利用神经网络逆控制系统提高 Turbo码译码性能

对Turbo码译码逆模型建立问题,提出使用神经网络结构的非线性滤波器来建立Turbo码译码自适应逆模型.采用最优常系数比例因子统计得到Turbo码期望衰减系数,通过利用期望衰减系数训练神经网络非线性自回归外输入NARX滤波器,建立全局范围内的Turbo码译码逆输入输出映射模型.在线性逆控制系统中采用该自适应逆模型,与非线性逆控制结构的自适应逆控制系统相比,具有系统结构简单、运算量小等特点.仿真结果表明在信噪比大于0?dB时,该自适应逆模型算法收敛迅速、稳定,计算误差保持在较小的范围之内.自适应逆译码模型从译码机理角度提供了一种改善译码性能的新途径.     

Turbo码最优周期交织器

从码字重量分布的角度分析了影响Turbo码性能的原因,介绍了Turbo码最优周期交织器的概念,然后基于这一概念,为Turbo码提供了一个新的交织器设计方法, 并对采用这种交织器的Turbo码的性能进行仿真.与几种常用的交织器相比,这样的交织器使Turbo码的性能有了很大改善,这种改善在高信噪比的环境中更为明显.最优周期交织器的应用对于实际的Turbo码交织器设计有重要的意义,对于提高移动通信系统的性能有重要价值.     

一种Turbo码短交织器的设计方法

短交织器的结构对Turbo码的性能有很大的影响,通过探讨Turbo码编码器中反馈最小多项式的周期性和序列的可整除性问题,把可整除序列变为不可整除序列交织器,从而获得高码重的码字,并给出一种基于输入信息序列周期性特性的短交织器的设计方法.仿真结果表明是一种很有效的设计方法.     

符合CCSDS标准的RS（255,223）码译码器的FPGA实现及其性能测试

RS (Reed-Solomon)码是差错控制领域中一种性能优异的非二进制分组循环码,由于它具有很强的随机错误和突发错误的纠错能力,被CCSDS,NASA,ESA等空间组织接受,广泛应用于深空探测中.本文采用改进的Berlekamp算法,用FPGA实现了符合CCSDS标准的RS (255,223)码译码器;介绍了该译码器的实现流程、性能测试方法和基于PCI总线接口的测试平台;给出了测试结果,并且对理论上RS (255,223)译码器的误码性能与实际测试的误码率结果进行了比较和分析.验证结果证明该译码器能工作在400Mbps以上的码率,使用FPGA资源180000门,译码效果与理论上译码效果一致.     

CCSDS-RS(255,223)码高速译码器的硬件实现研究

研究了空间通信用高速Reed-Solomon(255,223)码硬判决译码器的FPGA实现方法,提出一种新的纠错算法实现结构以最大程度提高译码器性能。设计中采用RiBM算法求解关键方程,并通过应用高速比特并行乘法器以及流水线和并行处理方法提高译码通过率。综合和测试验证结果显示,该译码器译码通过速率为1.7Gbit/s,译码延迟为296个时钟周期,优于目前同类型的RS译码器性能指标。     

LDPC码对无源互调干扰下通信性能改善研究

针对无源互调干扰信号的时变性和间断性特点,提出了利用低密度奇偶校验（LowDensityParityCheck,LDPC）码抗突发差错的特性来减弱无源互调干扰影响的方法。文章设计了LDPC编译码方案,采用了基于准循环矩阵的编码方案,并着重分析了译码环节,译码算法最终选定具有低迭代时延特点的基于行信息传递（RowMessagePassing,RMP）调度的最小和译码算法。译码仿真结果显示,用占空比为10%的脉冲模拟无源互调干扰,信噪比为3.1dB时,编码增益约为8.2dB。实测结果显示,信干比为2dB时,带有LDPC编码的系统误码率为0.00269,信干比增益超过10dB。     

两类DBL码的性能比较

设计出扩展的Large area Synchronization地址码(LS码)——Daoben Lab地址码(DBL码).DBL码由基本LS码与矩阵左、右直积生成,分别称为DBL左乘码和DBL右乘码,两类DBL码各有特点.DBL右乘码特点是把码字分组,码组间码字存在更大的零相关窗,增加了可用码字数,码组内码字非周期相关性与扩展矩阵行向量的相关性相同;DBL左乘码也是把码字分组,码组间的零相关窗长度不变,没有增加可用码字数,但当以正交矩阵扩展时,码组内有和原LS码同样长度的零相关窗.计算机仿真验证了两类DBL地址码的性质.      

深空伪码测距中复合码性能的分析与研究

深空伪码测距系统中复合码的选择影响到系统的无模糊距离、测距精度、捕获时间和硬件实现方法. 针对深空伪码测距系统中常用的测距码进行仿真、分析、比较与研究, 包括复合码的频谱特性、周期、直流分量、码钟衰减、捕获时间和测距抖动误差等. 利用同相相关系数和非同相相关系数的信号空间图分析复合码的捕获时间性能; 采用同相中相积分环作为码跟踪环, 利用其线性环路模型分析测距系统的抖动误差性能; 进而分析半正弦成型和方波成型对系统的捕获时间和测距抖动误差的影响. 通过研究和分析认为, 在深空测控测距中, 一种比较适用的测距方式是选择T4B作为伪码测距系统的测距码, 基于DDS原理产生任意码片移位的伪码序列, 采用半正弦成型调制方式和半正弦匹 配滤波接收技术, 利用同相中相积分环进行伪码的跟踪.     

基于非正交码的波束形成网络幅相测试方法

针对目前数字波束形成网络幅相一致性测试系统中扩频码受限于正交码的问题,提出了一种基于非正交码的数字波束形成网络幅相测试方法。基于非正交码的幅相测试精度受多址干扰影响,提出了使用解相关算法提高幅相测试精度的方法,该方法以噪声略有增加为代价消除了多址干扰。理论分析给出了幅相测试的理论下界,并分析了系统误差、通道间耦合对幅相测试精度的影响。仿真结果显示,当采用非正交码时,测试设备不使用解相关算法无法达到预设的精度要求;使用解相关算法后,基于非正交码的幅相测试可以达到理论下界,在带内信噪比为10dB条件下,幅相测试精度为±01dB/1°,可以满足实际系统需求。     

无源互调对直扩系统伪码捕获性能的影响

无源互调干扰信号会对无线通信系统造成不同程度的影响,轻则干扰无线通信系统,严重时阻塞无线通信系统信号传输通道。为了定量分析无源互调干扰信号对直扩系统伪码捕获性能的影响,建立了无源互调干扰下直扩系统模型,考虑卫星接收机中噪声的影响,采用修正柯西分布概率密度模型,分别对平方律检波器捕获方法和平方检波累积器捕获方法在无源互调干扰下的捕获性能进行了理论推导和仿真验证。仿真结果表明,高信干噪比下无源互调干扰对通信系统的影响比噪声小,90%捕获检测概率下相差2.92dB;采用平方检波累积方法可获得一定的累积增益,90%捕获检测概率下的累积增益为2.36dB。     

激光多普勒测速系统自适应阈值检测算法

信号检测是激光多普勒测速(LDV)系统实现高精度的关键技术,针对LDV中微弱多普勒信号的检测,本文从噪声在频域中的统计特性出发,对多普勒信号进行带阻滤波,结合雷达的恒虚警(CFAR)检测技术,设计了基于频域的单元平方和自适应阈值检测算法以解决在低信噪比(SNR)的环境中LDV的信号检测问题,提高LDV的信号探测能力,同时降低其虚警概率。仿真与实验的结果表明:该算法与固定阈值相比可以在SNR为-12 d B时实现信号的完全检测,保持低虚警概率,运算简单,工程适用性强。     

基于块平均预处理的GNSS-R延迟映射处理方法

为了提高导航卫星反射信号信噪比,提出了一种基于块平均预处理(BAP)的反射信号处理方法,该方法首先以伪码周期为块尺寸对接收信号进行分块,并对各分块进行叠加、平均,然后对平均后的信号进行相关处理.在此基础上,理论分析了块平均预处理对导航反射信号的影响,推导了镜面反射点反射信号处理增益的数学表达式,以及相关处理后得到的一维相关功率,对比分析了该方法与传统处理方法的计算复杂度,分析表明该方法对反射信号具有空域滤波效果,提高了镜面反射点反射信号的信噪比且有效降低了计算复杂度.最后,基于块平均预处理的软件接收机被开发,并对课题组实采的岸基GPS数据进行了处理,结果表明:与未块平均预处理的传统方法相比,在块平均预处理时间为2、5、10、15以及20ms时,该方法所得相关功率的峰值信噪比分别提高了约3.5、6.7、10.2、10.6和10.4dB,且在块平均预处理时间为10ms时,处理等长数据的时间缩短了近2.2倍.      

CSK调制信号的跟踪方法

CSK调制信号能够满足GNSS厘米级高精度服务的高信息速率播发需求,正受到广泛关注。针对CSK调制信号只能用于播发数据,而不能用于提供测量观测量的问题,对CSK调制信号的跟踪方法进行了研究。通过权衡性能和实现复杂度,提出了两种跟踪方法,方法一跟踪精度高但实现复杂度高,方法二以损失跟踪精度为代价降低了实现复杂度。理论和仿真分析结果表明,所提方法一在CSK调制信号载噪比高于40dB-Hz时,可提供与BPSK信号相当的跟踪性能。方法二相比方法一所需相关器资源降低一半,性能损失约4dB。论文的研究成果可为CSK调制信号在GNSS高精度信号体制中的应用提供支持。     

射频接收机系统级建模中的噪声谱分析

提出了一种在有限的系统参数下进行射频接收机系统建模时,各子电路噪声参数的分析和计算方法.从噪声功率谱的等效计算出发,给出了加性高斯白噪声通过有噪线性电路的分析方法.以一通信电台为例进行了分析计算,在给定有限的系统参数(信噪比,灵敏度,增益等)下分析出合理的各子电路的噪声参数,并进行建模仿真验证,理论结果与仿真结果较好吻合,表明了分析方法的有效性.该噪声功率谱的等效分析计算方法对射频系统建模有很好的指导作用.      

BCM的多阶段译码算法

针对在某些通信系统中对译码速度较高的需求,基于分组编码调制（BCM,Block Coding Modulation）的多级结构,给出了一种多级BCM的多阶段译码算法:从BCM中第一级分量码开始,根据BCM的级数逐阶段进行译码,针对每级分量码,采用软判决最大似然译码,直到最后一级分量码,从而降低了译码复杂度.仿真结果表明,与传统Viterbi译码算法相比,提出的多阶段译码算法的误码性能与其相当,信噪比较小时甚至更好,但译码复杂度远低于传统Viterbi译码方法.      

SDUV方法中组织振动信号提取算法比较

组织振动信号的提取是剪切波频散超声振动成像技术(SDUV)方法中的重要步骤.目前,SDUV方法中有两种常用的组织振动信号提取算法,正交解调法(QDM)和互功率谱法(CSM),但是未见比较这两种算法提取质量差异的相关研究.因此,构造了不同信噪比(SNR_U)的参数化仿真超声回波信号模型,分别使用QDM和CSM从超声回波信号中提取组织振动信号,比较了两种方法的提取效果与计算效率.实验结果表明,当SNR_U≥35 dB,两种算法在相同信噪比下提取出的信号所分离出的振动相位结果相近,标准差均小于1°,对于剪切波波速的计算结果没有太大影响.CSM的计算效率低于QDM的计算效率.因此,当SNR_U<35 dB,为了减小振动信号初始相位的提取误差,应该使用CSM提取组织的振动信号.当SNR_U≥35 dB,应该选择QDM提取组织的振动信号,以减少信号处理时间.本研究的发现有助于提高SDUV方法的检测效率.     

空-地单光子通信全链路仿真系统设计与实现

目前空-地单光子通信系统的设计大都基于分系统进行性能分析,很难给出系统级的性能参数,为系统设计优化提供可信的支持.为了综合评价空-地单光子通信的系统性能,采用全链路系统仿真的方法,基于离散事件仿真器构建空-地单光子通信仿真的全链路系统,通过蒙特卡洛方法仿真模拟捕获、瞄准、跟踪过程和单光子通信过程,有效模拟各子系统间的耦合关系,对空-地单光子通信系统的关键性能参数做出综合、准确的评价,为系统设计和优化提供依据.     

三床机载制氧系统性能仿真及影响因素分析

建立了三床机载分子筛制氧系统的数学模型,对系统性能进行仿真.仿真结果与实验值进行了对比,两者吻合较好,验证了模型和求解的正确性.在此基础上,对不同飞行高度和工作条件下系统的性能进行仿真预测,研究了产品气流量、吸附压力、冲洗定径孔大小和循环时间对系统工作性能的影响,为三床机载分子筛制氧系统的设计和优化提供了依据.      

Accuracy analysis of GNSS-IR snow depth inversion algorithms

In recent years, with the continuous development of Global Navigation Satellite System (GNSS), it has been applied not only to navigation and positioning, but also to Earth surface environment monitoring. At present, when performing GNSS-IR (GNSS Interferometric Reflectometry) snow depth inversion, Lomb-Scargle Periodogram (LSP) spectrum analysis is mainly used to calculate the vertical height from the antenna phase center to the reflection surface. However, it has the problem of low identification of power spectrum analysis, which may lead to frequency leakage. Therefore, Fast Fourier Transform (FFT) spectrum analysis and Nonlinear Least Square Fitting (NLSF) are introduced to calculate the vertical height in this paper. The GNSS-IR snow depth inversion experiment is carried out by using the observation data of P351 station in PBO (Plate Boundary Observatory) network of the United States from 2013 to 2016. Three algorithms are used to invert the snow depth and compared with the actual snow depth provided by the station 490 in the SNOTEL network. The observations data of L1 and L2 bands are respectively used to find the optimal combination between different algorithms further to improve the accuracy of GNSS-IR snow depth inversion. For L1 band, different snow depths correspond to different optimal algorithms. When the snow depth is less than 0.8 m, the inversion accuracy of NLSF algorithm is the highest. When the snow depth is greater than 0.8 m, the inversion accuracy of FFT algorithm is higher. Therefore, according to the different snow depth, a combined algorithm of NLSF + FFT is proposed for GNSS-IR snow depth inversion. Compared with the traditional LSP algorithm, the inversion accuracy of the combined algorithm is improved by 10%. For L2 band data, the results show that the accuracy of snow depth inversion of various algorithms do not change with the variations of snow depth. Among the three single algorithms, the inversion accuracy of FFT algorithm is better than that of LSP and NLSF algorithms.     

光纤陀螺惯性测量单元数据频混误差仿真分析

导航计算机对光纤陀螺（FOG）测量数据的异步重采样将引起数据的频谱混叠误差。基于FOG信号检测特点,以FOG闭环输出数据更新率、惯性测量单元（IMU）异步通信定时脉冲频率为参量,以载体的正弦干扰频率为变量,以导航计算机接收信号直流（DC）分量的幅值误差抑制为目标,建立了仿真模型。分析了现有内插抽取方案和滑动滤波方案的数据频混误差及延时特性。提出了类盲发变滑窗长度方案,抑制了频混误差响应谱对滑窗长度的敏感性。仿真结果表明,相比滑窗长度偏离最优值4%的滑动滤波方案,变滑窗长度方案的误差最大值从0.056 85降至0.009 737,能更好地适应定时脉冲信号频率抖动或切换的工程应用需求。