空间通信远距离非均匀天线组阵技术研究

介绍了用于深空通信的天线组阵技术中常用的SIMPLE和SUMPLE信号合成算法。根据远距离天线组阵的特点,采用符号流合成(SSC)方法对信号进行合成,用快速傅里叶变换(FFT)实现信号互相关来自适应地消除时差,用最小均方(LMS)误差算法实现最大比合成(MRC)。仿真结果表明:可实现300Mbit/s数据速率的信号接收,信号合成增益相对于理论增益损失在0.3dB以内,系统在信噪比(SNR)为-3dB的条件下仍能正常工作。文章采用的方法,可用于远距离非均匀天线组阵,也可用于具有较高数据传输速率的航天器通信。     

非均匀天线组阵SUMPLE权值信噪比及信号合成性能分析

SUMPLE相关算法是深空网天线组阵中信号合成最重要的方法之一。将SUMPLE权值估计信噪比的计算方法由均匀天线阵推广到非均匀阵,给出了非均匀阵合成损失系数的计算公式。理论分析与仿真结果表明,在非均匀阵SUMPLE合成中应对权值幅值进行修正,以使其满足最优合成条件。充分利用现有的大型射电望远镜,在其周围建设若干小口径天线进行组阵,可以获得比单纯由小天线组成的均匀阵更好的合成性能,且具有更强的微弱信号适应能力。
     

天线组阵中基于SUMPLE算法的故障天线分析

在大规模天线组阵中,故障天线所引入的噪声会增加阵列的合成输出损失,而在低信噪比下难以用信号检测算法判断组阵天线是否存在故障。针对该问题,在分析故障天线对信号合成影响的基础上,本文提出一种基于SUMPLE算法的权值幅度修正方法实现天线增益分析,并分析了修正因子对降低故障天线影响的有效性。理论分析与仿真结果表明,权值幅度修正算法能明显降低故障天线的权值幅度,减少了合成增益损失,有利于在大规模天线组阵中故障天线的检测,具有重要的工程应用价值。     

天线组阵信号合成技术的研究

介绍天线组阵信号的几种基本合成方案和相关算法,对其进行软件仿真分析。重点研究全频谱合成方案,进行了软硬件仿真试验。结果表明,全频谱合成方案的合成效率可以达到90%以上。     

自适应天线互耦影响研究

用等效网络法推导了考虑互耦影响时阵列的输出信号解析式和信噪比,仿真了不同阵元间距时,自适应直线阵的方向图和输出信噪比,得到了一些有用的结论。     

雷达信号脉冲调制的分析技术

通过对几种脉冲调制算法的比较 ,分析了各种算法的优缺点和适用范围 ,提出了一种新的脉冲信号调制分析方案 ,即针对不同的信号采用不同的算法。仿真结果表明 :此方案识别信号能力强 ,在较低的信噪比下具有很好的效果。     

基于特征空间的GPS自适应阵干扰抑制技术研究

讨论了GPS系统中自适应阵干扰抑制的问题,对比研究了最优自适应阵与基于特征空间自适应阵的抗干扰性能。通过理论推导和仿真分析,与最优自适应阵相比,基于特征空间在信号与干扰噪声比性能上略有不如,但其在理论上能够完全抑制干扰,具有更好地干扰抑制比。     

基于最大似然准则的L阵2D-DOA配对算法研究

针对L阵两维到达方向(2D-DOA)估计中方位角和俯仰角配对错误导致的模糊问题,对一种基于最大似然准则的配对算法进行了研究。根据建立的L阵信号模型,用超分辨算法获得在非相干源和相干源时的L阵两组线阵的一维DOA估计。由一个线阵接收数据和估计的一维DOA得出信源的最大似然估计,构造第一个信源协方差矩阵,其中目标的排列顺序与该线阵估计的一维DOA顺序对应;再用两个线阵接收数据的互相关矩阵估计第二个信源协方差矩阵。当两个线阵估得的一维DOA对应时两个信源协方差矩阵等价,可由两个矩阵中元素的位置关系实现配对,获得无模糊的方位角和俯仰角。仿真结果表明:所提算法在低信噪比、小快拍数下均具较高的鲁棒性,适用范围广,在无任何先验信息条件下能较准确地实现配对。     

光纤陀螺输出信号的自适应滤波

噪声是影响光纤陀螺零漂指标的主要因素。为了降低光纤陀螺输出信号中的噪声含量,提高光纤陀螺的零漂指标,本文设计了一种自适应滤波器,用于光纤陀螺输出信号的数字滤波。设计的自适应滤波器采用基于最小均方误差准则的LMS算法,该算法的滤波准则是最小均方误差,采用递推的方法实现。设计的自适应滤波算法在数字闭环光纤陀螺中进行了实验,结果表明,设计的自适应滤波器能够降低陀螺输出数据中的白噪声,有效地提高了光纤陀螺的零漂性能。     

基于改进的Toeplitz化处理的相干源非均匀线阵自适应波束形成算法

针对相干源非均匀线阵的波束形成,提出了Toeplitz化的基于特征空间的线性约束最小方差自适应波束形成算法(TELCMV)。该算法利用阵列接收信号的相关性进行Toeplitz化处理、把期望信号方向向量向信号子空间投影、进行线性约束最小方差波束形成来得到TELCMV权向量;TELCMV权向量没有包含噪声子空间的分量,而期望信号和干扰信号的输出不变,所以提高了输出信干噪比(SINR),收敛速度也快,在低信噪比和小快拍数下能取得较好的波束形成性能。仿真试验结果证明了TELCMV算法的优越性能。     

信道相关性对分集合并接收性能的影响

简介分集接收的主要方式 ,定量分析信道相关性对分集接收性能的影响。特别针对 Rayleigh信道模型中最大比合并和选择合并在各分集支路相关时的性能作了仔细研究 ,给出仿真结果 ,验证各分集支路相关性越小 ,分集效果越好的结论。在最大比合并下 ,当各路平均信噪比与门限相比较小时 ,各分集支路越相关 ,输出信噪比超过门限的概率越大。     

MIMO系统中迭代捕获算法的性能分析

基于迭代消息传递的伪码捕获方法能够在复杂度较低的情况下,极大的提高捕获速度,但在低信噪比下捕获性能下降很快。多输入多输出 (MIMO) 系统可以在不增加频谱资源和发射功率的条件下,削弱多径衰落,改善通信系统的性能。本文提出将迭代捕获算法应用于MIMO系统中,在接收端采用分集技术,运用最大比合并方法进行信号合并,然后用迭代算法进行捕获。仿真结果表明：将迭代捕获算法与MIMO系统结合,在不影响捕获速度的前提下能够有效提高信号的捕获概率,信噪比在-22dB条件下捕获概率达到90%以上,性能优于现有的迭代捕获算法。     

高功率微波空间功率合成效率分析

分析了影响高功率微波空间功率合成的主要因素,研究了几种误差对空间功率合成效果的影响,探讨了获得较好功率合成效果高功率微波的控制需求,通过仿真分析得出一些有价值的结论,能够为高功率微波空间功率合成的工程化提供参考与指导。     

伪码调相与PAM复合测距系统研究

介绍了PAM伪随机码的构成原理,推导了PAM伪随机码的自相关函数和功率谱密度。结合图形分析了它们的性质特点。设计了伪码调相与PAM复合测距系统,并分析了在加性高斯白噪声信道中的各个阶段的信号形式。研究了复合测距系统的性能,详细推导了复合测距系统的信噪比增益。结果表明,与单纯的伪码测距系统相比,复合测距系统有更强的抗干扰性能和测距能力。     

Multipath fading analysis of telemetry signals power fluctuations from Universitetsky microsatellite

The article deals with the results of the fading fluctuations analysis for telemetry signals in the 2 m and 70 cm bands from the first Moscow State University microsatellite better known as “Universitetsky”. Radio telemetry signals were received from the microsatellite for around 2 years, collecting and recording the power signal data of almost 7500 satellite overpasses. The received signals from about 2300 satellite overpasses had a very low signal to noise ratio (SNR) that caused high transmission losses. The rest of the signals had a SNR high enough to complete the transmission without losses. The main objective of this paper was to find the fading fluctuations caused both by diffusion and by the presence of Gaussian and non Gaussian noise in telemetry signal power data. The purpose was both to characterize the communication channel as well as to elaborate solutions both to improve the communication quality as well as to identify no homogeneous zones in the ionosphere environment. The signal power analysis was based in the observation of statistical characteristics from different power signal components, in particular the components influenced by diffusion and non Gaussian noise. The employed methodology follows the next steps: removing the power signal envelope; taking away the Gaussian noise; obtaining the statistical characteristics from non Gaussian noise, Gaussian noise and envelope; finally identifying the LOS and NLOS signal fading components. For this purpose, the wavelet technique was used to perform the signal decomposition. In particular, the discrete wavelet transform DWT was utilized to carry out the signal de-noising. Then, the results were statistically treated in order to obtain a diffusion index for Rician fading, which are associated with fading in atmosphere and ionosphere layers. In this way the communications channel among satellite and ground station was characterized and a BER parameter was obtained for every satellite overpass, which means an outstanding result when considering that just few papers describe such results for satellite systems. The obtained results are valid not only for satellite communications systems but also for wireless communications systems. These results are the basis for future communications system design, which in our case pursues to reduce the BER parameter in the satellite link. The referred system will employ adaptive error coding schemes as well as channel analyzer algorithms based in the theory exposed in this paper.     

基于RJ-MCMC的DS-CDMA信号扩频码与信息序列盲估计

针对非合作低信噪比环境下的DS-CDMA信号参数估计问题,在分析信号模型的基础上,提出一种基于可逆跳跃的马尔科夫链蒙特卡罗(RJ-MCMC)扩频序列和信息序列联合估计算法。该算法通过建立信号参数和用户个数的联合后验分布模型,迭代抽样得到待估分布的样本,并有效地在不同维数的子空间中跳转,从而构造一条马尔科夫链,使其平稳分布为待估参数的后验分布。仿真结果表明,该算法在功率相同和不同的条件下均能适应较低的信噪比,并且对不同的用户个数具有较强的适应性,同时算法的估计性能相对现有的方法也有很大的改善。     

子带自适应阵列处理的实现与性能分析

针对空频自适应滤波处理中节拍样点两端的输出信干噪比急剧下降的问题,建立了子带自适应阵列处理与空时自适应阵列处理等效关系的数学模型,指出了变换正交基函数的影响,提出利用时频分析特性优良的小波包变换取代傅立叶变换形成新的子带自适应阵列处理,减少子带间的频谱混叠,从而提高系统节拍样点两端的输出信干噪比。对基于不同窗函数的空频自适应处理和基于小波包变换的子带自适应处理进行了性能仿真,验证了小波包相对于加窗空频自适应处理的优越性。     

基于自适应谐波消除的Hexapod平台微振动激励控制

针对空间微振动环境模拟的需求,以Hexapod平台为对象,进行正弦振动激励控制的研究。当Hexapod平台工作在共振频段时,其输出的振动信号中因含有谐波成分而产生了显著的控制误差。为此,提出了一种自适应谐波消除算法。该算法以LMS滤波器为基础,将与谐波同频率的正弦信号和余弦信号作为滤波器的基底信号,将平台实际的输出响应作为滤波器的误差信号,以此实现谐波分量的自适应消除。将基于该算法的控制回路引入传统的控制器,进行了共振频段的单输入单输出和多输入多输出的微振动激励试验,结果表明,该算法可有效地消除谐波失真,大幅提高了Hexapod平台在共振频段的控制精度。     

Coherent optical array receiver for PPM signals under atmospheric turbulence

Adaptive combining of experimentally obtained heterodyned pulse position modulated (PPM) signals with pulse-to-pulse coherence, in the presence of simulated spatial distortions resembling atmospheric turbulence, is demonstrated. The adaptively combined PPM signals are phased up via an least-mean-square algorithm suitably optimized to operate with PPM in the presence of additive shot noise. A convergence analysis of the algorithm is presented, and results with both computer simulated and experimentally obtained PPM signals are analyzed.     

一种高动态环境下PCM-FM的低信噪比检测方法

针对PCM-FM遥测信号的特点,提出一种基于快速傅里叶变换的自相关检测方法。首先利用自相关处理,消除多普勒频率变化对检测性能的影响,可适应目标高动态变化环境。然后通过对自相关输出进行快速傅里叶变换,提高在低信噪比情况下的检测性能。仿真结果表明所提方法在高动态、低信噪比条件下能够高概率检测到PCM-FM信号。