一种改进的DVB-S2接收机帧同步方案

帧同步是DVB-S2系统接收机进行解调的基础。通过对已有帧同步方案进行综合研究和比较,提出一种改进的基于导频符号相关辅助和双峰值检测的DVB-S2接收机帧同步方案。与已有方法相比,该方案明显降低了帧同步错误概率,运算复杂度较低。实验结果表明,即使在DVB-S2标准规定的最恶劣的条件下(5 MHz归一化载波频偏和-2.35 dB的信噪比),该方案仍能快速准确地完成帧同步。     

一种DVB-S2帧同步算法的设计与实现

针对低信噪比场景下DVB-S2信号的帧同步及接收解调难题,提出了一种适用于VCM/ACM的工作模式——基于帧信息的低信噪比帧同步算法.该帧同步算法融合了DVB-S2帧内SOF段、PLSC段以及导频段的符号特性,在不同信噪比环境下的误帧率均低于对照算法.利用帧信息优化峰值搜索算法的性能,克服了基于阈值的峰值检测算法对信道衰落极为敏感的缺点,同时突破了窗函数法仅适用于CCM工作模式的弊端,并在FPGA内完整实现了对DVB-S2信号从中频输入到FEC帧输出的处理过程.     

基于认知无线电的DVB-S2信号接收与解析

DVB-S2协议作为第二代数字电视卫星广播协议,因具有突出的信号传输性能,在国际上得到了广泛的应用。现有的DVB-S2信号接收多采用标准的商用设备,不便于对信号接收的各个环节进行具体分析。基于此协议,开展了利用认知无线电USRP X310设备和Matlab数字算法实现信号接收解析的研究,同时分析各算法参数对信号接收质量的影响。该研究成果为信号协议进行更深层次的分析和研究以及后续的DVB-S2信号产生、通信对抗等提供可靠的设计指导。为了实现通信系统最大透明化,仅使用认知无线电设备对空间模拟信号进行放大和采样,其余部分全由数字信号处理领域的相关算法完成。文中详细阐述了整个接收平台的硬件设备参数设置和软件系统框架及其内部关键环节的算法实现。关键环节包括符号同步、物理层帧头检测与解析和载波同步等,其中符号同步和载波同步通用于其他通信系统,而物理层帧头检测与解析为针对DVB-S2协议特定设计的环节。最后,以亚洲五号卫星Ku波段上的一个特定节目为例详细说明了DVB-S2信号在接收过程中的处理流程及结果,原始数据传输流最终被正确恢复,该节目视频和音频亦成功播放。     

基于软判决反馈的猝发通信同步算法

针对无线猝发通信中存在的帧同步与符号定时同步问题,提出了一种适用于衰落信道的基于软判决反馈的同步算法。算法利用滑动时间窗采样得到接收符号序列,其中同步头用来估计衰落和信噪比,重点研究利用未知PSK或QAM数据符号进行软判决来构建新的似然函数,依此进行似然函数计算,当似然函数值超过同步门限时完成信号帧同步,并确定搜索区间进行似然函数峰值搜索,最后对峰值及相邻两个值进行高斯插值以获取更精确的结果。仿真结果表明：在同步头长度为16,帧长度为80时,该算法在未知数据符号为PSK符号时,算法的MSE性能在低信噪比条件下即可超过长度为16的克拉美罗界理论线（CRB（16））,并在高信噪比条件下,逼近CRB（80）;在未知数据为QAM调制时,算法性能在低信噪比与高信噪比条件下均优于CRB（16）。     

基于局部梯度强度图的动态规划检测前跟踪算法

针对传统动态规划检测前跟踪(DP-TBD)算法在背景复杂度高且信噪比低的红外弱小目标图像中检测概率低的问题,提出了一种基于局部梯度强度图的动态规划检测前跟踪(LIG-DP-TBD)算法。该算法首先采用局部梯度强度算法(LIG)对帧序列图像进行预处理,从而得到一个新的量测模型;再根据相邻帧值函数的相关性,构造一种全新的值函数;利用动态规划检测前跟踪算法(DP-TBD)对新的值函数进行多帧积累,从而实现对弱小目标的检测前跟踪。蒙特卡洛仿真实验结果表明,在信噪比低于4 dB的情况下,该算法的检测概率较传统DP-TBD算法和DBT算法相比提高了约10%。同时,在背景复杂的真实红外弱小目标序列图像中,该算法可以在恒定虚警率条件下有效地进行弱小目标的检测前跟踪,提高了目标的检测概率。     

一种数据辅助的OFDM符号定时同步算法

针对正交频分复用系统的同步偏差敏感性,提出了一种新的符号定时同步算法。该算法通过新设计的训练序列结构,得到新的符号定时偏移估计函数表达式。仿真结果表明,该算法有效地克服了Schmidl、Minn和Park算法中的符号定时缺陷,并且在低信噪比下能实现更准确的同步;另外,该算法在同等条件下符号定时偏移估计的均方误差更低。     

模糊聚类粒子滤波的点状交叉多目标跟踪算法

提出了一种新的低信噪比红外序列图像多目标检测跟踪算法,该算法有机地结合了TBD检测算法与模糊聚类粒子滤波跟踪算法。首先通过多帧TBD处理后,检测出运动目标的初始位置、运动速度,然后在跟踪阶段采用粒子滤波算法估计目标运动状态,并在估计位置开一个跟踪窗进行检测、模糊聚类概率融合。对真实红外图像序列进行实验仿真,仿真结果验证了该算法具有良好的实时性与很高的精确性。     

基于TBD的粒子滤波红外点状动目标跟踪算法研究

提出了一种新的低信噪比红外序列图像运动点目标检测与跟踪算法,该算法有机地结合了TBD检测算法与粒子滤波跟踪算法。首先通过多帧TBD处理后,检测出运动目标的初始位置和运动速度,然后在跟踪阶段采用粒子滤波算法估计目标运动状态,可实现信噪比为2的点目标的检测与跟踪。对真实红外图像序列进行实验仿真,仿真结果证明,该算法具有良好的实时性与很高的精确性。     

适用于大容量毫米波通信的低复杂度帧同步方案

在大容量毫米波通信系统中,超高的传输速率使得硬件单元难以实时地实现帧同步。因此,降低帧同步方法的算法复杂度是实现大容量毫米波通信中实时帧同步的关键。针对大容量毫米波通信场景中传统帧同步方法算法复杂度过高的问题,提出了一种低复杂度的时频联合帧同步方案。该方案通过联合时域的粗同步和频域的精同步简化了帧同步的实现方式,降低了帧同步算法的复杂度,为大容量毫米波系统的实时帧同步提供了一个可行方案。仿真结果表明：所提方案比Park的方法的门限信噪比低7dB,比Meng的方法的门限信噪比高1dB,算法复杂度从Meng的或Park的方法的O(N2)级降低为O(Nlog2N)级。     

电力线载波通信定时同步算法及其FPGA实现

基于电力线载波通信G3技术标准下的物理层协议,针对电力线上噪声干扰较大,造成帧同步有虚警现象,符号定时同步尖峰幅值随信号衰减变化以及尖峰的旁瓣超过门限等缺点,提出了准确性更高、占用硬件资源相对较少的电力线载波通信帧同步与符号定时算法。通过算法仿真,表明该算法在信噪比较低时,具有门限自适应性,能够克服旁瓣的干扰,并易于硬件实现的特点。在一发一收两块现场可编程门阵列(FPGA)开发板上验证,提出新的帧同步、符号定时算法和硬件实现方案,实现了对电力线载波通信的正交频分复用（OFDM）基带系统进行实时、连续、准确的定时同步。     

一种适用于散射通信的联合帧同步和频偏估计算法研究

针对对流层散射通信中存在的多径衰落以及收发两端频偏,对一种适用于对流层散射通信的联合帧同步和频偏估计算法进行了研究;设计了一种适用于对流层散射通信的新型同步帧结构,其在帧同步信息前增加了周期循环PN序列用于辅助判决,能够提高衰落信道下的信号起点捕获概率;采用基于FFT的部分相关频域捕获算法,搜索最大相关值和频偏索引,同时完成了帧同步和频偏估计;在多径衰落和频偏影响下实现了联合帧同步和频偏估计算法;仿真结果表明:在衰落速率5 Hz,频偏1000 Hz散射信道下,正确捕获到帧同步信息概率在-4 dB信噪比下仍可达到90%以上,且频偏估计偏差在0.4 Hz以内     

CAZAC改进帧同步检测方案

提出了一种基于CAZAC（Constant Amplitude Zero Auto Correlation）的改进帧同步检测方案。首先,利用CAZAC序列作为短训练序列来改变IEEE 802.11a系统标准前导结构,并增加用于粗频偏估计的短训练序列个数;其次,在使用延时相关帧检测的基础上,结合短训练序列的互相关信息共同完成帧同步检测。由于CAZAC序列良好的自身特性以及互相关信息的辅助,使得帧同步检测更加准确,粗频偏估计的性能也有所提高,大频偏下仍得到稳定的性能。仿真结果显示,在多径时延为100 ns,频偏为200 kHz时,与传统方法比较能得到约2 dB的增益。     

基于5G标准的低轨卫星通信初始同步技术

在低轨卫星通信系统中,初始同步技术是其至关重要的一步,而由于低轨卫星信道的大多普勒频偏等原因影响了信号的同步性能,为了减少影响,借鉴地面5G初始同步算法,在PSS检测中进行本地PSS整数频偏处理,扩大了频率估计范围,减少了初始同步时间,其正确检测率比传统算法提高了1.5 dB;在小数倍频偏估计中,采用分段处理的PSS差分互相关算法,其精确度相较于传统算法,提高了1~2 dB;最终通过仿真可知,该算法可以在高动态、低信噪比环境下完成初始接入过程的同步信号检测,可以满足低轨卫星通信系统的下行同步要求。     

OFDM航空数据链联合同步新算法

指出航空正交频分复用(OFDM,orthogonal frequency division multiplexing)数据链同步的必要性,在分析前人OFDM同步算法优缺点基础上提出一种新的联合同步算法,该算法设计了新的训练符号结构,通过定时同步判决函数实现定时同步,通过小数和整数频偏估计实现频率同步,并针对具体应用给出本算法与其他主要算法的仿真对比结果,证明此算法定时同步错误概率更低,低信噪比时仍能正确同步,频率同步均方误差更小,性能更优.     

基于模式化压缩感知的帧定时同步研究

作为数据检测的必要前提,帧定时同步一直是通信领域的研究热点与难点。然而,现有非压缩感知帧同步方法必须满足奈奎斯特速率,导致过度功耗以及模拟-数字转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）设计难度;而采用压缩感知（Compressed Sensing,CS）帧同步方法的正确同步性能有待进一步提高。为此,将模式化压缩感知（Model-based Compressed Sensing）技术引入到帧定时同步中,提出了一种基于模式化压缩的采样匹配追踪（Compressive Sampling Matching Pursuit,CoSaMP）方法,用以重构压缩采样下的同步度量并完成帧同步。分析与仿真结果表明,相对于现已有的基于CS的帧定时同步方法,提出方法改善了帧定时同步的正确同步概率。     

OFDM系统中基于插值的频率同步

发送端和接收端时钟振荡器的不匹配以及多普勒偏移导致了载波频率偏差.在正交频分复用(OFDM)系统中,这种频率偏移会使信号产生很大的误差,严重影响系统的性能.因此在收发两端进行载波频率同步减小这种偏移是非常必要的.文中提出了一种OFDM系统中基于插值的载波频率同步算法,该算法仅需要一个OFDM训练符号,采用最大似然估计,完成频率偏移的捕获,在算法实现中,插值操作通过频域的循环卷积来完成.基于插值的同步算法独立于可能发生的载波相位偏移,具有很高的稳定性.仿真结果表明,作为一种捕获阶段的同步算法,能够给跟踪阶段一个很好的起点,从而改善系统整体性能.     

甚高频数据广播信号解调算法设计

为提高甚高频数据广播(VDB)信号的同步精度和解调性能,根据VDB信号基本格式和特点,提出了一种基于解差分的VDB信号的解调算法,该算法消除了频偏引起的同步性能恶化,能够在一组同步码元内完成帧同步、位同步和频偏估计与校正。仿真结果表明,该方法有效提升了VDB信号解调性能。     

基于级联随机共振的直接序列扩频信号的捕获方法

在直接序列扩频信号的捕获中,针对低信噪（SNR）比以及大频偏对信号捕获产生影响的问题,提出了一种基于级联随机共振的直接序列扩频信号的捕获方法。首先将输入信号通过部分匹配滤波器进行处理,当本地伪码和输入信号伪码相位对齐时,输出信号仅剩下了残余多普勒频偏;然后将该信号进行级联随机共振,从而提高信号的输入信噪比;最后通过快速傅里叶变换（FFT）谱分析,可以在频谱上得到清晰的谱峰,进而求出多普勒频偏值。通过理论分析和实验仿真可知,在输入信噪比为-26 dB的情况下,所提方法能够提高直接序列扩频信号的捕获灵敏度,并且通过两级级联随机共振系统后输出信噪比提高了15 dB左右;同时与传统捕获算法相比,该方法的正确检测概率提高了4 dB左右。所提方法不但能抑制噪声,而且能将部分噪声能量转换为信号能量,同时能够改善大多普勒频偏的影响,在捕获弱信号方面有着极大的优越性。     

一种克服频偏的OFDM帧同步新算法的研究

在OFDM系统中,符号定时、频偏估计都是关键技术之一,尤其是频偏.许多文献都介绍了这种技术,但都没有很好地克服频偏的影响.在前人的基础上,根据IEEE802.11a帧结构,利用接收信号相邻的两个数与本地的前导字序列相邻的两个数作相关,提出了一种能克服频偏影响的OFDM帧同步技术.与传统帧同步算法相比,该算法能很好的消除频偏,并且它的计算量小.实验说明了即使在频偏较大的时候也能很好的榆测出相关的峰值,克服了频偏的影响.