一种MPSK信号调制方式识别方法研究

信号调制方式识别技术是盲信号处理的关键技术之一.在研究MPSK信号的常用分类识别方法的基础上,针对其识别特征易受到噪声以及载波频率估计误差影响的不足,提出一种改进的分类识别方法并对其分类识别性能进行了实验仿真,通过对仿真结果的分析可知该方法能够获得较高的正确识别率,具有一定的实用价值.     

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。     

多径信道下OFDM信号和单载波信号的盲识别

针对非协作通信条件下OFDM(正交频分复用)信号和单载波调制信号的类间识别问题,提出一种在多径信道下基于信号循环自相关的调制识别算法。该算法不需要信号和噪声的先验知识,可以直接对中频信号进行处理,具有较强的实用性。通过对信号循环自相关函数进行分析,仅需进行时域的延时自相关运算和特定延时下的循环自相关运算,就可以从频域提取特征值来实现OFDM信号和单载波信号的盲识别。在估计OFDM信号周期时,提出一种基于极大值抽取的延时估计算法,能在多径衰落信道中不需要先验信息的情况下完成估计。仿真表明,本文提出算法的识别性能优于传统的四阶累积量算法。     

应用于中继卫星通信系统的16QAM-TCM技术研究

网格编码调制技术可以在不改变信息传输频谱带宽的条件下,改善信噪比,减少发射功率,降低误码率,其实现的方法是分割星座图形成子集,逐步增大星座图中信号点之间的最小欧氏距离。本论文在项目组自研的中继卫星通信系统仿真平台上,仿真了8PSK与16QAM-TCM两种调制技术的解调性能,仿真曲线反映了误比特率需求与所需信噪比之间的关系。仿真结果表明：① 在理想信道条件、I/Q（Inphase/Quadrature, 同相/正交）幅相不平衡、幅频特性、群时延、相位噪声、功率放大器饱和点条件下,假设误比特率需求为1E-7,16QAM-TCM技术的信噪比需求与8PSK调制技术的信噪比需求相比,分别可节省8.85 dB、9.04 dB、8.45 dB、10.2 dB、8.5 dB、14.6 dB的信噪比;② 在非线性信道条件下,当信噪比增大时,8PSK调制技术的误比特率在1E-3数量级附近波动,不再变化;③ 假设需求的误比特率为1E-7,16QAM-TCM调制技术非线性信道信噪比仿真值与理想信道信噪比仿真值相比,损失了4.8 dB。     

一种基于功率谱的多载波信号频率、带宽提取算法

随着电子通信技术和计算机信息技术的迅猛发展,各种自动化监测技术不断涌现,新型的准实时/实时频谱自动监测技术在卫星系统中得到应用,以提升卫星通信系统的状态分析能力和监测效率.在卫通信号频谱监测领域,频率、带宽的估算是其他特征参数估计的基础,为了快速识别卫通信号多个载波的频率和带宽信息,提出了一种基于信号功率谱图的盲估计方法.该方法利用信号功率谱图曲率及特定的修正方法确定载波左右边界,从而将载波分离出来.文章对该估计方法进行了仿真验证,结果表明,该方法与传统的估计算法相比,频率估计精度高,NMSE在10-3以内,且该算法在固定采样率与分辨率条件下耗时受载波个数影响很小,特别适用具有多种调制类型和码率的多载波应用场景.     

用于PSK载波提取的改进型逆调制环的研究

文章介绍了一种在全数字接收机中可用软件方式实现的MPSK载波提取方法———改进型逆调制环,并给出了性能分析。该方法适用于高速且速率可变的PSK调制技术,能较好地消除悬搁现象,适合于用DSP或FPGA来实现。     

卫星通信信号识别技术研究

在民用无线电监测、感知无线电、电子对抗等领域,信号调制识别是研究的热点。分析了常用的卫星通信信号调制方式（BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM、16APSK）,研究了各种调制方式的识别技术,提出了一种易于实现、识别率高的识别算法。理论分析和仿真验证均验证了该算法的有效性。     

基于PSK调制的数字通信信号仿真分析技术

基于PSK调制的数字通信系统在无线通信工程实践中有着广泛的应用，由于受到各种条件的限制，从实际工程系统接收到的PSK数字通信信号在教学科研中不易获得，而PSK调制仿真数据则可以自己产生。在掌握通信原理和仿真技术的基础上利用Matlab实现对BPSK、DPSK、QPSK、DQPSK、8PSK、π/4-DQPSK、OQPSK等数字通信信号源的模拟仿真，可对调制体制、工作频率、传输码率、采样频率、信道特征等参数进行灵活设置，并按要求生成规定格式的DAT数据文件，可作为调制方式识别软件的训练和测试样本。结合模方谱、平方谱、四次方谱、八次方谱等谱线参数特征，同时结合星座图和眼图进行基于PSK调制的数字通信信号的调制体制判别和验证。     

时频图像局部二值模式特征在雷达信号分类识别中的应用

针对低信噪比下雷达辐射源信号的分类识别,提出了一种将时频分析与图像处理相结合的特征提取和识别方法.该方法首先对雷达信号进行时频变换,将得到的时频分布转化为灰度图像;然后运用图像处理方法对时频图像进行增强和去噪;最后提取局部二值模式纹理特征描述子作为信号的识别特征,并采用支持向量机分类器实现信号的分类识别.文中针对12种常见雷达信号进行了仿真,结果表明该方法在较低的信噪比下仍能获得较为满意的识别率,当SNR=0dB时,信号的平均识别率能达到95.35％.所提出方法能有效降低噪声对分类识别的影响,同时对于时频图像相近的信号也有较好的识别效果,表明了该方法的有效性.     

统一S频段测控系统残余载波快速捕获方法

针对统一S频段(USB)测控系统中低信噪比、大频偏残余载波捕获速度慢的情况,提出一种残余载波快速捕获方法。根据残余载波的频域幅值特性,采用频域搜索的方法,进行快速傅里叶变换(FFT)频率估计,并使用现场可编程门阵列(FPGA)结合芯片外部同步动态随机存储器(SDRAM)的方法,使残余载波在较低信噪比、大频偏的情况下被快速、准确捕获,可解决因FPGA片内资源有限而出现的大量数据存储缓慢问题。利用Xilinx的Vertix 4系列FPGA芯片在系统时钟频率为110MHz时对文章提出的方法进行验证。结果表明,该方法载波捕获精度高,系统稳定可靠。此方法已成功应用于卫星地面测控综合基带设备中。     

利用分步Kalman滤波器的自主定轨信息融合算法

将星敏感器/红外地平仪的天文定轨信息与星间观测进行信息融合是消除基于星间链路自主定轨中星座整体旋转问题的有效途径。针对两种定轨方法精度相差较大导致融合效果较差的问题,提出了一种分步 Kalman 滤波算法。该算法利用星敏感器观测信息能够有效修正旋转参数的特点,将星敏感器观测信息和星间观测信息进行分步处理和最优信息融合以消除自主定轨算法中存在的星座整体旋转误差,提高定轨精度。通过对Walker星座的仿真表明,利用提出的分步Kalman滤波信息融合算法,星座自主定轨60天后星座URE误差能够稳定在 1.5米 以内,且能有效消除星座整体旋转误差。     

导航星座自主导航的时间同步技术

导航星座自主导航能够有效地减少地面测控站的布设数量,减少地面站至卫星的信息注入次数,降低系统维持费用,实时监测导航信息的完好性,增强系统的生存能力。卫星时间同步是实现导航星座自主导航的关键技术之一,而星载原子时钟的频率稳定性能直接影响着卫星时间同步精度。本文基于星载原子时钟频率稳定性的Allan方差表达,建立系统状态方程,并以星间双向测量伪距差作为基本观测量,组成系统测量方程。从而,可以设计适用于导航星座卫星时间同步的Kalman滤波算法。系统仿真结果表明:通过滤波处理星间双向测距数据,不断地更新卫星时钟参数,能够实现星座卫星自主高精度时间同步。     

一种适用于大频偏和低信噪比条件的频率估计器研究

为了实现对大频偏和低信噪比条件下信号载波频率快速估计,在比较现有常用估计器基础上,提出一种改进频率估计方案,可以将估计器估计范围提高到数据速率的一半而噪声性能接近MCRB下界。通过仿真和硬件实现,验证了改进频率估计器对大频偏和低信噪比的适用性。
     

一种改进的Link16信号的频率估计算法

针对Link16信号的特点,可采用类似雷达脉冲参数估计的方法测量信号的特征参数。由于受MSK调制信号中符号0和1不平衡的影响,此方法对Link16信号载频和频偏的估计具有很大的偏差。为此提出了一种改进的载频和频偏估计的方法。仿真实验表明,这种改进的算法具有更高的参数估计精度。     

激光频率波动对内差相干通信载波恢复性能的影响分析

搭建内差相干激光通信系统频率波动模型,对比分析BPSK和QPSK两种信号在不同频率波动条件下和Viterbi-Viterbi滤波器长度时的载波恢复性能。结果表明,当系统的工作状态稳定后,在激光频率波动幅度和波动频率较小时,两种信号的光信噪比损失平均值均小于0.5dB;随着波动幅度和波动频率的逐渐增大,Viterbi-Viterbi滤波器的长度越大,光信噪比损失就越严重。当Viterbi-Viterbi滤波器长度分别为7和11时,两种信号载波恢复性能良好。此时,BPSK信号由波动幅度引起的光信噪比损失平均值分别为0.11dB和0.16dB,由波动频率引起的光信噪比损失平均值均为0.15dB。而QPSK信号由波动幅度引起的光信噪比损失平均值分别为1.7dB和2.9dB,由波动频率引起的光信噪比损失平均值均为0.8dB。因此,对于相同的Viterbi-Viterbi滤波器长度、波动幅度和波动频率,BPSK信号的抑制激光频率波动能力优于QPSK信号。     

微小卫星星座用于侦察的设想

导弹攻防是空间对抗的重要领域.采用以信息技术为基础的电子攻击手段对目标防御系统实施对抗是导弹突防的有效措施之一.信息认知是夺取制天权的制高点.信息攻击的制高点是对目标信息传感器的信息掌握和信息认知.提出采用微小卫星星座侦察站专职从事对特定区域雷达传感器的信息获取、监视和认知的设想,并对卫星轨道及时间段无缝侦察星座作了初步构想.     

基于分数阶傅里叶域均衡的无线测控系统研究

在航天等具有较大相对运动的通信系统中,信道常具有时频双扩展特性。在此环境下,由于信道的时变性,传统的正交频分复用系统及单载波傅里叶域均衡系统的性能都大为下降。针对航天无线测控系统的高速传输,提出了一种基于分数阶傅里叶域均衡的单载波系统。该系统通过最优阶次的选择,能获得比传统方法更好的性能,而且接收机与发射机之间不需要建立反馈链路,使得应用更加灵活。仿真结果表明,与单载波傅里叶域均衡系统相比,该系统性能更好。     

一种提高导航卫星星座自主定轨精度的方法研究

针对近地导航卫星仅利用星间测距进行自主定轨时,因无法消除星座整体旋转误差而导致长期自主定轨精度不高的问题,提出了利用拉格朗日导航卫星星座与近地导航卫星星座联合仅利用星间测距进行自主定轨的方法。建立了拉格朗日轨道导航卫星星座和近地导航卫星星座联合仅利用星间测距进行自主定轨的动力学模型和观测模型。利用扩展Kalman滤波（EKF）算法和星间测距信息实现了拉格朗日轨道导航星座与近地导航星座的长期自主定轨。以4颗拉格朗日卫星组成的导航星座与12颗GPS卫星组成的近地导航星座作为仿真对象进行了仿真分析,仿真结果表明本文仅利用星间测距的联合自主定轨方法可以有效提高导航卫星星座的长期自主定轨精度。
     

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。