SOQPSK-TG信号的EM半盲载波频偏估计

针对成形偏移四相相移键控-TG(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying-Telemetry Group version,SOQPSK-TG)信号在训练序列长度受限时频偏估计精度较低的问题,利用双二进制分解(Doubinary Decomposition,DBD)原理提出基于期望最大化(Expectation Maximization,EM)的SOQPSK半盲载波频偏(Carrier Frequency Offset,CFO)估计算法。为了确保EM算法收敛到预期性能范围,使用基于非线性四次方码元定时估计算法的非数据辅助频偏估计方法优化了EM算法初始点选择。仿真实验结果表明,该算法相比于使用训练序列进行数据辅助估计的方法,在不增加辅助数据数量的前提下能够进一步提升CFO估计的精度,并在较高信噪比下拥有接近序列总长度所对应的克拉美罗界(Cramér-Rao Bound,CRB)的优秀性能。

基于箕舌线函数的变步长SOQPSK-TG盲均衡算法

针对部分响应成形偏移正交相移键控(Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying used in Telemetry Group,SOQPSK-TG)信号在“低仰角”遥测传输过程中存在的多径衰落问题,提出一种基于箕舌线函数的变步长盲均衡算法。该算法采用随机梯度方法迭代更新均衡器系数,通过箕舌线函数灵活控制迭代步长,解决了传统SOQPSK-TG信号盲均衡算法收敛速度慢、稳态误差大的问题。仿真结果表明,在滑行、起飞和远程飞行3种典型航空遥测场景中,所提算法能够对多径衰落信道下的SOQPSK-TG信号进行有效的均衡。相比已有算法,滑行场景下可以带来约0.5 dB的误码性能增益,起飞场景下可以带来约1 dB的误码性能增益,远程飞行场景下可以带来0.7~2 dB的误码性能增益,且该算法可以有效提升收敛速度、减小稳态误差。

基于线性相位近似的SOQPSK-TG信号同步算法

SOQPSK-TG(Telemetry Group version of Shaped Offset Quadrature Phase Shift Key)具有良好的频率利用率和功率利用率,广泛应用于无线通信系统当中。在连续通信模式下,SOQPSK-TG信号的同步主要采用直接判决算法。为进一步降低算法复杂度,推导了基于线性相位近似的最大似然估计误差鉴别器,理论上分析了算法估计性能,并搭建了简化的接收模型。通过仿真证明了算法在估计性能上优于脉冲幅度调制方法,算法误码率接近理论性能。

多径信道下基于CMA算法的SOQPSK-TG盲均衡

针对遥测链路“低仰角”场景,研究多径信道下使用恒模算法(Constant Modulus Algorithm,CMA)进行盲均衡给部分响应成形偏移正交相移键控(SOQPSK-TG)检测带来的性能增益。数字下变频后通过CMA直接确定均衡器抽头系数,不需要载波、定时同步的先验信息,利于实现。仿真分析时,对均衡完成后的信号进行载波、定时同步和检测,分析过程和结果对接收机设计有指导意义。仿真结果表明,在3种典型“低仰角”航空遥测——滑行、起飞和远航场景中,使用CMA盲均衡均能有效缓解多径衰落对同步、检测的影响,与未均衡时相比,在滑行场景有3~3.1 dB的性能增益,在起飞场景有0.9~1 dB的性能增益,在远航场景有10.8~11 dB的性能增益。

基于空时编码的SOQPSK-TG调制器的FPGA设计

为满足未来遥测系统高码速率且可靠传输的要求,将空时编码与SOQPSK-TG技术联合调制,通过使用正余弦波形查表法及基于预编码特性的累积相位映射简化来设计结构,设计一种ALAMOUTI空时码与SOQPSK-TG编码调制的FPGA实现方案。在FPGA硬件平台测试结果验证SOQPSK-TG体制相比传统遥测调制体制具有更高的频带利用率,并且基于空间分集技术的空时编码并不会对SOQPSK-TG信号频谱产生影响,具有抗信道衰落能力的空时编码在未来遥测系统有一定应用价值。

一种用于空时编码与SOQPSK-TG联合调制的解调算法

将Alamouti空时码与SOQPSK-TG调制技术相结合,可以有效提高调制系统可靠性。由于最佳接收机译码复杂度较高,采用互相关网格编码调制技术(XTCQM)来降低复杂度,并实现基于MAX-LOG-MAP算法的空时编码与SOQPSK-TG结合的解调,在信噪比为8dB时误码率可达Pb=10^-5。仿真结果表明,在降低系统复杂度的情况下,通过引入信道编码能够解决低复杂度算法造成的性能损失问题,进一步降低系统的误码率。

SOQPSK-TG基于Laurent分解的非数据辅助位定时估计

针对当前SOQPSK-TG信号定时同步算法复杂这一问题,文章提出了一种面向判决的非数据辅助位定时估计方法。该算法基于SOQPSK信号的Laurent分解,用Viterbi最大度量值进行定时误差检测,不需要对似然函数求导,算法简单,且便于硬件实现。在加性高斯白噪声信道下进行了仿真,仿真结果表明:该算法适用于SOQPSK-TG信号,定时估计接近理想曲线。

FQPSK和SOQPSK信号的通用准最优解调设计

FQPSK-JR和SOQPSK-TG是IRIG-106遥测标准中可以互换的两种信号体制,两种信号有着近乎相同的功率效率和带宽效率。尽管两种信号都可以采用常规的OQPSK接收机进行解调,但是基于OQPSK结构的接收机忽略了两种信号固有的记忆特性,其解调性能损失相比最优解调达2dB之多。在遥测链路中,受设备体积及电源限制,2dB的功率损失是至关重要的。虽然基于其调制体制相对应的最优接收机都能提高功率效率,但信号产生体制的不同导致了其对应的最优接收机结构不同。将IRIG-106标准中的FQPSK-JR信号用CPM调制来近似表示,将SOQPSK-TG信号的频率成型脉冲进行了截短近似,设计了基于CPM的通用准最优解调器。基于CPM近似设计出的解调器与OQPSK解调器一样无须对两种信号进行识别,仿真表明基于CPM设计的通用解调器对两种信号进行解调的渐进损失都很小,对复杂度也进行了分析对比。

一种改进的基于信号状态矢量的循环数据块构造

讨论了一种单载波频域均衡SOQPSK-TG系统的循环卷积数据块的构造方法。对于SOQPSK-TG的频域均衡,除了在每一个数据块前插入循环前缀以对抗ISI,还需要插入额外的一段infrafix符号片段以保证数据块满足循环卷积和相位连续特性。在频域均衡CPM的intrafix符号构造方法的基础上,给出了适用于有预编码器结构的SOQPSK-TG信号的intrafix符号构造方法。对于频率脉冲约束长度为8的SOQPSK-TG信号,仅使用2个infrafix符号就可以使数据块满足循环卷积,并且数据块块间和块内的相位保持连续。然后对SOQPSK-TG信号基于过采样和Laurent PAM分解进行频域均衡。仿真结果表明,在过采样信号模型下,3种intrafix符号构造方法的频域均衡性能基本相当;在PAM分解模型下,改进的使用2个infrafix符号的数据结构与其他两种方案相比性能损失在0. 2 dB以内。