基于维特比算法的GMSK信号非相干解调技术研究

GMSK体制是深空通信中的新型体制,它具有恒定的包络、优秀的频谱利用率和功率利用率。研究基于维特比算法的GMSK信号非相干解调技术,并在高斯白噪声信道下进行性能仿真。仿真结果表明,该解调算法性能优越,在信噪比Eb/N0=9dB时,GMSK(BT=0.5)信号的误码率性能可达10-4量级,优于传统调频方式约2.4dB。该解调算法已经在某深空测控演示系统中得到了试验验证,性能良好。     

BPSK信号信噪比估计方法的分析与仿真

文章研究了AWGN信道下BPSK信号的信噪比估计问题,在同一系统模型中对最大似然估计、二阶矩四阶矩法、分割符号矩法和最小均方误差法等4种估计算法进行比较,并分析了4种算法的实现复杂度。通过分析和仿真表明在高信噪比时,4种算法均能达到很好的性能,而在低信噪比特别是小于-5dB时估计有较大的偏差。     

相参脉冲信号多普勒变化率测量方法

研究了相参脉冲信号多普勒变化率的估计问题,提出一种基于相位差分的最小二乘算法。仿真实验证实该算法的有效性,尤其对于低信噪比信号有很好的适应性,精度基本达到Cramer Rao限。算法适用于动态多普勒变化率测量,具有一定的应用价值。     

扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能仿真研究

针对直接序列扩频通信系统中的窄带强干扰信号,研究了基于即时干扰频率估计与陷波滤波器的自适应开环干扰抑制方法。重点比较了2阶IIR,3系数FIR与5系数FIR陷波滤波器对扩频信号波形畸变和系统误码率的不同影响。探讨了使用此3种干扰抑制方法构建一个抗窄带干扰能力达60dB以上的扩频通信系统的可行性。研究结果表明在具有成形滤波器的直扩通信系统模型下,与RS(255,223)码结合使用,2阶IIR陷波滤波器的处理增益为1023的单纯直接序列扩频系统在信噪比-10dB 及系统误码率10 -6 的条件下具有60dB以上的抗窄带干扰能力;而使用3系数或5系数FIR陷波滤波器的扩频通信系统不可能达到60dB的抗窄带干扰能力。     

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明：该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。     

深空接收机同步算法设计及实现

针对深空通信链路信号衰减大、传输时延长并存在大多普勒频移的特点,提出了一种基于CCSDS协议标准接收信号的同步算法,采用Costas反馈环进行载波同步,利用早迟门恢复定时时钟,通过相关性检测帧头解决相位模糊问题,最后对相位误差进行估计并补偿。在此基础上,设计并实现了适合于现场可编程门阵列(FPGA)定点运算特点的同步简化等效电路。基于Xilinx FPGA平台的实测结果表明,文章同步算法的硬件电路实现简单,在15dB信噪比的高斯白噪声情况下能较好地实现时间、频率的跟踪与锁定,可为未来深空接收机的优化设计提供有益参考。     

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。     

LDPC编码系统的码辅助载波相位同步算法

深空通信具有传输距离远、信号衰减严重的特点,针对低信噪比条件下深空通信系统中LDPC编码系统载波同步实现困难的问题,提出一种新的具有较低复杂度的码辅助载波同步算法。分析了载波同步误差对译码性能的影响,基于最大似然准则推导了载波相位的迭代同步算法,算法利用LDPC译码器输出的软判决信息来辅助载波相位的估计,将译码器与载波同步器进行联合迭代,从而得到接近最大似然估计性能的载波相位估计,同时对载波相位进行迭代补偿。仿真结果表明,在低信噪比条件下,算法能够有效纠正载波偏差,并能够以较低的系统复杂度获得近似理想同步的LDPC码译码性能。     

深空测控通信中GMSK体制非相干解调算法研究

针对深空测控通信中GMSK体制非相干解调损失较大的难点,提出了一种改进的GMSK信号非相干维特比解调算法。通过分析相位状态网格图中相位转移规律,建立理论仿真模型。通过原理样机的研制和测试,实测数据表明：该算法具有解调损失低、实现复杂度适中的优点;相比于理论的最佳相干解调算法,在误码率1×10 -4 量级下,实测仅损失0.6 dB。目前该算法已应用于国内某深空测控通信系统GMSK体制基带设备中,并成功解调出欧空局Herschel–Planck卫星数据。     

并行编码选择扩频通信方式

提出了并行编码选择扩频通信方式，给出了并行编码选择扩频通信方式的系统模型，分析其通信性能。讨论了系统的误差概率和系统的信息数据传输能力，给出了数学模型和计算公式。结果表明，该系统与其它几种扩频通信方式相比较具有最高的信息传输效率。但其可靠性稍差，这说明通信的有效性的提高是以降低可靠性为代价的。本方式适合于传输信道具有较高信噪比的情况下使用。     

基于码元同步环路的激光测距通信一体化算法优化研究

精密测距与高速通信一体化技术已发展成为星间激光链路的主要研究方向之一。为了探究基于空间激光通信系统的通信解调算法对测距性能的影响机理，根据现有的激光通信系统架构，分析了测距通信一体化系统的工作原理，搭建了基于码元同步的激光测距通信一体化系统模型，分析了基于Gardner同步环路信号跟踪系统的测距精度，并对鉴相算法进行了优化。理论和仿真证明，优化后的码元同步环能够同时实现码元同步判决和距离解算，并得到了4 dB的噪声容忍度提升，其测距方差主要与基带成型滤波参数、环路带宽、载噪比以及鉴相增益等因素有关。该算法简洁，不受载波相位影响，对高阶调制具有良好的兼容性，适用于空间激光链路系统，丰富了测距通信一体化理论，为后续一体化系统设计提供了仿真依据。     

无人船数据链SC-FDE突发信号载波同步方法

设计了一种适用于无人船组网数据链的SC-FDE突发通信时隙的帧结构,通过计算前导序列和独特字(UW)序列的自相关函数,调整差分相关长度,提出一种适用于多模式帧结构的载波同步方法。最后,通过仿真评估了所提出算法在不同条件下的有效频偏估计范围、频偏估计精度等性能,为算法工程实现的主要设计参数提供参考。     

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。     

共轭梯度算法在振动信号处理中的应用

为了提高液体火箭发动机试验振动信号频域数据处理的精度,提出了一种基于共轭梯度和AR模型的谱估计算法。该算法计算复杂度低,估计出的谱分辨率高,可以克服传统的经典傅里叶变换功率谱估计算法在信号信噪比降低时不能有效区分相近频率点谱线的问题,解决了传统算法旁瓣泄漏严重的固有缺点。通过对算法在不同信噪比条件下的仿真实验分析与真实试验数据验证,充分表明了此算法在低信噪比条件下,估计的谱仍具有高分辨率的特点。     

基于Simulink的直接序列扩频通信系统的仿真

卫星通信系统测试扩频信号源需具备自检功能。文章利用MATLAB的可视化工具箱Simulink建立了直扩通信系统的仿真模型,为扩频信号源自检程序设计提供参考。采用滑动相关捕获算法、单△值非相干延迟锁定伪码跟踪环,实现了伪码同步。仿真结果表明,该系统可无误码地恢复发端原始信息。     

高动态环境下扩频通信系统信号快速捕获的研究

文中分析时延、多普勒频移对扩频信号相关接收的影响 ,并利用 MATLAB进行仿真 ,在此基础上给出一种高动态环境下扩频通信系统信号二维搜索方法 ,提出采用折叠匹配滤波实现伪码快速捕获。电路仿真结果表明此方法实现了长伪码 ( 1 0 2 3码长 )在高动态环境下的快速捕获 (≤ 0 .2 s)和硬件资源的合理配置     

DVB-S突发通信快速定时同步的FPGA实现

针对突发通信系统的特点,提出利用PN前导序列的良好相关特性,基于全并行流水FFT的快速同步方法。通过搜索FFT输出结果中超过自适应门限的多个峰值,找出最大峰值,实现突发数据帧头的快速捕获和最佳采样点的判决提取。该设计已经成功地在FPGA里得到实现,达到预期目标。     

一种基于FFT的高动态扩频信号的快速捕获方法

在近地轨道 (LEO)航天器通信中 ,航天器的高动态使扩频信号存在多达几十kHz甚至上百kHz的多普勒频移。对于存在如此之大的多普勒频移的扩频信号 ,采用传统的捕获方法 ,整个捕获过程非常困难 ,捕获时间很长。文中提出一种应用于存在较大多普勒频移的环境中、利用FFT谱分析进行伪码捕获的方法 ,并对其捕获性能进行分析。结果表明 ,与传统相关检测方法相比 ,采用基于FFT的捕获方法能减少捕获时间 ,并节省硬件资源