信号伪码周期估计方法研究

文章采用二次功率谱法实现直接序列扩频信号(DS/SS信号)伪码周期的估计,此方法是对接收信号求得一次功率谱后再进行第二次求功率谱处理,最终得到信号的二次谱在信号伪码周期整数倍处出现一系列的尖峰脉冲,脉冲间距即为伪码周期。通过对二次谱法进行仿真实验,结果表明在较低信噪比条件下能够实现直扩信号的伪码周期估计;准确估计时所需的信噪比容限随着伪码周期的增加而逐渐降低。     

LSC-DSSS信号长短伪码盲估计

短码扩频长码加扰的直扩信号可视为特殊的长码直扩信号,将其短扩频码和长扰码作为复合码。首先通过特征值分解和酉矩阵去位置模糊实现复合码的盲估计;然后利用m序列的三阶相关函数特性识别短扩频码的类型;最后根据识别结果采用三阶相关法或延迟三阶相关法实现长短伪码的盲估计。仿真表明,复合码估计在信噪比-7.5dB以上可达到1%以下的误码率;当信噪比高于-6dB时,三阶相关法估计长短伪码本原多项式的正确率可以达到90%以上;当信噪比高于-4dB时,延迟三阶相关法估计长短伪码序列的误码率低于1%。      

基于神经网络的低信噪比直扩信号扩频码的盲估计方法

针对低信噪比直扩信号扩频码的盲估计问题,本文首先用离散卡-洛(K-L)变换的方法对直扩信号进行了研究,得出了在已知信号伪码参数的前提下对低信噪比直扩信号的伪码序列进行盲估计是可行的,并将该问题抽象为一个信号主分量提取问题.然而该K-L变换在伪码序列很长时的计算存储量和计算量都比较大,于是进一步提出了一种主分量神经网络(N. N.或Neural Networks)的解决方法,该方法充分利用了无监督N. N.的自适应主分量提取特性,能较好完成直扩信号伪码序列的盲估计,从而使直扩信号的盲解扩成为可能.理论分析和数值结果都表明本方案能工作在较低的输入信噪比条件下.     

基于特征值分解的直扩信号信息序列和伪码序列盲估计方法

本文研究了非协作扩频通信中短码直扩信号的盲解扩问题,针对现有方法在低信噪比条件下失步时间估计不准等问题,本文提出了一种改进的基于特征值分解的直扩信号信息和伪码序列盲估计方法。方法首先定义了第一类接收信号自相关矩阵,并根据其特征值分解的特点,利用矩阵特征值与失步点的关系完成信号失步点的估计,随后利用特征向量在伪码序列未知的情况下估计出信息序列。失步点估计完成以后,再利用第二类接收信号自相关矩阵的特征向量实现伪码序列的盲估计。实验结果表明方法具有估计精度高、稳定性好、抗噪性能强的优点。      

基于奇异值分解的直扩信号伪码序列及信息序列盲估计方法

针对非合作扩频通信中直扩信号伪码序列的盲估计问题,在已知码片速率和伪码周期的前提下,该文提出一种基于奇异值分解的直扩信号伪码序列及信息序列的盲估计方法。该方法对接收信号构成的观测矩阵进行奇异值分解,通过左奇异向量实现伪码序列估计的盲估计。同时,通过右奇异向量可以在信号序列未同步和伪码序列未知的情况下实现信息序列的盲估计。仿真实验结果表明该算法具有精确度高、稳定性高、计算量小和观测时间短等优点。     

非周期长码直扩信号同步及伪码序列盲估计

非合作直接序列扩频系统中伪随机码的估计与同步是正确获取信息的关键。现有的研究成果多集中在短码或周期长码直扩信号的解扩,该文针对无伪码先验知识条件下NPLC-DSSS信号的失步时间估计问题,提出一种基于相关矩阵元素分布建模的方法,该方法以信息码宽分段的信号构建自相关矩阵,并以该矩阵的Frobenius 范数与失步时间之间的对应关系,实现NPLC-DSSS信号失步时间的精确估计。在此基础上,通过引入判决辅助思想构建了循环迭代结构实现了NPLC-DSSS信号伪码序列的盲估计。最后,推导了该伪码序列盲估计问题的Cramer-Rao理论界。数值分析结果表明,文中所述算法在相同的信噪比和数据量条件下具有更好的估计精度,且对伪码的估计性能接近理论界。     

非周期长码直扩信号同步及伪码序列盲估计

非合作直接序列扩频系统中伪随机码的估计与同步是正确获取信息的关键.现有的研究成果多集中在短码或周期长码直扩信号的解扩,该文针对无伪码先验知识条件下NPLC-DSSS信号的失步时间估计问题,提出一种基于相关矩阵元素分布建模的方法,该方法以信息码宽分段的信号构建自相关矩阵,并以该矩阵的Frobenius范数与失步时间之间的对应关系,实现NPLC-DSSS信号失步时间的精确估计.在此基础上,通过引入判决辅助思想构建了循环迭代结构实现了NPLC-DSSS信号伪码序列的盲估计.最后,推导了该伪码序列盲估计问题的Cramer-Rao理论界.数值分析结果表明,文中所述算法在相同的信噪比和数据量条件下具有更好的估计精度,且对伪码的估计性能接近理论界.     

一种负信噪比下超宽带信号检测的新方法

提出了利用分段相关平均法进行极低信噪比下窄脉冲检测的新方法,并讨论了该方法的理论极限性能和算法增益原理。理论分析和仿真表明本算法能检测SNR为-12dB的超宽带信号。为了获得更低的检测SNR,又采用小波变换对信号进行消噪,接着再进行分段相关平均的方法,使可检测SNR达到-17dB。     

SNR Estimation in OFDM System by the Correlation of Decision Feedback Signal

In the channel-varying environment, it is very important to estimate the signal to noise ratio (SNR) of received signal and to transmit the signal effectively for the modern communication system. The performance of existing non-data-aided SNR estimation methods are substantially degraded for high level modulation scheme such as M-ary amplitude and phase shift keying or quadrature amplitude modulation. In this paper, we propose a SNR estimation method which uses zero point auto-correlation of received signal per block and auto/cross-correlation of decision feedback signal in orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system. Proposed method can be studied into two types; Type 1 can estimate SNR by zero point auto-correlation of decision feedback signal based on the second moment property. Type 2 uses both zero point auto-correlation and cross-correlation based on the fourth moment property. In block-by-block reception of OFDM system, these two SNR estimation methods can be possible for the practical implementation due to correlation based the estimation method and they show more stable estimation performance than the previous SNR estimation methods. Also, we mathematically derive the SNR estimation expression according to computational difference of auto/cross-correlation. Finally, Monte Carlo simulations are used to verify the proposed method.     

雪崩光电二极管电外差混频技术及其参量优化

雪崩光电二极管(APD)具有频响宽、灵敏度高的优点,在激光测距中有重要应用.为了分析APD电外差混频技术对系统信噪比的影响,建立了APD的数学模型,仿真分析了偏置电压直流分量与信噪比的关系,以及APD击穿电压变化时对信噪比的影响.结果表明,APD电外差混频技术会降低APD输出信号的信噪比,但它降低了后续电路处理带宽,有利于系统整体信噪比的提升;当APD输入光信号较微弱时,采用电外差混频技术,可有效提高系统整体的信噪比.     

SIMO信道中基于奇异值分解的盲信噪比估计算法

信噪比（SNR）是现代通信信号处理中一个重要参数,许多算法需要它作为先验信息以获取最佳估计性能。针对单输入多输出（SIMO）系统的信噪比估计问题,本文提出了一种盲信噪比估计算法。该算法利用多路信号协方差矩阵的奇异值分解（SVD）,通过计算矩阵的最大特征值实现各路信号信噪比估计。该算法无需知道信号的先验信息,能够对加性高斯白噪声信道（AWGN）和多径信道下常用的数字调制信号进行信噪比估计。仿真结果表明该算法具有良好的估计性能。与单路信号中基于SVD信噪比估计算法相比,该算法无需估计信号空间与噪声空间维数,提高了估计精度,同时大大减小计算复杂度。      

新型机载多脉冲激光雷达目标信号模拟器

研制多脉冲激光雷达目标信号模拟器,用以评估回波数字信号处理算法及其实现平台的性能。首先,介绍了目标信号的主要组成以及回波信噪比的两种定义。接着,基于激光雷达方程及1.064μm激光器的辐射激光的光电接收实验,获取信号波形并对目标回波信号组成进行分析,结合空中目标的回波脉冲展宽建立了机载脉冲激光雷达目标回波信号模型。之后,提出了依据电压信噪比产生回波观测信号的方法。最后,给出了基于"FPGA+高速D/A+USB2.0数据传输"的目标信号模拟器软硬件实现,可为回波信号处理器提供信噪比为1-9的静、动目标回波及主波信号。     

卫星导航信号异常对信噪比的影响

研究了卫星导航信号异常对导航接收机信噪比的影响。根据卫星导航异常信号3个2OS(Second-Order Step)模型,即TMA(ThreatModelA)、TMB(Threat Model B)和TMC(Threat Model C),分析了其相关峰特性,然后推导得到了3个模型下异常导航信号信噪比与正常信号信噪比之差,并在模型参数取值范围内进行了数值分析。结果表明,TMA模型信号异常会造成信噪比损失,而TMB和TMC模型信号异常在某些情况下则对信噪比有增强作用,因此信噪比不能作为2OS模型卫星导航信号异常的监测手段。     

低信噪比下突发通信的同步检测

针对低信噪比下突发通信系统的同步检测问题,提出了一种利用接收信号平均信噪比和瞬时信噪比设置动态检测门限的同步方法,实现了信号检测门限的设置与信号脉冲出现时刻噪声能量的自适应匹配,提高了低信噪比下同步检测概率。计算机仿真表明在同步序列长度为63时,信号的有效检测工作信噪比可以降低到-5 dB。该方法适合于低信噪比下运动平台间的突发通信系统。     

雷达脉冲信号检测及参数估计新方法

基于信号包络的信号检测是从信号与噪声能量差异的角度来区分两者,因此在信噪比较低的情况下包络检测效果不好。针对这个问题,提出利用信号的特征值——奇异谱斜率来区分信号和噪声,并从脉冲宽度角度来检测信号。在低信噪比环境中该方法可以有效地检测脉冲信号的有无,而在较高信噪比时该方法可以估计脉冲信号的到达时间和脉冲宽度。仿真试验证明了新方法在信号检测和参数估计方面的优越性。     

基于SOA交叉增益调制的2.5Gbit/s NRZ码 全光波长转换实验研究

基于SOA交叉增益调制效应(XGM)进行了2.5Gbit/s 31位非归零(NRZ)伪随机码的全光波长转换实验,分析了该方案下转换信号的消光比、信噪比、平均功率与输入连续光、信号光功率、波长的关系.实验中转换信号的光信噪比可达40dB以上,消光比和信噪比均大于10dB,符合ITU-T G.691标准.信号波长向下转换间距可达60nm,是目前基于SOA中的XGM效应进行波长转换获得的最大的波长间距.     

采样时钟抖动在弱光信号检测中的影响分析

信号采样是弱光信号检测的关键技术环节,由于采样时钟抖动引起的采样信号的输出误差会影响后续的信号检测和处理。为此,分析了输入光信号为近高斯分布波形时由时钟抖动引起的采样误差,推导出了采样输出的信噪比损失公式,讨论了采样带宽、输入信噪比以及信号脉宽对输出信噪比损失的影响,最后以取样积分检测技术为对象,计算了在不同累积次数的条件下采样抖动对取样积分检测性能的影响,对弱光信号检测中的采样时钟选取具有一定的指导意义。