基于FRFT的SNCK信号非相干解调

在采用相干解调方法进行接收时,正弦型非线性切普键控（sine non linear chirp keying, SNCK）信号受相位误差和多普勒频移影响较大,针对此问题提出一种将其近似为分段线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号,采用分数阶傅里叶变换（fractional fourier transform, FRFT）进行解调的非相干解调方法。将FRFT解调方法与经典相干解调方法进行对比,通过理论推导和仿真分析发现,在严格同步条件下,SNCK信号相干解调性能优于FRFT解调方法,并且信号码元长度对FRFT解调性能有微弱的影响。但FRFT解调不受相位误差的影响,且具有相对较高的抗多普勒频移能力。     

对线性调频雷达的正弦加权调频干扰技术

根据线性调频雷达发射信号的特点,提出一种新的应答式干扰技术——正弦加权调频干扰,即干扰机对接收到的雷达照射信号附加正弦频率调制,然后将调频结果放大之后转发出去。阐述了利用正弦信号进行频率调制的干扰机理,分析了干扰信号的频率特性,推算了决定干扰效果的各项关键参数。理论分析证明,正弦加权调频干扰对于线性调频雷达具有显著的干扰效果,根据调制参数不同可以产生假目标欺骗干扰和覆盖干扰,且只需要较小的干扰功率。仿真实验表明了理论分析的正确性和实际应用的可行性。     

基于混沌载波的QAM设计

提出一种基于混沌载波的正交调幅机制-QCAM（quadrature chaos amplitude modulation），利用混沌信号非周期，带宽，以及难以预测和重构等特性代替传统QAM调制中的正弦载波。改进后的QCAM调制信号很难被截取和破解，从而提高传输信号的可靠性和安全性。另一方面，经过实验表明，在相同的传输信道和Eb/N0条件下，QCAM较QCSK具有更好的误码率特性。     

基于信道多普勒特征的外辐射源雷达杂波抑制方法

利用数字广播信号的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex, OFDM)调制特性,提出一种基于信道多普勒特征的外辐射源雷达杂波抑制方法。首先,在子载波域获取每个OFDM符号的频域信道响应值,然后将该信道响应值变换到时域,并在时域利用信道多普勒特征构造杂波子空间项,用于抑制零频和非零频杂波。所提方法杂波子空间构造与发射信号无关,可离线生成,简化了信号处理流程,降低了计算复杂度。仿真和实测数据均验证了所提方法的有效性。     

一类复合调制信号的脉冲压缩及旁瓣抑制

线性调频信号和二相编码信号在脉冲压缩雷达系统中使用较为广泛。分别对其进行分析后推导出一类线性调频 二相编码复合调制信号的时域表达式,使其兼有这两种信号的特点。对其进行仿真的结果表明,该复合调制信号容易产生并处理,其匹配滤波结果对多普勒频移也不敏感,但由于该信号的特殊性,常规的窗函数无法对其进行旁瓣抑制。采用了网络综合法抑制其旁瓣,效果十分理想。     

高速置换索引差分混沌移位键控通信系统

为了提高置换索引差分混沌移位键控系统的数据传输速率和能量效率,提出了高速置换索引差分混沌移位键控通信系统。该系统采用置换矩阵索引多元信息,并携带一个调制位。发射端将参考信号复制P次作为信息承载信号,通过希尔伯特变换,每个信息时隙中多传输N个用户的信息,将信号级联到正交频分复用系统进行正交载波调制,大大提高了系统的数据传输速率;同时推导了该系统在高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道下的误码率表达式。理论分析及仿真结果证明,该系统相比其他置换索引类系统具有高速率、低误码率的良好特性,有更好的应用前景。     

FRFT在水声信道时延频移联合估计中的应用

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。     

微动目标AM-FM信号调幅指数估计方法

为分析雷达目标微动特征,提出了一种高精度调幅-调频(AM-FM)信号调幅指数估计方法.将微动目标的雷达回波表示为调制频率相等的正弦调幅-正弦调频信号模型,分析了传统调幅指数估计方法处理含有正弦调频特征信号存在的不足,仿真了调频指数对调幅指数估计产生的影响.利用Teager非线性能量算子,将幅度调制信息有效地从AM-FM信号中分离出来.利用FFT技术对回波信号的包络进行谱分析,提取调幅指数.通过与传统的调幅信号调制指数估计方法进行比较,说明该方法提高了调幅指数的估计精度.     

基于时间切变Gabor原子的时频建模

对尺度高斯函数与线性调频因子卷积,再做频移和时移,得到了具有四个可调参数的时间切变Gabor原子,其时频分布为聚集于其时间中心和频率中心的具有时间倾斜特性的能量曲线。给出了基于该原子集合的频域自适应信号子空间分解和相应的参数自适应时频分布,其中每步分解都采用模拟变焦距过程估计所得原子的四个参数,可用于对非平稳信号中线性和非线性变频成份进行建模和分析。     

高速移动水声通信中的多普勒频移估计方法研究

在利用水声信号进行的水下移动通信中,多普勒频移估计与补偿是一项关键技术,它直接影响着高速移动通信的效果。在分析多普勒效应对水声通信信号影响的基础上, 利用具有多普勒不变特性的双曲调频信号和对多普勒频移敏感的单频脉冲信号,提出了一种适用于低信噪比条件下收发双方存在高速运动时的新型多普勒频移估计与补偿方法,该方法圊时具备接收信号捕获与同步的功能。通过仿真实验对该方法进行了验证,分析了该方法在不同信噪比和多普勒扩展条件下的多普勒频移估计性能。     

卫星导航信号设计中调制方式的新选择

针对在拥挤的L频段设计更高性能卫星导航信号体制的问题,提出该频段部分信号采用最小频移键控(minimum shift keying, MSK)调制。首先建立最小频移键控-二进制偏移载波（minimum shift keying binary offset carrier, MSK-BOC）调制的通用数学模型,然后以典型的GPS L1-CA、GPS L1-P(Y)和GPS L1-M信号为例,仿真并对比讨论了这3种信号分别采用MSK调制和二相移相键控（binary phase shift keying, BPSK)调制时的码跟踪误差、多径误差包络、自相关函数和功率谱密度。分析结果表明,当卫星导航信号满足一定条件时,采用MSK调制能够获得比BPSK调制更好的性能,论证了在卫星导航系统L频段采用MSK调制的可能性。     

面向OFDM-MFSK水声通信的差错控制方法

多进制频移键控正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing multiple frequency shift keying, OFDM-MFSK)调制能抵抗水声信道中的多径衰落和多普勒效应, 且无需复杂的信道估计与均衡, 适合低成本的水声通信机设计。针对OFDM-MFSK水声通信系统, 提出了一种差错控制编码方法, 具体思想为在使用OFDM-MFSK传输原数据的同时调制子载波的相位以传输另一路编码, 接收端结合两种解调方式, 利用编码的差错图样与校验码实现数据的纠错。相比于其他前向纠错编码, 此种差错控制方法的码长短、编解码复杂度低, 结合OFDM-MFSK调制, 能在保证通信可靠性和实时性的同时降低水声通信系统的实现成本, 适用于低速率水声通信系统的设计。     

用于方向回溯天线的Costas环相位共轭电路设计

为实现天线波束的实时自动对准即方向回溯, 提出了一种基于Costas环的相位共轭电路, 同时该相位共轭电路具有解调调制信号的能力, 即实现全双工通信的能力。首先, 利用改进的Costas环结构实现对调制信号的数据解调输出及载波恢复。然后, 采用外差混频结构对已恢复的载波进行相位共轭, 并以此作为发射载波进行信号调制输出, 从而实现阵列天线波束向来波方向自动实时对准, 即实现具有方向回溯能力的全双工通信。最后, 通过仿真对该电路进行功能性验证。结果表明, 该电路在不同输入载噪比条件下, 实现了对四相相移键控调制信号的解调, 相邻射频通道解调信号的同相叠加, 相邻射频通道相干载波信号的相位差共轭, 验证了该相位共轭电路的波束自跟踪和全双工通信能力。     

基于零阶椭圆球面波信号的连续相位调制及性能分析

连续相位调制技术在卫星通信、深空探测、遥感遥测等航空航天领域具有重要应用, 连续相位调制信号的性能通常取决于其基带调频脉冲信号。零阶椭圆球面波信号是时频域高能量聚集性信号, 且该信号的时间带宽积可以灵活控制。结合连续相位调制原理, 探索性地将零阶椭圆球面波信号应用于连续相位调制, 与现有主要连续相位调制信号性能进行了对比分析。结果表明, 与基于矩形脉冲、升余弦脉冲的连续相位调制最小频移键控信号、正弦频移键控信号相比, 该方法所得调制信号的功率谱带外衰减和高频滚降可以更快, 在含99.9%信号功率带宽条件下, 系统频带利用率可分别提升13%和16%, 且在全响应条件下系统的误比特率性能较好。     

强杂波下基于压缩感知的低空风切变速度解模糊

毫米波线性调频连续波(linear frequency modulated continuous wave, LFMCW)雷达进行低空风切变检测时, 会严重受到地杂波信号干扰, 并且风速估值模糊。针对该问题, 本文提出强杂波背景下利用压缩感知实现低空风切变速度解模糊。该方法依据多重频脉组参差方式下雷达回波的非均匀欠采样特性在角度-多普勒域中构建无模糊冗余字典(感知矩阵), 之后利用压缩感知技术提取杂波谱主要分量, 估计杂波能量支撑区, 建立杂波抑制矩阵, 接着基于加权的最小l₁范数优化模型实现杂波抑制并恢复出低空风切变在角度-多普勒域中不模糊的稀疏向量, 得到风场无模糊多普勒信息, 最终求得准确的速度值。     

Adaptive compensating method for Doppler frequency shift using LMS and phase estimation

The novel compensating method directly demodulates the signals without the carrier recovery processes, in which the carrier with original modulation frequency is used as the local coherent carrier. In this way, the phase offsets due to frequency shift are linear. Based on this premise, the  compensation processes are: firstly, the phase offsets between the base band neighbor-symbols after clock recovery are unbiasedly estimated among the reference symbols; then, the receiving signals symbols are adjusted by the phase estimation value; finally, the phase offsets after adjusting are compensated by the least mean squares (LMS) algorithm. In order to express the compensation processes and ability clearly, the quadrature phase shift keying (QPSK) modulation signals are regarded as examples for Matlab simulation. BER simulations are carried out using the Monte-Carlo method. The learning curves are obtained to study the algorithm’s convergence ability. The constellation figures are also simulated to observe the compensation results directly.     

步进频信号距离-多普勒成像的干扰抑制

针对VHF/UHF波段日益复杂的射频干扰环境为雷达应用带来的挑战,提出了基于多普勒频域门限检测的自适应干扰抑制方法。通过在多普勒频域设置干扰检测门限,可以自适应地检测并抑制多帧步进频信号距离-多普勒成像过程中的射频干扰信号。理论分析及仿真表明,该方法不仅能够在尽可能减小雷达回波损失的前提下得到良好的干扰抑制效果,而且门限设计简单、易于实现,具有良好的适应性,适用范围较广,有利于工程实现。     

基于联合特征参数的数字调制识别优化算法

针对数字调制识别在低信噪比下的应用,提出了一种基于联合特征参数的数字调制识别优化算法。该算法利用调制信号的高阶累积量和时域瞬时信息,并结合星座图特征进行特征提取,采用弹性反向传播（resilient back-propagation, RPROP）算法训练的反向传播（back propagation, BP）神经网络对多进制数字幅度调制（M-ary amplitude shift keying, MASK）、多进制数字频率调制（M-ary frequency shift keying, MFSK）、多进制数字相位调制（M-ary phase shift keying, MPSK）、多进制正交幅度调制（M-ary quadrature amplitude modulation, MQAM）共4类12种信号进行分类识别。仿真结果表明,当信噪比低至-2 dB时,提出的调制识别优化算法可使12种数字调制信号的正确识别率均达97%以上,极大地改善了低信噪比下的识别性能。     

一种步进MFSK调制的雷达通信共享信号设计方法

雷达波形通常采用低占空比的脉冲发射,而通信波形为了提高信息传输速率采用连续波发射。针对利用雷达波形实现通信功能所存在的通信速率低的问题,提出了基于步进频信号的雷达通信共享信号。首先结合多进制频移键控(multi frequency shift keying,MFSK)的调制方式,建立了步进频〖CD*2〗MFSK的一体化信号模型;然后推导出该信号的模糊函数和自相关特性,并分析了携带通信信息对雷达探测性能的影响;最后给出了通信信息的解调方法。仿真结果验证了该信号能够兼顾雷达探测威力和信息传输的效率及可靠性。