基于松弛改进FastICA算法的星基ADS-B信号分离

星基广播式自动相关监视(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,ADS-B)系统覆盖空域广,星载接收机所接收的信号信噪比低、信号间的功率差异小,ADS-B报文在接收机处的冲突更加严重,对信号分离算法提出了更高要求。针对基于负熵的快速独立成分分析(Fast Independent Component Analysis,FastICA)算法存在的局部极大值和收敛依赖于初始权值的问题,在FastICA算法中引入了松弛因子,采用松弛改进的FastICA算法对星基ADS-B信号进行分离。阐述了松弛改进FastICA算法对星载ADS-B接收机接收到的混合信号进行分离的机理,并进行了仿真实验,通过相关系数、迭代次数和误码率比较了松弛改进FastICA算法、经典FastICA算法和投影算法的性能。仿真结果表明,松弛改进FastICA算法能更有效地分离星基ADS-B混合信号。     

ADS-B接收机S模式关键算法研究及实现

分析了广播式自动相关监视(ADS-B)模式S接收机的数字信号处理算法,着重阐述了基于参考功率进行位和置信度检测、判定算法的原理。根据接收机的性能参数,提出了一种基于时域处理的置信度算法。该算法主要是利用通过对数字信号的功率幅度值进行对比,然后用一定规则分析对比结果,最终得到数据位的比特位和置信度的高低。文中还给出了置信度算法的可编程门阵列(FPGA)实现方案,采用Verilog HDL语言完成了其功能模块的设计,并进行了电路仿真、实验。实验结果表明,该算法设计合理,能够快速准确地实现ADS-B系统报头的比特位和置信度的检测及提取。     

ADS-B接收机自动测试系统的设计与实现

为实现广播式自动相关监视（ADS-B）接收机性能参数自动测试,开发设计了ADS-B接收机的自动测试系统。系统由ADS-B射频信号生成和上位机组成,采用了现场可编程门阵列（FPGA）和单片机MSP430实现ADS-B射频信号的生成;采用C#语言编写上位机程序,实现了对接收机灵敏度和接收机带宽等关键技术指标的自动测试。最后,搭建了某款ADS-B接收机的测试系统。测试结果表明,该系统测试效率高,运行稳定且易操作,可满足对ADS-B接收机的性能测试与故障检查需要。     

高灵敏度星载ADS-B信号解调算法

为提高星载自动相关广播监视系统(ADS-B)接收机的检测性能,研究了高灵敏度解调算法。利用基于匹配滤波的ADS-B信号帧头检测算法对信号准确定时和提取功率信息,该方法构建了特殊的帧头匹配脉冲序列,设计了信号控制状态机以确保在相关峰值最大处定位信号,并联合一部分数据位进行同步。利用多点加权振幅采样法提取比特信息和置信度。最后,采用基于置信度的纠错方法纠正校验错误的报文。板载验证表明,该解调算法能有效提升低信噪比条件下星载ADS-B信号的检测概率,最终接收机的灵敏度可达-95 dBm(数据包错误率5%)。     

基于DSP Builder的数字AGC设计

数字AGC(自动增益控制)是数字中频接收中的重要辅助电路。数字中频接收机中设置AGC的目的,在于使接收机的增益随着信号的强弱进行调整,或者保持接收机的输出恒定在一定范围。通过利用数字AGC技术。采用Matlab/Simulink基于模型的设计方法,算法设计和仿真使用基于Simulink的数字信号处理模型库DSPBuilder,通过硬件在回路仿真,在FPGA中实现数字AGC,下载验证结果与仿真结果到达一致。     

ADS-B射频基带一体化接收芯片的基带设计

广播式自动相关监视(ADS-B)接收机为适应不同平台,需要兼顾小型化、低功耗,低成本与高灵敏度。针对已有ADS-B接收机无法同时满足上述需求,本文创新性地提出一种ADS-B射频基带一体化芯片的基带设计。基带利用数字下变频与低通滤波解进行信号解调。采用匹配滤波算法检测帧头,基线多样点技术^[1]提取数据位和置信度。纠错模块基于置信度纠正校验错误的报文。仿真验证与后端设计表明,基带满足最小信噪比71dB,接收报文信号时功耗为9.65mW,接收芯片灵敏度可达-92dBm。     

广播式自动相关监视信号接收系统设计

针对低成本、高性能的广播式自动相关监视(ADS-B)系统的设计需求,研究了ADS-B信号接收技术。基于软件无线电技术,设计了基于1090ES模式的ADS-B信号软件接收机;利用廉价的软件无线电平台(RTL-SDR)及Matlab,对设计进行了验证,实现对民航航班ADS-B信号的实际接收。相对于传统的ADS-B接收机,结构简单,灵活性高,提高了开发效率。     

车载雷达信号接收机的数字下变频研究和实现

在车载雷达信号接收机中,由于雷达信号的中心频率远大于信号带宽,故需要通过数字下变频获取雷达的基带信号。因此,设计一种采用A/D采样芯片对雷达信号进行采样,并在FPGA中实现数字下变频的信号接收机,为满足设计要求还设计了一种基于多相滤波结构的数字下变频算法。运用Matlab对该算法进行研究和分析,并且在FPGA中进行了仿真实现,其结果表明,设计的数字下变频算法不仅能准确地得到基带信号,还可简化雷达信号接收机系统,对车载雷达信号接收机系统的进一步完善具有重要意义。     

基于FPGA IP核的中频接收与脉压设计

随着FPGA（现场可编程门阵列）在规模和性能上得到显著增强,意味着FPGA能够代替DSP或者某些专用芯片,实现数字信号处理中某些运算密集型的算法,并且能够获得更高的性能。在分析数字正交检波技术和数字脉压技术的基础上,介绍了一种基于FPGA芯片的数字中频接收机设计方案,该接收机能够实现线性调频信号的数字下变频和数字脉压功能。该设计采用FPGAIP核来实现,另外,还介绍了主要IP核的特性,并提出了一些简化方法,用以节约FPGA内部资源提高效率。     

宽带8PSK解调高速数传接收机设计

受卫星信道热噪声、多普勒、畸变影响,传统八进制相位键控(8PSK)接收机性能不佳,速率不高,较少应用于航天测控通信系统。针对这一问题,设计并实现了一种基于FPGA的航天测控系统宽带8PSK解调高速数传接收机,采用Gardner算法实现时钟恢复,利用基于最大似然估计的鉴相算法完成载波同步,并用分数间隔的并行恒模均衡算法提高接收性能。该技术已应用于某接收系统并实现了600Mb/s 8PSK信号解调,误码率在1×10-3～1×10-8之间时,解调损失与理论值不超过2dB。宽带8PSK解调高速数传接收机可为我国二代中继系统提供支持。