GPS信号的码相位与多普勒频率联合捕获

分析了PMF FFT码捕获算法在不同频偏下的性能,针对其频率估计精度较低引起的部分频偏下的检测性能下降,提出了一种改进的码相位与多普勒频偏联合捕获方法。首先基于部分匹配滤波(PMF)相关算法得到一组匹配滤波输出;然后在PMF FFT算法基础上提出了一种利用FFT幅度差求解的低复杂度高精度迭代频偏估计算法,并利用此高精度的频率估计值补偿PMF输出,进行相干检测,从而在提高频率估计精度的同时提高了信号的检测概率,实现了高精度的频率估计与码相位捕获的联合处理。仿真结果表明检测算法可以有效改善频偏估计精度,提升检测概率,并且具有极低的复杂度。     

CCPAZP-FFT捕获方法中频率估计算法研究

针对航天测控系统中因飞行器高速运动造成的直扩信号多普勒频率捕获精度下降问题,对CCPAZPFFT捕获方法中的频率估计算法进行了研究。结合M-Rife频率估计方法,通过频谱搬移将原始信号真实频率移动至量化频率中心,对获得的频谱的最大值与次大值进行插值,同时对捕获峰值的相邻相位维进行多普勒修正,提高多普勒频率的捕获精度。给出了算法的步骤,以及基于K7芯片的现场可编程逻辑阵列(FPGA)的实现流程。理论分析和仿真结果验证了算法的有效性,在接收信号载噪比38dB、多普勒动态-70~70kHz的环境中,多普勒捕获偏差由250Hz降至约10Hz,实测结果验证了算法的可行性。     

基于IMU辅助的高动态GPS信号捕获算法

高动态环境存在较大的多普勒频移,传统的GPS信号捕获方法捕获时间较长。为了快速捕获到信号,提出将惯性测量单元(InertialMeasurementUnit,IMU)辅助与快速傅里叶变换(FFT)相结合的快速捕获算法。该算法通过外部IMU的位置、速度辅助,预先估算高动态载体产生的多普勒频移,缩小频率搜索范围;利用二维FFT方法同时搜索码相位和多普勒频率,降低计算复杂度,加快捕获速度。仿真结果表明该算法可以显著减少捕获时间,提高捕获性能。     

基于全相位的OFDM系统实现

OFDM是下一代无线通信的关键技术之一，而频率偏移会使OFDM的子载波失去正交性，同时给系统带来ICI，引起系统性能严重下降。针对这一情况，文章提出利用全相位FFT来解决频偏问题。全相位FFT利用自身的频谱分析功能来实现对信号相位和振幅的判决。经理论证明它的相位误差得到减少，且由频偏引起的泄漏远小于基于FFT的OFDM系统，同时振幅和频率通过全相位校正可以得到弥补；该技术还可以降低信道噪声对系统的影响。最后，通过实例仿真验证了该系统的性能是高于传统OFDM系统的。     

一种星载应答机接收信号快速同步技术

讨论一种星用调相模式应答机信号的快速捕获和跟踪方法。该方法通过4096点FFT运算能够快速地对载波的多普勒频偏进行估计,实现高动态下载波的粗同步,并通过二阶锁频环和辅助二阶锁相环实现载波的精密跟踪。测试表明,该应答机在载波捕获门限为-118dBm、多普勒变化范围为-115~ 115kHz、多普勒变化率为32kHz/s的高动态、低信噪比情况下,能在1s内快速完成接收信号的捕获和跟踪。     

基于全相位频谱插值的欠采样频率估计

提出利用两个独立欠采样通道输出信号的互谱函数实现对欠采样信号的无模糊频率估计,为了提高测频精度,需要对信号真实频率与最大频域输出幅值对应量化频率的偏差进行较高精度的估算,采用全相位FFT与传统FFT联合校正频率偏差的方法,提出了全相位Rife综合算法,根据全相位FFT输出的最大谱线和次大谱线的比值决定采用全相位Rife算法或修正的细化Rife算法,仿真结果验证了该方法的有效性及高精度特性。     

遥测系统的多普勒频偏盲估计

提出一种适应于在加性高斯白噪声信道(AWGN)下遥测系统的多普勒频偏盲估计算法。针对不同调制方式和波特率的遥测信号在较大频偏范围内对多普勒频偏进行估计,对算法具体实现时参数的选择及影响频偏估计精度的因素进行分析。     

大带宽高分辨力多通道SAR频谱重构

针对大带宽高分辨力SAR的幅相误差特性,提出了基于通道幅相误差补偿的偏移相位中心多通道SAR频谱重构算法。该算法利用雷达内定标数据估计通道内和通道间的系统幅相误差并补偿回波数据,然后通过频谱重构滤波器抑制模糊多普勒频率信号,获得无模糊的多普勒信号。仿真和实测数据的成像结果表明,该算法能够有效抑制高分辨力多通道SAR的模糊多普勒分量,获得满意的成像效果。     

基于FFT的GPS快速并行捕获算法

为了提高GPS接收机的捕获速度和捕获精度,提出了一种新的基于FFT的并行捕获方案。采用一次FFT运算和多次IFFT运算同时完成频域和码相位域的二维搜索,将运算量减少一半。在通过判决捕获到相关峰后,通过简单内插精确确定载波频率,提高频率的分辨率。     

基于ZFFT的低信噪比无人机信号载频估计方法

针对远距离探测民用微型无人机信号时的低信噪比条件下高精度载波频率估计问题,提出基于Zoom-FFT(ZFFT)和二次插值(或Rife算法)的快速、精确估计改进算法。算法先利用FFT粗估信号频率,然后利用ZFFT算法对频谱细化,通过简化数字滤波器,采用积分求和的方式滤波,并与数据抽取相结合,同时实现滤波与抽取。最后,利用二次插值法(或Rife算法)对载频估计值作进一步修正。仿真结果表明,所提算法在低信噪比条件下估计精度和运算效率均有明显优势。     

一种基于频移补偿的apFFT相位估计改进方法及应用

全相位快速傅里叶变换（all phase Fast Fourier Transform,apFFT)相位一致性特点使正弦信号相位估计不受频率估计影响,但由于频谱泄露和栅栏效应,apFFT相位估计性能受信号频率位置影响。针对该问题,提出了一种基于高精度频率估计和补偿的apFFT相位估计方法。首先,对信号进行高精度频率估计,并以此对信号进行频移补偿,然后对补偿信号进行apFFT,最后求解信号相位。蒙特卡洛仿真结果表明：所提算法的相位估计性能不受信号频率位置影响,相位估计误差性能与理论值一致,受两参数克拉美罗界（CRLB₂）约束,约为1.158 2倍的CRLB₂;相位估计性能和抗噪声能力明显优于经典apFFT算法和其他对比算法。更进一步,利用我国首次火星探测器TW-1（天问一号）近火捕获段干涉测量数据进行算法验证,结果表明：相位估计精度约4 mrad,干涉测量时延估计精度约50 ps。     

一种低信噪比下MPSK的载波频率同步方法研究

针对卫星通信中常用的多进制相移键控调制(MPSK)信号,在无导频数据且不考虑编码辅助条件下,对一种低信噪比、大频偏的联合载波频率估计方法进行了研究。将FFT频谱细化方法与Fitz法进行联合设计并优化,先用FFT频偏估计细化算法粗略估计频偏,使之处于Fitz的范围内,再用Fitz法对经一次补偿的信号进行精细估计,将二次补偿后的信号送二阶锁相环路实现载波同步,并对频偏补偿环路在低信噪比下的稳定性进行设计和优化,给出了优化流程。在Matlab/Simulink仿真平台上对8PSK信号进行仿真,验证了算法可实现在宽带范围内8PSK调制信号的载波频率同步,且同步门限降至6dB。     

一种基于时域导频相位补偿的SOFDM大多普勒频偏抑制方法

针对在卫星高速移动信道中传输SOFDM数据符号时受到较大的多普勒频偏干扰这一问题,研究并提出了一种通过直接校正数据符号的相位误差来抑制多普勒频偏的方法。对时域导频符号的相位按照一定的规则进行补偿,然后对补偿后的导频相位进行线性插值来估计并校正数据符号的相位误差;理论分析表明,这种方法的计算复杂度较低,易于实现,并且占用的SOFDM系统资源仅为0049%,便于工程应用;仿真结果表明,这种方法能够在速度为500km/h并且CIR接近0dB的高速移动环境下准确校正U分布峰值为1000Hz的大多普勒频偏引起的相位误差,进而使系统的误比特率（BER）降低到10 -4 量级,比普通系统的误码性能提高了两个数量级。
     

深空通信载波同步高精度FFT频偏估计算法

深空通信信道具有高动态、低信噪比的特点,传统深空探测器应答机中采用的基于锁相环的载波同步算法,在信噪比低于6dB时无法实现可靠同步。针对这一问题,文章提出了一种基于插值的快速傅里叶变换(FFT)频偏估计算法。通过一次插值,即可获得频偏的无偏估计值;插值后再进行二分搜索,以提高靠近谱线位置频点的估计精度。文章对此算法的估计精度进行了仿真,同时给出了其在某深空探测器应答机中的实现和验证情况。结果表明:此算法估计精度优于抛物线、Rife等插值算法;当二分搜索迭代次数等于5时,能够实现整个频偏估计范围内的可靠载波恢复。基于算法设计的深空探测器应答机载波同步门限可达2dB,相较于传统应答机,载波同步门限降低4dB。     

一种高动态GPS软件接收机方案研究

为了提高GPS接收机的捕获速度和跟踪精度,改善其动态适应性能,提出了一种GPS软件接收机方案.首先采用延迟、累积捕获结构搜索C/A码起始点,引入延迟累加器辅助频谱分析实现各卫星多普勒频移成分的分离、估计,将传统的二维捕获过程简化为两个一维搜索过程,提高了捕获速度;然后采用多重辅助结构的跟踪环路,提高载波、伪码频率和相位的跟踪精度.通过对GPS实测数据和高动态模拟数据进行仿真实验,验证了该软件接收机方案的有效性.     

脉冲干扰下的星间扩频码域并行捕获性能研究

星间链路的高动态给星间扩频信号带来高达几百kHz的多普勒频偏,本文提出一种利用卫星历书进行多普勒预估计与码域并行捕获相结合实现星间扩频信号捕获的算法.同时,常规的高斯白噪声下捕获概率分析对空间电磁脉冲不具有针对性,本文利用Possion分布对空间电磁脉冲干扰进行建模,对该并行捕获的捕获概率、捕获时间的影响进行了研究,表明该算法在信干比为-7.4dB时,捕获概率仍在90%以上,适于星间扩频信号的捕获.     

一种非数据辅助前向结构载波频偏估计的算法

文章给出了一种适用于MPSK解调的非数据辅助(NDA)载波频偏估计算法,该算法采用前向开环载波同步方式,利用相邻样本之间的相关信息提取载波频偏,具有同步速度快、载波频偏估计范围大、计算量小、可全数字化的优点,适用于高速突发数字通信系统.通过计算机仿真.给出了该算法在估计范围、估计精度方面的性能.     

频偏估计与相位处理相融合的新型载波恢复算法

针对低轨卫星下行信号存在大多普勒频偏、载波同步难的问题,运用载波频偏开环盲估计算法,并结合一种新的基于相位处理的基带锁相算法,提出一种新颖的MPSK类全数字接收机载波恢复算法。仿真结果表明,该算法能够对大频偏、低信噪比的MPSK类调制信号快速完成载波同步,且具有良好的误码性能,算法易于工程实现,适用于低轨卫星下发的遥感、遥测、移动通信等信号的接收。     

一种提高BOC信号伪码相位测量精度的无模糊捕获算法

针对二进制偏移载波BOC调制信号捕获的模糊性问题,以及伪码相位捕获精度不足的问题,提出一种基于互相关函数重构和三次样条插值的BOC信号无模糊捕获算法。首先利用重构的互相关函数对BOC调制信号进行粗捕获,再通过三次样条插值法提高伪码相位的捕获精度。理论分析和实验验证表明,算法能够消除BOC调制信号的捕获模糊性,并将伪码相位测量精度提高72%。     

基于互相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法的FPGA设计与实现

BOC信号自相关函数的多峰特性是造成捕获模糊性的直接原因,基于互相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法能够消除BOC信号的捕获模糊性,提高伪码相位的测量精度。对算法进行FPGA设计与实现,并通过Matlab、Modelsim和SignalTap-II进行验证。测试结果表明,算法能够成功捕获到BOC信号,并且SignalTap-II中采集到的多普勒频率及码相位捕获结果与Matlab中计算结果一致,在验证算法可行性的同时证明了FPGA设计的正确性。基于互相关函数重构的BOC信号无模糊捕获算法易于工程实现,具有较高的工程实用价值。