各向同性电离层低频一跳天波时延特性研究

低频天波的准确预测对于低电离层探测、远程导航授时具有重要意义。该文基于传统“波跳”理论和FDTD方法对地-电离层波导中天波传播时延特性进行研究。结合天地波时域分离技术,给出了100 kHz载频罗兰-C信号在均匀/指数渐变各向同性电离层条件下,距发射台200 km范围内采用两种方法计算的一跳天波时延随收发距离的变化规律。与“波跳”理论相比,该方法可同时考虑地面不规则、电离层昼夜参数分布不均匀的影响,计算精度更高。     

基于天波重构技术的eLORAN信号周期识别算法

针对增强型罗兰(eLORAN)系统在信号处理中的核心问题——周期识别,该文提出一种应对强天波干扰及低信噪比(SNR)等恶劣环境的联合算法。该方法首先在改进窗函数的基础上利用频谱相除技术估计信号特征参数,并根据大数理论的思想实现了天地波识别;其次,提出天地波时延差及幅度比的自适应2阶网格搜索匹配算法,在节省计算量的同时准确重构并去除天波;最后利用伪地波信号准确实现周期识别。仿真结果分析表明,该算法能够成功地克服现有技术中的一些弊端,实现小时延差及大强度天波干扰下的天波识别及分离,同时结合频谱相除技术的稳定性极大提高周期识别的正确率,进而为后续解调解码等流程提供保障。     

OFDM系统中一种实用的干扰抑制信道估计算法

针对OFDM系统中IS信道估计在噪声消除和干扰抑制上的不足,提出一种干扰抑制信道估计算法.算法利用OFDM信号的时频二维特性,在LS信道估计基础上通过3次FFT/IFFT实现信道噪声消除和窄带干扰抑制,算法复杂度低,具有较好的工程可行性.算法仿真结果表明,这种干扰抑制的信道估计性能比传统LS信道估计在多径信道下的性能提升3 dB以上,在有窄带干扰的场景下系统性能损失在1.5 dB以内.     

基于FFT的多周期噪声的滤波-X算法研究

为了弥补已有消噪技术的缺陷及不足,结合实际应用对有源噪声控制技术及针对多周期低频噪声主动控制进行深入的研究,根据快速傅里叶算法(FFT)和凹槽滤波器的工作原理,系统地研究并设计滤波-X算法,进行相关计算机仿真出结果分析;运用快速傅里叶变换(FFT)的方法,将多周期信号从时域变换到频域,从而达到对多周期噪声消噪的目的。     

高频无源双基地雷达参考信号的盲均衡恢复

针对天波发射、地波接收的高频无源双基地雷达系统,提出了一种基于复合盲均衡算法的参考信号恢复方法,以解决电离层严重的反射与折射造成的参考信号失真问题.该复合盲均衡算法采用快速收敛的超指数算法,获得传输信道均衡器权向量,对一种基于滑动平均与自回归(Auto-Regressive Moving Average,ARMA)模型的常数模盲均衡算法进行初始化,由该种计算简单的ARMA常数模盲均衡算法完成信道反卷积跟踪.所提算法对零点接近单位圆的电离层严重衰落信道具有良好的信号恢复能力,具有收敛速度快、计算量小的特点.采用计算机仿真对所提算法的性能进行了验证.     

基于广义二次互相关的低信噪比信号时延估计

针对时延估计精度受噪声影响,导致时延估计不准确的问题,在现有广义二次相关算法的基础上,提出了一种改进的广义二次相关算法,通过将二次相关函数先做指数运算,降低噪声干扰,再将傅里叶逆变换得到的相关函数做高次方运算,达到锐化峰值提高时延正确率的目的。仿真结果表明,信噪比(SNR)在0~10 dB时,改进算法的均方根误差明显优于广义二次相关算法,正确率相比于广义二次相关算法也显著提高,且在更低SNR的情况下仍然具有一定优势。     

基于子空间追踪的时变信道预测算法

给出一种子空间追踪和 ESPRIT 算法相结合的时变信道预测算法。该算法能够对信道 模型中，多普勒频移参数缓慢变化情况下的平坦快速衰落信道进行预测，避免了重新计算信道模型参数 时，ESPRIT 算法中奇异值分解的巨大运算量。仿真实验显示，这种基于子空间追踪的时变信道预测算 法(多普勒频移缓慢变化)能够达到和 ESPRIT 算法(多普勒频移不变)相当的预测性能。     

STFT算法在短波差分跳频信号检测中的应用

结合短波差分跳频(DFH)信号的特点,分析了短波信道的多径、时延和多普勒效应对高速跳频信号的影响,构建了基于Turbo码的G函数模型,并提出采用短时傅里叶变换(STFT)算法和最大后验概率(MAP)译码算法相结合的跳检测方法,进行跳频信号的跳检测.仿真结果表明:综合考虑短波信道影响,采用该方法进行跳频信号检测,信噪比为6.8 dB时,误码率达到10-5,可实现DFH信号的有效检测.     

稀疏MIMO雷达实孔径三维成像技术

针对任意的多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)稀疏阵列提出了MIMO单快拍成像模式和相控阵多帧联合成像模式两种三维成像方法,并对两种模式下角度分辨率及信噪比(signal noise ratio, SNR) 进行了对比. MIMO单快拍成像模式角度分辨率等价于收发联合等效阵列;相控阵多帧联合成像模式的方向图等于发射方向图与接收方向图的乘积,同样也能获得收发联合等效阵列的角度分辨率;相控阵多帧联合成像模式与MIMO单快拍成像模式的SNR的比值为发射阵列数量. 讨论了稀疏阵列与均匀满阵之间的区别与联系,稀疏阵列的波束方向图等价于均匀满阵的二维加窗快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),加窗使稀疏阵列方向图展宽. MIMO单块拍成像模式适用于对实时性要求高的应用场景,相控阵多帧联合成像模式适用于对SNR要求高的应用场景.     

基于空间相关电离层模型的天波雷达目标跟踪

天波超视距雷达(简称天波雷达)(OTHR)通过电离层反射效应可实现对多种高价值目标的远程预警.天波雷达目标跟踪算法设计中,电离层建模对其跟踪性能至关重要.该文考虑现实中电离层的空间相关性,提出一种基于高斯马尔可夫随机场(GMRF)的电离层虚高模型,以及相应的天波雷达多路径目标跟踪方法.该方法在贝叶斯估计的基础上,对多路...     

低频天波传播预测与低电离层模式参数的测定

在理想化的均匀球面通过进一步地与具有突变边界的均匀各向同性同心球面电离层条件下的LF天波全波解的基础上，考虑由海陆之差引起的地面导电率的变化、大气和低电离层的不均匀性以及由地磁场引起的各向异性特性等因素的影响，推导出了较严格预测实际地与低电离层条件下场强与传播相延精确预测的完善公式。 给出了一些低电离层模式参数的实测结果。这些模式参数为参考高度h0、参考浓度N0与梯度参数α。由罗兰－C天波信号场强与相位的精细测量数据求得的。     

基于非参量CUSUM的认知超宽带频谱感知算法

提出了一种基于非参量CUSUM的超宽带信号快速检测算法,该算法针对认知超宽带频谱感知中超宽带信号检测问题,根据超宽带信号占空比低的特点,选择短时能量作为非参量CUSUM算法的观测统计量,将块检测思想和序列检测思想进行有机结合,克服了块检测算法的信噪比门限效应,并采用加滑动预处理窗的方式降低噪声对观测统计量的影响。本文通过自适应改变非参量CUSUM算法中Reference Value取值的方法,提出改进算法以进一步缩短检测延迟。仿真证明,占空比为1/10、信噪比为-25dB时, 所提算法可在用户发送50个脉冲的时间内以90%的概率检测出主用户信号的存在,而能量检测算法在8dB时才能达到相同检测概率,且所提算法检测延迟小于能量检测算法。改进算法在-10dB≤SNR≤5dB条件下可明显缩短检测延迟。      

用于MB-OFDM UWB系统的FFT/IFFT处理器的设计与实现

设计了一种应用于超宽带(UWB)无线通信系统中的FFT/IFFT处理器。该处理器采用基24算法进行FFT运算,利用8路并入并出的流水线结构实现该算法,提高了处理器的数据吞吐率,降低了芯片功耗。提出了一种新颖的数据处理方式,在保证信噪比的情况下节约了逻辑资源。在乘法器的设计环节,针对UWB系统的具体特点,在结构上对乘法器进行了改进和优化,提高了乘法器的性能。最后,设计的FFT/IFFT处理器采用TSMC 0.18μm CMOS标准工艺库综合,芯片的内核面积为0.762mm2(不含测试电路)。在1.8V,25℃条件下,最大工作时钟317.199MHz,在UWB典型的工作频率下,内核功耗为33.5304mW。     

Cost-Effective Triple-Mode Reconfigurable Pipeline FFT/IFFT/2-D DCT Processor

This investigation proposes a novel radix-4² algorithm with the low computational complexity of a radix-16 algorithm but the lower hardware requirement of a radix-4 algorithm. The proposed pipeline radix-4² single delay feedback path (R4²SDF) architecture adopts a multiplierless radix-4 butterfly structure, based on the specific linear mapping of common factor algorithm (CFA), to support both 256-point fast Fourier transform/inverse fast Fourier transform (FFT/IFFT) and 8times8 2D discrete cosine transform (DCT) modes following with the high efficient feedback shift registers architecture. The segment shift register (SSR) and overturn shift register (OSR) structure are adopted to minimize the register cost for the input re-ordering and post computation operations in the 8times8 2D DCT mode, respectively. Moreover, the retrenched constant multiplier and eight-folded complex multiplier structures are adopted to decrease the multiplier cost and the coefficient ROM size with the complex conjugate symmetry rule and subexpression elimination technology. To further decrease the chip cost, a finite wordlength analysis is provided to indicate that the proposed architecture only requires a 13-bit internal wordlength to achieve 40-dB signal-to-noise ratio (SNR) performance in 256-point FFT/IFFT modes and high digital video (DV) compression quality in 8 times 8 2D DCT mode. The comprehensive comparison results indicate that the proposed cost effective reconfigurable design has the smallest hardware requirement and largest hardware utilization among the tested architectures for the FFT/IFFT computation, and thus has the highest cost efficiency. The derivation and chip implementation results show that the proposed pipeline 256-point FFT/IFFT/2D DCT triple-mode chip consumes 22.37 mW at 100 MHz at 1.2-V supply voltage in TSMC 0.13-mum CMOS process, which is very appropriate for the RSoCs IP of next-generation handheld devices.     

一种改进的ESPRIT方法

提出一种改进型的ESPRIT算法,对传统ESPRIT算法作以改进,提高了ESPRIT方法的性能,在小信噪比、多信号源的情况下提高了算法的测角精度.通过计算机仿真对改进算法的效果作了验证,验证了算法的有效性.     

基于短波FH/DQPSK系统的FFT同步方案

基于短波FH／DQPSK系统的特点及性能要求,在存在加性高白斯噪声（AWGN）、多径分量、多音分量的情况下,采用短码（PN码）引导长码9混沌跳频码）的同步捕获技术,利用FFT的方法,对捕获概率、检测概率、虚警概率和平均捕获时间进行了理论分析和数值模拟。研究结果表明：当SNR＝6dB、q＝50％、γ＝8dB时,它的平均捕获时间达到了0.06s。显然它适用于短波FH／DQPSK系统。     

基于IFFT频谱相除的罗兰C天地波识别新算法

目前模拟接收机的周期识别复杂、识别时间长,而相关文献提出的算法在罗兰C天地波到达时间间隔小于50时估计误差大。为了准确估计时间间隔小于50的天地波到达时刻,在IFFT频谱相除技术基础上提出天地波分别识别的新算法。在证明了方法可行性的基础上,采用该算法仿真分析了天波以及地波自动识别的准确性。结果表明,利用该算法,天地波自动识别的准确率分别可达99.6%和98.6%以上,相对USCG标准可改善信噪比6dB。     

Performance of a Multi-hop UWB Transmitted Reference System using Decode-and-Forward Relays

In this paper, end-to-end average bit error rate (ABER) of a multi-hop decode-and-forward relay system is evaluated using ultra-wideband transmitted reference (TR) receiver over a multi-path fading channel. Distribution of individual hop signal to noise ratio (SNR) is approximated by a log-normal distribution and corresponding ABER is evaluated by Gauss-Hermite Quadrature rule. These individual hop ABERs are then used to find the end-to-end ABER performance analytically which is faster than the simulation method available in the literatures. Performances of three variants of non-coherent TR receivers: simple transmitted reference, average transmitted reference and differential transmitted reference (DTR) receivers are compared assuming same total transmit power for a fixed end-to-end distance in line-of-sight (LOS) and non line-of-sight (NLOS) channel model. It is observed that the end-to-end ABER performance using DTR receivers is the best and multi-hop relaying is also most effective using these receivers to improve the performance. It is also found that the laws of diminishing returns hold for performance gain in average transmit SNR per bit at a particular ABER in LOS channel i.e. performance improvement in terms of transmit SNR is not equal as the number of hop increases. It decreases with increase in hop number but the reverse trend can be found in NLOS channel.     

测量噪声背景下微弱正弦信号参数估计的互功率谱方法

本文首次把近代谱估计方法引入到互谱估计中，从理论上证明了互相关函数的Ｙｕｌｅ－Ｗａｌｋｅｒ方程，并在此基础上提出了互谱参数谱估计的矩估计方法和Ｌｅｖｉｎｓｏｎ递推估计方法。该方法可以有效地克服传统的互谱ＦＦＴ算法和互周期图法存在的谱分辩率低，谱估计方差大等缺点。文中还给出了信噪比为－３０ｄＢ的正弦信号参数估计的仿真实例。