低载噪比下P码接收精频测量新算法及性能分析

GPS信号的P码码速率是C/A码的10倍,所以捕获时搜索相同时长的码相位需要做10倍点数的相关运算,相关运算通常用频域FFT实现,而硬件平台对FFT点数的限制使捕获得到的多普勒频率估计误差很大,因此C/A码的各种精频测量方法不能适用于低载噪比下的P码接收.本文针对P码的特性,在利用DFT相位差估计信号频率的基础上,提出了一种低载噪比下P码接收精频测量的新算法--差分相干法,并从理论和蒙特卡罗仿真两方面分析、比较了该算法与传统算法的性能,证明了本文算法能够兼顾接收机系统的实时性和精频测量精度的要求.     

FFT与循环卷积相结合的GPS信号C/A码相位测量算法

提出了一种将FFT与循环卷积相结合的算法,可以快速高精度测量GPS信号的C/A码相位。算法的主要思想是在较低的采样频率下用FFT法对GPS信号C/A码相位进行粗测,然后用循环卷积法在更高的采样频率下根据粗测结果进行细测,从而以较低的计算量实现对GPS信号的C/A码相位高精度测量。该算法主要应用于辅助式卫星定位接收机的开发和高精度扩频测距等领域。     

GPS信号快速捕获技术研究及仿真

为提高GPS信号的捕获速度,研究了基于快速傅里叶变换的并行码相位快速捕获技术,在原算法的基础上进行了二级处理,对频率细化从而减小了相关值衰减,使其更适用于工程应用。采用该技术在频域计算输入信号与本地信号的相关值,并得到相关峰值所对应的载波频率和码相位。Matlab仿真结果表明,该技术可以成功的捕获GPS卫星的C/A码信号并减少运算量,乘法和加法的运算次数是传统顺序搜索算法的0.112 3%和0.215 7%,有效的缩短了信号捕获时间。     

GNSS改进型平均相关捕获技术和Simulink仿真

为了缩短全球导航卫星系统(GNSS)接收机开机时间,减少运算量对计算机性能的要求,对传统并行码相位捕获方法进行了改进,提出了改进型平均相关捕获方法用于进行基带信号捕获。此方法是对中频信号进行二次平均分组采样以减少傅里叶变换点数,进而达到减少运算量的目的,并且改进了传统的并行码相位捕获方法框架,进行码相位和载波捕获。利用Matlab/Simulink作为仿真平台对实际GNSS采集信号进行捕获仿真,证明了改进型捕获算法可降低运算量,缩短42%的捕获时间,虽存在0.02%的码相位误差,但满足实时捕获C/A码相位和载波频率的要求。     

基于线性相位近似的SOQPSK-TG信号同步算法

SOQPSK-TG(Telemetry Group version of Shaped Offset Quadrature Phase Shift Key)具有良好的频率利用率和功率利用率,广泛应用于无线通信系统当中。在连续通信模式下,SOQPSK-TG信号的同步主要采用直接判决算法。为进一步降低算法复杂度,推导了基于线性相位近似的最大似然估计误差鉴别器,理论上分析了算法估计性能,并搭建了简化的接收模型。通过仿真证明了算法在估计性能上优于脉冲幅度调制方法,算法误码率接近理论性能。     

北斗软件接收机B1频点信号捕获算法研究

北斗MEO/IGSO卫星信号调制速率为1 Kb/s的NH码,在使用传统的并行码相位捕获算法时,并不一定能成功捕获到信号,这里使用一种改进的并行码相位捕获算法,并用基于曲线拟合的精捕获方法减小频率估计误差。仿真结果表明,改进的并行码相位捕获算法成功地捕获到了北斗MEO/IGSO卫星信号,并通过基于曲线拟合的精捕获算法减小了频率估计误差。     

一种GPS L1C/A与L2C双频信号的捕获算法

为提高双频信号的捕获速度,通过对L1C/A码进行捕获后,利用L1与L2波段之间频率关系导频捕获L2信号频率,利用L1C/A码对应20个CM码起始码片的可能点捕获到L2C码。验证表明该算法能够实现L1C/A和L2C信号的快速捕获,大大减小了对L2波段的频率搜索重复性和捕获L2C码的运算量,能够实现双频信号的快速捕获,对精度较高的双频接收机的研究有一定参考价值。     

伪码-载波调频侦察信号识别的谱相关方法(Ⅰ)伪码-载波调频信号的谱相关函数

研究了伪码-载波调频信号的谱相关函数（SCF）,具体针对伪随机二相编码（PRBC）信号及其与正弦调频和线性调频复合信号进行了研究。从谱相关函数和模糊函数（AF）的关系出发,利用平稳随机过程的线性周期时变变换定理,详细推导了3种复合信号的谱相关函数表达式,分析了其特性。通过对频率f截面和循环频率截面谱相关特征分析表明,谱相关函数不仅能体现载波调制信息和与伪码有关的各项参数,而且对于高斯白噪声有很好的抑制作用,这为进一步通过谱相关方法对伪码-载波调频信号的调制分类和参数识别奠定了理论基础。     

M码卫星导航信号直接解调方法研究

针对新一代M码卫星导航信号解调分析问题,在比较两种捕获方法特点的基础上,本文从工程可实现的角度提出了一种M码导航信号直接捕获方法,采用扩频码同步、载波剥离和亚载波剥离等技术,直接对载波C/A码、P(Y)码和M码复用信号进行解调处理.仿真结果表明,本文方法可以有效地降低C/A码和P码信号对于M码信号接收的影响,能够准确地恢复出原始扩频序列.     

高灵敏度GPS信号快速捕获新方法

研究了弱信号条件下GPS软件接收机的C/A码的快速捕获问题。提出了一种高灵敏度快速捕获新算法,该方法首先采用平均相关技术降低C/A码的自相关损耗,基于载频误差补偿技术减小C/A码累积误差;然后利用叠加相关方法降低相干累积运算的复杂度,通过循环移位减小频率步进搜索的时间消耗。实验结果表明,该算法能够实现微弱GPS信号捕获,且运算量适中,捕获概率较高。     

一种基于波形的直扩信号伪随机码估计算法

非合作通信条件下估计未知直接序列扩频信号的伪随机（PN）码是截获直接序列扩频信号信息内容的关键。本文提出一种基于固有时间尺度分解（ITD）的时域波形处理算法,可以在很低信噪比的条件下准确地估计直接序列扩频信号的PN码。该算法充分利用ITD时频分辨率高和适于实时处理的优势,直接分解直扩信号波形,借助于多个周期的伪随机码信号的相干累加提高信噪比,通过对载频处瞬时幅度累加值与第一上过零点频率处瞬时幅度累加值的差分信号波动特性的分析,找到一个PN码周期内相邻码片极性变化的位置,从而揭示PN码,而不必猜测其代数结构。与已有PN码估计算法相比,该算法具有采样精度要求低,对载频估计误差不敏感,适用于各种类型PN码等优势。计算机仿真验证了所提算法的可行性。      

一种基于CDMA2000 1x EVDO微弱信号的捕获算法

针对弱信号条件下的CDMA2000 1x EVDO手机上行信号, 提出一种基于短时相关快速傅里叶变换(FFT)运算和差分相干相结合的联合捕获算法。首先采用短时相关和FFT运算精确估计出信号的多普勒频偏值;在此基础上利用差分相干提升信号的相关峰。通过设置自适应判决门限和相干长度获得较好的捕获概率;同时对所提算法和相干累积算法的捕获灵敏度和计算复杂度进行了对比。最后,结合实测数据验证了算法有效性,实验表明本文算法在保证低于相干累积算法复杂度的情况下,提高捕获灵敏度约1.5 dB。     

一种低复杂度编码辅助载波同步算法

该文针对低信噪比下编码辅助同步算法存在复杂度高的问题,在分析了后验信息概率分布特性的基础上,通过设定表征可靠性大小的门限值得到了只有3种状态的简化后验均值和新的后验似然比。将新的后验均值和似然比分别运用到基于软扫频的粗同步和基于期望最大的细同步算法中,得到一种新的同步算法。新算法使用了一种新的评价函数和简化的期望最大算法。通过码率为1/6的Turbo码验证了新算法可以大幅降低加法及乘法的运算次数,在信噪比大于-7.9 dB时能达到理想同步,最大性能损失仅为0.05 dB。     

利用信号重构的全球导航卫星系统欺骗干扰抑制方法

欺骗式干扰通过发射与真实卫星信号相似的信号误导接收机产生错误的定位结果，具有极大的危害。该文针对转发式欺骗干扰，提出一种基于信号重构的单天线欺骗干扰抑制方法。该方法首先通过参数估计方法估计出欺骗信号载波频率和码相位，然后构建欺骗信号子空间正交投影矩阵以抑制干扰。仿真实验结果表明该方法对欺骗干扰具有良好的抑制效果，能够保障接收机在干扰环境中实现有效定位，并具有较低的运算复杂度。     

Code phase discrimination function shaping method for Compass B1C QMBOC (6,1,4/33) signal

The discrimination function shaping method has been proposed to improve the anti‐multipath performance for a global navigation satellite system receiver. However, the existing methods fail to fully exploit the potential anti‐multipath performance of multiplexed binary offset carrier (MBOC)–modulated signals. In this paper, a code phase discrimination function shaping method is proposed for a Compass B1C quadrature MBOC‐modulated signal. The in‐phase binary offset carrier (BOC) (1,1) signal and quadrature‐phase BOC (6,1) signal replicas are designed according to the least squares estimation. Then a shifted cross‐correlation function (CCF) between the in‐phase BOC (1,1) signal and its pseudorandom noise code is multiplied with the obtained CCFs to ensure an unambiguous tracking. Finally, a discrimination function with a small pull‐in range can be obtained by a weighed combination of the in‐phase and quadrature‐phase CCFs. A computer simulation is conducted to assess the performances under multipath and thermal noise conditions.     

OFDM系统中基于符号间相位差分调制的频偏估计模糊度校正算法

OFDM系统的性能对频率偏移非常敏感。该文针对OFDM系统频偏估计中所产生的模糊度问题提出了一种基于符号间相位差分调制的频偏估计模糊度校正算法。它通过在相邻OFDM符号中相同子载波间进行相位差分调制来校正频偏估计模糊度。文中从理论上给出并证明了算法具有唯 可辨识性的充分条件,并分析比较了算法的复杂度和定时误差对算法性能的影响。理论分析和仿真结果表明,在性能相近的前提下,该文提出的频偏估计模糊度校正算法具有运算量小和对定时误差不敏感的优点。     

线性调频-伪码调相复合信号的伪码盲估计新算法

针对线性调频-伪码调相复合信号的伪码估计问题,提出一种基于离散多项式相位变换和频谱搬移的伪码盲估计新算法.首先采用平方法消去伪码的相位突变,然后利用离散多项式相位变换估计调频斜率,利用估计的高精度调频斜率重构二阶指数项,对原复合信号进行解线调,再对解线调后的信号取实部从而可得正弦载波与伪码调相的复合信号,采用频谱搬移的方法可恢复出原伪码序列.仿真结果表明,该算法在信噪比大于等于3dB时可正确估计出伪码,且性能随子脉冲个数的增加而改善,与FM-AM时频分析方法相比具有更好的估计效果.     

一种改进的卫星MPSK通信信号盲载频估计算法

针对第三方侦察中卫星通信信号的载波频率高精度估计问题,提出了一种没有先验知识条件下的MPSK信号盲载频估计改进算法,推导了MPSK信号四阶循环累积量运算的简化形式,并采用循环重叠Welch功率谱粗载频估计和四阶循环累积量精估计的方法完成MPSK信号的载频估计,大幅降低了运算量。仿真实验证明了所提算法的有效性。     

一种基于低码率LDPC码的编码与导频联合辅助载波同步算法

针对深空通信系统中编码和导频辅助载波同步算法分别存在同步范围与精度受限的问题,该文提出一种基于编码与导频联合辅助的载波同步算法。首先按照最优导频放置方式设计了一种基于相关函数和的粗同步算法,其频率估计量的精度接近CRB界;然后分析了导频结构对算法估计精度与范围的影响机理;接着通过加入导频及频率积分器的方式对基于期望最大的细同步算法进行了改进;最后用码率为1/12的低码率LDPC-Hadamard码对算法进行了仿真验证。结果表明新算法可以大幅提高同步参数的估计范围与精度,在一定的导频长度下能达到理想同步。