莱斯信道中通用PSAM帧格式的优化设计

针对莱斯信道下导频受限的载波同步系统，研究了相应的数据帧格式的推广与优化设计问题, 以提升载波同步能力。首先基于标准导频符号辅助调制(standard pilot-symbol-assisted-modulation, S-PSAM)帧格式, 设计了一种通用的PSAM(generalized PSAM, G-PSAM)帧格式, 并推导了相应的联合数据辅助与非数据辅助的克拉美罗界(data-aided & non-data-aided Cramer-Rao bound, DA&NDA CRB)及其近似形式; 接着利用近似的DA&NDA CRB和经典的控制变量法(control-variate method, CVM)对G-PSAM帧格式进行了优化, 得到了一类优化的G-PSAM(optimized G-PSAM, OG-PSAM)帧格式, 同时与S-PSAM帧格式进行了比较。仿真结果表明, 无论使用短数据包传输还是长数据包传输, 不同导频块数下的OG-PSAM帧格式都表现出优于S-PSAM帧格式的估计性能。     

基于相关鉴频器的载波同步算法

通过对整周期扩频的DS/SS系统伪码分段匹配滤波器的相关峰值与载波多普勒频差之间关系的分析,提出了一种基于分段匹配滤波器的相关鉴频算法,其频率捕获范围为0.75倍数据速率,工作上限可达1倍数据速率.通过计算机仿真对比分析了相关鉴频和四相鉴频的无噪鉴频特性和鉴频输出信噪比,给出了一种相关鉴频器和四相鉴频器的组合载波同步方案.仿真结果显示,与传统的四相鉴频器载波同步方案比较,新方案可缩短大初始频偏下载波同步过程.     

基于循环平稳特性的MIMO-OFDM符号定时和载波频率联合盲同步算法

提出了一种基于接收信号循环平稳特性(CS)的多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统符号定时和载波频率联合盲同步算法。该算法通过初始信号检测与符号定时粗同步、符号定时精同步、载波频率粗同步、载波频率精同步四个步骤完成MIMO-OFDM系统符号定时和载波同步。理论分析表明算法适用于无导频符号或训练序列、任意数目收发天线、任意分布加性平稳噪声条件下的同步。仿真结果验证了算法精度可满足MIMO-OFDM系统的符号定时和载波同步要求,并在低信噪比下性能保持稳定。     

区域性星座设计

主要讨论用中轨卫星来建立区域性卫星通信系统的星座设计方法。首先论述了低轨卫星座不适合用来建立区域性卫星通信系统 ,然后介绍了用鞭状中轨卫星链来设计区域性星座的方法 ,并给出星座参数计算与优化的步骤 ,最后给出了按照此方法得到的两种区域性星座方案的具体参数及其覆盖特性的仿真结果 ,并与玫瑰星座进行了比较 ,得出区域性中轨卫星通信系统是适合中国国情的卫星通信系统方案。     

GEO卫星辅助的LEO通信星座定位性能研究

由于存在较大的几何精度因子(GDOP)值,单独利用低轨小卫星通信星座进行用户定位存在定位精度低、定位时间长等缺点。在对造成低轨定位系统GDOP较大的原因进行理论分析的基础上,提出采用静止轨道(GEO)卫星辅助低轨卫星(LEO)进行定位的方案,并提出了相应的两种基于多普勒频移和到达时间差的定位算法,通过仿真对算法在该方案中的性能进行了评估。仿真结果表明,该方案可以有效地提高定位精度,减小定位时间,是一种实现低轨小卫星系统通信与导航定位兼容的简单而有效的方案。     

基于伪随机序列前导码的OFDM系统帧同步算法

在正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing, OFDM）系统接收端,错误估计快速傅里叶变换窗口起始点会导致OFDM帧偏差,从而造成严重的符号间干扰（inter symbol interference, ISI）以及子载波间干扰（inter carrier interference, ICI）。首先建立一个带有帧同步的OFDM系统模型,然后通过理论推导得到帧偏差对OFDM系统的影响。利用伪随机序列自身较好的相关特性,设计了一种基于伪随机序列前导码的帧同步算法,并分析了3种基于循环前缀（cyclic prefix, CP）的传统帧同步算法。通过仿真实验,结果表明所提出的基于伪随机序列前导码的帧同步算法与传统算法相比,即使在较差的信道条件下,如在较低的信噪比或存在较大的载波频率偏移（carrier frequency offset, CFO）时,其帧偏差估计结果更为准确、稳定以及节省资源。     

采用导频符号的短波OFDM同步捕获算法

分析了现有OFDM信号检测和同步捕获方案在低信噪比条件下存在的不足。针对短波信道的特点，提出了一种利用m序列作为导频符号的信号检测和同步捕获方案。方案利用时频联合估计来得到可靠的信号检测，并从导频符号估计时间和频率偏移。理论分析和仿真表明，该方案在短波信道低信噪比条件下工作性能良好。     

一种适用于低信噪比的ML载波频偏估计方法

与传统的连续导频符号设置相比,等间隔导频符号设置的最大似然载波频偏估计具有更高的估计精度,但低信噪比门限也较高。在分析导频符号位置对频偏估计范围影响的基础上,提出了一种新的基于等间隔导频符号的最大似然载波频偏估计方法,推导了该方法的频偏估计范围和低信噪比门限,并对理论分析结果进行了计算机仿真验证。结果表明当载波频率偏移介于［-0.45, 0.45］rad时,该方法可以在不增加导频开销的前提下,将低信噪比条件下的载波频偏估计精度提高近17 dB。     

一种新的低轨通信星座路由技术研究与仿真

低轨星座卫星通信系统由于卫星间的相对运动使卫星的相互可见关系不断变化,这给星上交换的路由选择带来了挑战.研究具有同轨及异轨星间链路,并具有星上交换的24/3/1 walker星座网络,将星间链路状态与星座网络的拓扑快照相结合,提出了两种路由优化方案-业务加权的路由优化方案以及基于K短路径的路由优化方案,并进行了仿真研究,得出了有用的结果.     

水声通信中多普勒频移补偿的仿真研究

在水声通信中，收发双方存在相对运动时产生的多普勒频移将严重恶化载波恢复和符号同步。因此多普勒频移补偿是水声通信的关键技术之一，并日益受到人们的重视。提出了一种全新的、适用于收发双方存在较大相对速度时的多普勒频移检测和补偿技术。同时对与之相关的模糊度函数法、数据帧插入信号的选取、信号采样率转换、插值因子的确定与插值等问题进行了研究，通过仿真试验对多普勒频移方法进行了验证，并对其性能进行了分析。     

高速低复杂度可重构L&R算法研究与实现

为满足卫星有效载荷数据传输系统高速、高可靠性的需求, 提出一种基于L&R(Luise and Reggiannini)算法的高速低复杂度可重构频偏恢复实现方案。为便于算法逻辑架构实现, 对算法的函数功能进行分解及模块化设计; 为减少乘法器资源消耗, 采用复用分解的自相关函数模块; 为提高L&R算法的精度, 对导频段自相关函数进行多段叠加。结果表明, 高速低复杂度可重构频偏恢复实现方案解调性能损失接近为0 dB, 且优化后的算法结构相比于直接结构可减少92.59%的乘法器消耗, 拆分的自相关函数功能模块具有可复用性和重构性。该算法的可工作时钟速率高达370.37 MHz, 在高速接收机中具有极高的应用价值。     

Key issues of multiple access technique for LEO satellite communication systems

The large carrier frequency shift caused by the high-speed movement of satellite (Doppler effects) and the propagation delay on the up-down link are very critical issues in an LEO satellite communication system, which affects both the selection and the implementation of a suitable access method. A Doppler based multiple access technique is used here to control the flow and an MPRMA-HS protocol is proposed for the application in LEO satellite communication systems. The extended simulation trials prove that the proposed scheme seems to be a very promising access method.     

基于频偏补偿的TDS-OFDM系统同步方法

针对TDS-OFDM系统中载波频偏对基于PN序列自相关同步算法的影响,提出采用双滑动窗互相关的时间标尺函数来进行符号同步,利用该函数可以得到很好的相关峰值且不受频率偏移的影响。载波频偏由多径信道下各主要能量径的相关峰值估计得到,该估计算法可以得到较为准确的估计值和较大的估计范围。在典型的城市信道条件下对算法进行了仿真,结果表明：在较大的频偏条件下,本文方法得到了准确的符号同步和较好的频偏估计。     

基于星座图统计的盲载波同步算法

卫星通信信号中90%以上采用相位或幅相联合调制方案,包括多进制相位键控（multiple phase shift keying,MPSK）,多进制正交幅度调制（multiple quadrature amplitude modulation,MQAM）,多进制幅相键控（multiple amplitude phase shift keying,MAPSK）等,此外短波通信、移动通信中MPSK也是最常用的信号类型之一。载波同步是信号解调中十分关键与核心的部分。针对非合作接收条件下幅相调制类信号星座图分布特性进行了深入研究,提出了一种基于星座图密度统计的载波同步算法,实现了一定信噪比条件下盲频偏消除与星座图恢复,此方案不需要预先进行调制识别,对数据量要求不高,复杂度低,抗噪性能好,可广泛应用于常规信号以及未知、猝发信号解调。仿真表明,在接近或高于解调信噪比的条件下,该方法频偏估计性能接近克拉美罗限,可应用于工程实践。     

非数据辅助的OFDM系统联合同步算法设计

研究了正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中非数据辅助的同步问题,通过对OFDM时域信号延时相关函数进行分析,设计了一种非数据辅助且具有较低复杂度的联合采样频率、载波频率及符号定时同步算法。算法根据延时相关函数以OFDM符号率为周期的周期特性,首先从延时相关函数的模中提取OFDM符号的周期标记,通过对收端和发端在相同时间内的采样点数之比进行采样频率偏差(sampling frequency offset, SFO)估计;然后通过对延时相关函数的模进行分段平均,从中提取去除循环前缀(cyclicprefix,CP)的开始时刻,从而进行符号定时同步和载波频率偏差(carrier frequency offset, CFO)估计。仿真结果表明,算法性能受累积时间长度和CP长度影响较大,而受OFDM基带调制方式影响较小;与其他同类文献相比,本文的联合同步算法具有较低复杂度和较好的性能。     

残留频偏条件下码辅助的迭代载波同步算法

LDPC编码系统,接收端在译码前需要对频偏和相差进行估计,使残留频偏和相差在译码器收敛的允许范围之内,但在低信噪比条件下,即使在收敛范围内,较大的残留频偏和相差也会对LDPC编码系统性能有明显的恶化,所以必须结合迭代译码系统,对信号的残留频偏和相差进行进一步的估计。基于EM算法推导了频偏联合相差的迭代估计算法,给出了一种简单有效的残留频偏估计方法,并以此为基础,结合LDPC迭代译码输出软信息的统计特性,提出了一种码辅助的迭代载波同步算法,仿真结果表明,只要残留频偏和相差在迭代估计器收敛范围内,提出的算法可以使LDPC编码系统的误比特率接近理想同步条件下的译码性能。     

残留频偏下LDPC-MSK系统码辅助载波同步算法

针对低信噪比条件下低密度奇偶校验码〖CD*2〗最小频移键控系统载波同步实现困难的问题,提出了一种新的码辅助载波同步算法。该算法将译码软信息分别运用到基于代价函数的载波粗同步和基于最大似然迭代的载波细同步之中,将同步器、解调器与译码器联合迭代,从而实现较理想的载波同步。理论研究和仿真结果表明,在低信噪比条件下,该算法能够在大频偏、大相偏范围内实现有效的载波同步,并以较低系统复杂度的代价,获得近似理想的系统性能。     

无线自组织通信中基于前导符号的定时同步

传统的基于自相关的和基于互相关的定时同步算法具有相关峰的旁瓣较宽或对载波频率偏移(carrier frequency offset, CFO)敏感的问题,均无法满足无线自组织通信系统对快速准确的定时同步的需求。针对这一问题,提出了一种新的基于改进互相关的定时同步算法,通过将一个长的相关器拆分为两个较短子相关器的乘积,使度量函数的主峰更加尖锐、次峰更低,理论分析了算法的抗频偏性和计算复杂度。对所提算法和传统互相关算法的蒙特卡罗仿真结果表明，在复杂度相当的前提下,所提算法在检测准确率上具有1.1 dB的性能增益,且对频偏的鲁棒性较好。