基于BPSK解调算法的随钻测量无线通信系统的搭建

地质勘测中,确保勘测数据的精准并能够随时根据钻井情况调整姿势是钻井工程的技术关键。当前国内外随钻测量系统通信技术主要是基于脉冲数据传输方案,这种技术传输性能弱、局限性大。引入随钻测量无线电磁传输技术解决钻井通信问题,基于BPSK(Binary Phase Shift Keying)调制方案,对通信传输系统进行优化,并做通信实验测试。结果表明BPSK方案能很好提升信号宽带能力,传输速率达到100 bit/s,误码率<0.1%,有效解决载波问题,同时工频信号与噪声信号抗干扰能力进一步提升。研究内容对地质钻井平台精准控制具有较大意义。

EBPSK及其优化调制信号的二阶循环平稳特性分析

在分析扩展二元相位键控调制(Extended BPSK调制,以下简称EBPSK调制)及其优化调制信号模型的基础上,证明其具有循环平稳特性。进而建立了EB-PSK及其优化调制信号的二阶循环平稳模型,推导了相应的理论计算公式,并通过仿真详细分析了调制参数对其循环平稳特性的影响。理论及仿真表明,循环平稳特性分析不仅为EBPSK及其优化调制信号的信息传输和接收提供了参考,而且为该类调制信号提供了一种新的通信信号处理方案。

EBPSK调制信号功率谱分析

调制技术对数据传输效率有重要意义。提出EBPSK调制方法,推导了其功率谱解析表达式,给出EBPSK在不同调制指数时功率谱理论值与仿真结果,验证了理论分析的正确性。同时,揭示了EBPSK已调信号功率谱随调制角变化的规律;并对功率谱、频谱效率及其与抗干扰性能关系进行了分析。

LFM-BPSK复合调制信号识别与参数估计

首先介绍了相位编码与线性调频(Linear frequency modulation and binary phase shift keying,LFM-BPSK)复合调制信号的模型,并分析了其相位特征及概率密度函数,然后通过分段滤波提高信号的输出信噪比。采用二叉树方法,基于相位展开和瞬时频率对LFM-BPSK复合调制信号、BPSK信号和LFM信号进行了识别,并讨论和分析了纽曼-皮尔逊(N-P)准则下识别门限的选取。接着对LFM-BPSK复合调制信号进行参数估计;最后用Matlab对LFM-BPSK复合调制信号的识别进行了仿真验证,并对识别后的信号进行了参数估计的仿真。结果表明,本文方法在较低信噪比下仍能实现较好的识别性能和参数估计精度。

单频干扰下BPSK接收性能恶化分析及应用

为了提高现有单频干扰下BPSK接收性能恶化分析方法的准确性和实用性,本文引入干扰信号相位作为随机变量,得出了新的分析方法。该方法首次准确量化了单频干扰下BPSK接收性能的恶化程度,普遍适用于BPSK调制体制下的卫星通信系统。给出了MATLAB数值仿真和现场实测结果。将其应用到探月工程嫦娥一号(CE-1)任务中,对CE-1通信系统受日本SELENE月球探测器信号干扰进行了准确的定量分析,为地面接收站的抗干扰设计以及中日双方探测器频率协调工作提供了依据。

能量检测中的BPSK信号最优检测门限

在认知无线电中,授权用户对主用户进行频谱感知时,会存在使得虚警与漏检概率之和最小的最优检测门限。以研究高斯白噪声环境下BPSK信号的有效检测问题为目的。通过对能量检测统计量的数学分布进行理论推导,将最优检测门限问题转化为和值最小的求解问题,给出了由采样点数、噪声方差、信噪比所决定的最优检测门限计算公式,并给出证明。在不同信噪比下对和值曲线变化规律的仿真说明了最优检测门限的存在性。通过对文中门限和恒虚警概率门限下的检测概率性能分析、文中门限和恒检测概率门限下的虚警概率性能分析、以及不同指标变化时其他2种门限向文中门限收敛的性能分析,说明了最优检测门限下的检测性能较优。此外,蒙特卡洛实验验证了理论分析的正确性。

LFM/BPSK混合调制信号盲处理结果可信性评估:一种简化的似然比算法

针对以相关谱最大值作为统计量对线性调频/二相编码(LFM/BPSK,Linear Frequency Modulation/Binary Phase Shift Keying)混合调制信号盲处理结果进行可信性检验时,存在概率密度函数复杂,难以得到似然比检验闭合表达式的问题,提出了一种基于极值分布理论(EVT,Extreme Value Theory)的简化处理算法.利用相关谱最大值的极限分布替代其精确分布,基于纽曼-皮尔逊(NP,Neyman-Pearson)准则得到简化的似然比检验,给出了相应判决式及其判决门限的解析表达式.文中给出了不同假设下相关谱最大值的极限分布形式.计算机仿真结果表明:本算法与已有的恒虚警方法相当,但优于基于分组极值模型及超阈值模型的两种分布拟合检验法,且具有较低的计算复杂度.

基于Simulink的微弱BPSK信号混沌解调仿真研究

针对微弱二进制相移键控(BPSK)信号的解调问题,对基于混沌系统的解调方法进行了研究。介绍了混沌系统微弱信号检测的原理,结合混沌系统产生相变的相位条件和BPSK信号的调制方式,给出了利用Duffing系统进行强噪声背景中BPSK信号解调的方法和步骤,并提出了利用功率谱熵对系统不同状态复杂度进行判别的新方法。在理论分析的基础上,建立了Matlab/Simulink仿真模型。仿真结果表明,利用混沌振子和功率谱熵解调微弱BPSK信号的性能优于传统的相干解调方法。

天线组阵中基于循环相关的BPSK信号合成方法研究

深空网天线组阵中的干扰信号会严重影响信号的合成性能.针对全频谱合成方式下的SIMPLE合成算法,推导了干扰相关时合成信号的信噪比计算公式.分析了基于循环互相关的载波相位差估计方法,提出了BPSK信号循环自相关的相位差估计方法,并首次将两种方法应用到了天线组阵信号合成技术中.理论分析和仿真实验表明,在不增加额外计算量的基础上,循环互相关和自相关都具有较高的相位差估计精度和抗干扰能力.循环自相关比循环互相关具有更好的低信噪比相位差估计性能和信号合成性能,以及更低的天线间数据传输速率;而循环互相关具有更广的循环频率选择范围.

非高斯模型下BPSK的循环谱分析

在Alpha稳定分布下结合共变理论、循环平稳理论和分数低阶矩等理论,推导了BPSK信号的循环平稳特性和低阶循环谱密度,结果表明稳定分布下BPSK信号的低阶循环谱结构同高斯假设下的谱结构是一致的.最后在Matlab下进行了仿真验证,仿真结果与理论推导相符合,但基于稳定分布所设计的算法具有良好的抗脉冲噪声的性能,对复杂背景下的调制识别或者盲分离提供新的途径.

BPSK、QPSK与OQPSK、UQPSK调制识别方法初探

近年来,卫星测控链路中大量使用了OQPSK、UQPSK的调制方式。从而,提出了如何区分这两种调制方式与BPSK、QPSK信号的课题。本文借助仿真工具MATLAB分析了这四种信号的二倍频、四倍频频谱特性,并对区分这四种信号的方法进行了初探。

基于Duffing振子的BPSK载波信号检测方法研究

针对低压配电网具有噪声干扰强、信号衰减大等问题，提出了用Duffing振子来检测BPSK载波信号的新方法。Duffing振子对微弱信号敏感，信号的不同相位将引起系统在混沌态与大尺度周期态之间的相变，该方法就是利用载波信号的相位引起的Duffing振子的相变，通过对该相变的判别来检测载波信号的相位信息。同时还分析了Duffing振子系统解x与系统解y之间的变化规律，并在此基础上提出一种用系统解的差值分布来判别相变的算法，相对其他相变判别方式该算法计算量小更适合工程应用。数值仿真和实验测试的数据表明，该方法在低信噪比条件下可以取得良好的检测效果。

适用于OFDM-BPSK的载波频偏盲估计算法

提出了两种适合于OFDM-BPSK系统的载波频偏盲估计算法。即通过对两个OFDM符号在时域或频域做互相关运算,利用得到的相位差估计载波频偏和根据OFDM-BPSK符号的共轭对称性估计载波频偏。两种算法均不需要导频符号或训练序列,可以节约带宽资源。仿真结果表明,前一种算法对符号定时不敏感,在高信噪比频率选择性信道下性能要优于基于循环前缀的最大似然(ML)算法。后一种算法对符号定时要求高,在加性白高斯噪声(AWGN)与频率选择性信道下性能均好于基于循环前缀的ML算法,在AWGN信道下,性能趋近于Moose算法。此外,两种算法频偏估计精度都与两个OFDM符号之间间隔的选取有关,间隔选取越大,估计精度越高,但估计范围会相应减小。

基于相位补偿的BPSK相参脉冲串信号多普勒频率变化率估计算法

目标与观测平台之间径向加速度引起的接收信号多普勒频率变化率的精确估计对于高精度单站无源定位与跟踪具有重要意义。该文针对脉内相位调制信号的频率变化率不能直接表征多普勒频率变化率的问题,首先引入相位补偿的方法消除BPSK相位调制序列的影响,然后针对固定脉冲重复频率和脉冲重复频率抖动两种情况分别提出了径向加速度引起的多普勒频率变化率的精确估计方法,并且给出了多普勒频率变化率与采样频率、观测时间及脉冲重复频率之间的约束关系。仿真结果表明,典型参数条件下该文提出算法的信噪比门限比已有算法低约4～6dB。

全数字BPSK调制解调系统的仿真

现代通信越来越依靠全数字处理技术 ,通信系统中的全数字调制解调意味着发射机及接收机将全部采用数字信号处理 ( DSP)算法 ,从而整个通信系统就可以用 DSP芯片或超大规模集成电路 ( VL SI)器件来实现。对全数字 BPSK调制解调系统采用计算机仿真的方法进行研究能清楚地了解通信系统中所运用的数字信号处理技术 ,包括信息源、发送和接收滤波器、内插器以及判决器等全部采用数字信号处理算法来实现。文章给出了 BPSK调制解调系统各个模块的算法和结构 ,运用 MATL AB软件进行了仿真 ,得出了各个部分的时域和频域波形图 ,系统仿真的设计方法对 QPSK、1 6QAM等全数字调制解调系统的硬件实现具有实际的指导意义。

BPSK信号盲信噪比估计的一种新算法

对于MPSK信号而言,信噪比的估计可以直接转化成对信号模的估计问题。本文从最大似然的信号模估计出发,通过复高斯白噪声信道的角度考虑BPSK信号和2次方去数据调制的方法得出了一种针对BPSK信号的盲信噪比估计新算法,计算机仿真显示这种简单算法具有优良的估计性能。文章还对新算法产生高性能的原因进行了分析。

带源个数估计的BPSK信号盲分离算法

目前盲分离研究已有算法众多,但有关数字信号或有限字符集的盲分离研究尚不多见,而带源个数估计的此类盲分离算法更鲜有涉及。针对这类问题,该文提出了一种新颖的BPSK数字信号的盲分离算法,首先由接收到的观测信号的特征,在无噪和有噪情况下分别给出了估计源信号的数目算法;然后再利用观测信号之间的关系估计出混叠矩阵,并在算法中给出了证明。通过估计的混叠矩阵即可恢复得到分离信号,此时得到的分离信号与源信号或者顺序发生了交换,或者产生了符号之间的差别,但并不影响盲分离。最后的仿真结果显示了该文提出的算法在估计混叠矩阵以及最后恢复源信号上都是非常成功,也表明了此算法的可行性和优异性能。

自适应BPSK解调方法研究

提出了一种新型的基于自适应滤波算法的解调二进制相移键控(BPSK)信号的方法。以常用的最小均方误差自适应算法(LMS)为例,讨论了新型的BPSK自适应解调的过程及其性能。该解调算法不需要自适应滤波器完成收敛,从而降低了采样频率。给出的理论性能与仿真结果表明,BPSK自适应解调的误码率仿真结果与理论值吻合非常好;而且该方法具有抗干扰性能强、输出响应快、便于数字信号处理(DSP)技术实现等特点,在相同的采样频率下其误码率优于相关解调的误码率。

一种BPSK相参脉冲信号多普勒频率变化率测量方法

BPSK信号广泛应用于新体制雷达中,测量BPSK信号中包含的多普勒频率变化率信息是单站无源定位与跟踪的关键技术。通过对BPSK信号平方消除了相位调制对参数估计的影响,并利用离散傅立叶变换进行脉冲间相参积累,算法具有计算量小、多普勒频率变化率估计精度高的优点。计算机仿真结果表明参数估计的精度能达到单站无源定位与跟踪系统的精度要求。

基于功率谱FFT的BPSK信号参数估计

针对低信噪比环境下二相编码(BPSK)信号参数估计的问题,该文提出一种基于功率谱FFT的信号参数估计算法。该算法根据信号功率谱傅里叶变换得到的幅度谱和相位谱与各参数之间的关系,实现BPSK信号的码元宽度、载频和码长估计。该算法对功率谱继续做傅里叶变换可以进一步消除噪声对估值的影响,更适合在低信噪比环境下实现参数的估计,且计算简单易于实现。仿真试验证明了该算法的准确性和抗噪性,在信噪比为-10 dB时BPSK信号的载频和码元宽度估计正确率分别比循环谱算法提高了9.9%和190.9%。