基于太阳周期特性的低轨卫星通信信道建模

针对低轨卫星星地通信时,通信信道中复杂的地球大气状况,提出了基于太阳周期特性的低轨卫星通信信道模型。该模型利用了地球电离层电子密度、对流层粒子密度的统计学特征,统一考虑了电离层和对流层的幅度闪烁和多普勒扩展效应,引入了太阳周期活动因素导致的信道模型修正系数,提高了信道模型的适用范围。通过仿真分析,该模型能够反映不同太阳周期活动下,低轨卫星通信信道对通信信号的影响,为低轨卫星大规模部署后的通信测试和使用提供了理论基础。

考虑高斯误差和Doppler扩展的最大比合并性能分析

在高斯误差和Doppler扩展条件下,研究信道估计时公共导频信道相关长度对天线阵的合并性能影响.假设信道估计通过相关WCDMA公共导频信道的N个符号来获得,文章首先推导了相干BPSK解调时平均BER性能的闭解表达式,然后利用该平均BER表达式对导频信道最优相关长度进行了分析,给出了最优相关长度的计算方法,并证明了最优相关长度N只与最大Doppler扩展f和符号周期有关,与阵列参数以及天线接收的信噪比无关.

大Doppler频移条件下基于导频信号的扩频码捕获

分析了Doppler频移对传统扩频码捕获算法的影响,提出了在发送导频信号期间,利用自适应谱线增强器(ALE)对部分匹配滤波输出进行处理以估计Doppler频移值,经过频偏校正后,采用传统全匹配捕获算法进行扩频码捕获判决的新方法。仿真结果表明,这种方法可以有效地消除大Doppler频移的影响,迅速完成扩频码的捕获。

一种扩展GMSK扩频多普勒捕获范围的方法

伪码捕获在短时猝发GMSK(高斯滤波最小频移键控)扩频通信中是不可缺少的一环,尤其是在接收端弱信号的情况下,多普勒频移会严重影响接收端伪码捕获性能。针对短时猝发GMSK扩频体制的特殊性,设计了接收端伪码捕获算法,推导分析了该捕获算法的相关公式,并在此基础上提出了一种多通道并行接收捕获的方法以适应短时猝发条件,该方法通过扩展多普勒适应范围以提升GMSK扩频通信系统伪码捕获性能,将该方法应用到短时猝发GMSK扩频通信系统中,可提升伪码捕获峰值阈值约2.7 dB以满足系统灵敏度要求,且占用硬件资源较少。

DS/FH信号跟踪的频率相位修正技术

直序/跳频(direct sequence/frequency hopping,DS/FH)扩频信号的跟踪受到多普勒效应和电离层效应的严重影响,使其难以应用于卫星导航的抗干扰领域。为了解决该问题,提出将递归最小二乘滤波修正的方法应用在DS/FH信号跟踪上。将处于不同通道中心频率的多普勒频率估计转化到DS/FH信号的整体中心频率进行并滤波,在频率捷变时对载波数控振荡器进行修正。根据对频率跳变前后载波相位和码相位突变的观察,实时估计电离层的电子密度,在频率捷变时修正载波相位和码相位。仿真实验证明,所提方法能够有效地消除DS/FH信号跟踪中的频率相位不连续问题,其跟踪精度与直序扩频信号度基本是相同量级。

一种短时猝发GMSK扩频多普勒估计算法研究

多普勒估计是猝发传输背景下的GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying,高斯最小频移键控)扩频通信系统接收端同步过程中的关键一环。针对短时猝发GMSK扩频通信系统信息传输时间极短的特点,搭建了系统接收端同步段结构,并以此为基础设计了适应该短时猝发同步段结构的多普勒估计算法,建立了短时猝发多普勒估计算法模型,推导该算法公式的同时对算法模型进行了理论分析,详细阐述了该算法进行多普勒估计的实现过程,并对该算法进行仿真实验。实验结果表明,该算法在信噪比为1 dB时,多普勒估计准确度可达到97.2%,信噪比≥3 dB时,准确度均能在99%及以上,该结果验证了该算法应用在猝发传输背景下的GMSK扩频通信系统中的有效性、可行性,同时也表明当通信系统处于弱信号的条件下时,该多普勒估计算法性能依然能达到一个较为优异的准确度值。

水声通信Doppler扩展估计的实验研究

发射机和接收机之间的相对运动引起Doppler扩展,即时间选择性衰落,它导致发射信号频率扩展。Doppler扩展是动态通信时导致误码率上升的主要原因之一,所以通信接收机首先需要估计Doppler扩展,然后才能补偿Doppler扩展,从而够降低动态情况下的误码率。单频信号是频率敏感信号,根据相对发射机的频率偏移量可以估计Doppler扩展。由于声传播速率相对较低,Doppler扩展导致接收信号相对发射信号产生时间上的伸缩变化,这样也可以采用测量伸缩量的办法估计Doppler扩展。通过水声通信湖上试验,验证了这两种方法的可行性,为未来的水声通信研究提供借鉴和参考。

基于时间-Doppler分析的海杂波背景下小目标检测

为解决传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于时间-Doppler分析法来检测小目标。该算法用离散短时傅里叶变换对实测海杂波数据分析得到不同距离门的时间-Doppler速度图,通过分析和比较距离门含有小目标的Doppler展宽和Doppler速度大小与其他距离门不含有小目标的Doppler展宽和速度大小的不同,即可检测出小目标。实验证明,该算法是有效的。

高动态短猝发扩频自适应信号快捕系统设计

在高动态环境下,短猝发信号传输过程中往往会产生普勒频偏,增加扩频信号的捕获时间,甚至降低信号捕获信噪比,为实现对扩频自适应信号的快速、有效捕获,设计高动态短猝发扩频自适应信号快捕系统;系统硬件采用模块化设计方式,改装信号接收模块和滤波模块,从信号缓存和锁相环两个方面调整系统电路;在硬件系统支持下,通过扩频过程的模拟确定高动态短猝发扩频信号特征,通过特征匹配实现对高动态环境中短猝发扩频信号的自适应搜索;计算捕获长度、频率、门限等参数,实现系统的短猝发扩频自适应信号快速捕获功能;实验结果表明,在无噪声条件下,优化设计系统输出扩频信号信噪比的平均值为141.6,捕获时间平均为8 s,捕获面积平均为90 km^(2);在有噪声条件下,系统输出扩频信号信噪比的平均值为121.8,捕获时间为10 s,捕获面积为130 km^(2)。

基于扩频序列的高铁无线信道测量仿真系统研究

为了评估不同扩频序列对高铁无线信道测量性能的影响,构建了基于扩频滑动相关的高铁无线信道测量仿真系统。在发射端分别生成Random、m、Kasami、Gold、ZC、Golay等6种扩频序列,通过COST207丘陵场景的标准信道模型传输调制信号,在接收端利用滑动相关算法估计出信道冲击响应。研究结果表明:Golay序列、ZC序列和m序列的自相关特性优于另外3种序列,进行高铁无线信道测量时误差相对较小;接收端利用估计的信道冲击响应可以有效提取信道的多径时延和多普勒扩展特性。仿真结果为构建可工程化应用的高铁无线信道测量系统提供了技术支撑。

一种新的高速多目标检测及参数估计方法

提出了一种高速、多目标窄带雷达目标检测和运动参数估计的新方法.首先采用频域距离徙动补偿处理与分数阶傅里叶变换结合的方式进行速度和加速度的粗估计,然后在粗估计基础上采用Keystone变换与分数阶傅里叶变换结合的方式精确估计出速度模糊数和加速度.该方法适用于多目标及存在距离徙动、多普勒扩散和速度模糊的情况,且由于采用了相参积累方式,在低信噪比下可以进行精确的目标检测和运动参数估计.目标运动参数粗估计与精确估计相结合的方法大大降低了实现相参积累所需的运算量.

带有距离走动和多普勒扩散的高速运动目标检测

针对运动目标在长时间积累过程中的距离走动和多普勒扩散问题,提出了一种基于多种方法相结合的高速多目标检测和参数估计方法.该方法利用楔形变换校正目标包络的距离走动,运用循环自相关函数法和"解线频调"法联合估计并补偿目标的二次相位,最后通过相参积累聚集能量来检测目标.所提方法有效地补偿了目标的距离走动和时变多普勒频率,延长了信号相干积累时间并提高了检测性能.该算法运算量小,适合于硬件实现.对算法的性能做了分析并进行了仿真,仿真结果验证了算法的有效性.

天波/地波组合传播模式下一阶海杂波特性分析

分析天波反射/地波绕射组合模式下一阶海杂波的产生机制、展宽原理,导出了一阶海杂波频移、展宽计算公式;结合距离换算、双基地角、擦地角计算公式,对组合模式下一阶海杂波频谱随距离、方位的分布特性及展宽特性进行了理论计算分析。实测信号频谱特征与理论分析结果的对比表明:实验结果与理论分析相符合,验证了天波反射/地波绕射集成概念是成立的,进一步证明了天波/地波集成探测技术原理可行。

距离-多普勒-时间三维雷达数据中的目标能量积累

根据连续多帧雷达距离-多普勒数据中的目标位置关系,提出一种积累距离-多普勒-时间三维空间中目标轨迹的方法。该方法采用多普勒维的移位运算,校正目标的帧间多普勒频移,通过矩阵重组,将校正后的距离-多普勒-时间三维数据分解为并列的距离-时间二维矩阵,最后通过积累重组的二维矩阵中的近似直线的目标轨迹来实现目标能量的长时间积累。该方法采用移位和累加运算完成,运算量小,可在工程应用中实现。实测数据的实验结果表明该方法能大大延长雷达信号的积累时间,有效提高目标的检测概率。

海面舰船目标ISAR最优成像时间选择算法

通过分析高海情下海上舰船目标的三维摇摆对成像的影响,基于方差定义的平均多普勒展宽概念,提出了一种逆合成孔径雷达(ISAR)最优成像时间选择算法。该算法根据目标距离向先验信息估计出舰船的固有纵摇周期,利用该周期隔离微多普勒效应的干扰,并为多普勒展宽曲线的平滑提供了可靠依据,使得算法整个过程无需人工干预。该算法易实现且运算量较低,适用于实时应用。仿真和实测数据的处理结果表明,利用本文算法筛选出的数据段获得了较理想的成像结果。

基于频域分块RDS-LMS算法的机载外辐射源雷达杂波对消

针对机载外辐射源雷达多普勒展宽的杂波对消问题,该文提出频域分块距离-多普勒-空间LMS(RDS-LMS)算法。该算法利用杂波的空时依赖性,沿杂波脊进行对消,避免对杂波多普勒带内目标的对消。通过频域分块处理,减小了迭代次数并可以利用FFT快速实现,降低了算法的计算量。基于实测数据的仿真结果表明:该算法能够有效对消杂波,且对杂波带内的目标影响很小,对径向速度大于10 m/s的目标,信噪比损失在1 d B以内。计算复杂度分析表明:频域分块实现使算法计算量降低了42倍,根据在地基外辐射源雷达中已实时实现的FBLMS算法估算,结合GPU并行处理,该文算法处理1 s数据用时为771 ms,能够满足实时性需求。

反舰宽带相参雷达的一种抗箔条干扰方法

以反舰制导雷达为背景,研究了宽带线性调频脉冲多普勒雷达的抗箔条干扰方法。首先建立了弹载宽带线性调频相参脉冲雷达的回波模型,推导了距离-多普勒二维像的形成过程;然后分析了宽带相参雷达舰船目标回波与箔条回波的区别,提出了回波距离-多普勒二维像扩展因子和能量均匀度两个特征指标对舰船和箔条进行区分;结合实际应用环境和箔条干扰的特点,设计了抗箔条干扰算法的判决准则,给出了抗箔条干扰算法的实现流程图;最后对实测数据的处理结果证明了抗箔条干扰方法的有效性。

空时MIMO信道模型的研究与仿真实现

对基于统计相关的MIMO信道模型进行了深入研究,提出了一种空时MIMO信道建模方法,并基于C语言搭建了MIMO无线信道模型的仿真平台。这一仿真模型同时考虑了时延扩散、多普勒效应、波达方向及角度扩展等信道参数,能够完整地描述无线衰落信道的空间、时间以及频率特性,具有运算复杂度低、产生简便等优点,从而为MIMO无线链路性能仿真、系统容量分析以及实现算法性能评估提供了有力工具。

潮湿大气中飞机尾流的多普勒特性分析

飞机尾流探测技术是航空安全等领域的重要研究课题。处于潮湿大气中的飞机尾流具有较强的雷达散射截面,但易受气象杂波的影响,需要根据其多普勒谱特性来提高脉冲多普勒雷达对尾流的可探测性。本文根据尾流的速度分布特性,获得了飞机尾流的径向速度谱。仿真表明,湿性尾流速度谱具有较明显的多普勒展宽特性,大飞机尾流的速度分布的标准差在几米每秒的量级。径向速度谱特性对于我们研究潮湿大气中飞机尾流的雷达探测具有指导意义。

地铁隧道内多径信道的统计特性

由于地铁隧道内电波的多径特性以及特殊的环境结构,其他环境下的电波传播理论不适用.为此,利用射线跟踪法及无线电统计理论分析了典型地铁隧道环境下多径时变信道的时延扩展、多普勒频谱扩展及多普勒频偏.仿真结果表明,多普勒频谱扩展和多普勒频偏随信号频率和列车移动速度的增加而增加,而RMS时延扩展随信号频率的增加而减小.以上结论可以为4G、5G系统在地铁中的应用提供理论依据.