太赫兹频段OFDM一体化波形的雷达探测性能分析

传统的正交频分复用(OFDM)信号在太赫兹通信系统中通常会面临峰均功率比(PAPR)过高的问题,严重降低功率放大器的效率,恶化太赫兹链路的非线性效应。恒模雷达-通信一体化波形可以抑制PAPR的影响。本文采用模糊函数作为评价标准,从距离和速度两方面分析和比较了太赫兹频段正交频分复用-16阶正交幅相调制-线调频(OFDM-16QAM-LFM)、正交频分复用-二进制相移键控-线调频(OFDM-BPSK-LFM)、正交频分复用-最小相移键控-线调频(OFDM-MSK-LFM)3种OFDM一体化波形的雷达探测性能。数值仿真结果表明,OFDM-16QAM-LFM波形在太赫兹频段的距离和速度探测性能良好,但PAPR过高;OFDM-BPSK-LFM、OFDM-MSK-LFM波形采用相位调制代替幅度-相位调制,保持恒定包络特性;OFDM-BPSK-LFM一体化波形的距离分辨力不会随着子载波数量增加而恶化,但速度分辨力随着子载波数量的增加而受到很大影响,不适宜用于高速运动状态下多目标的速度检测;OFDM-MSK-LFM波形可承载更多的子载波,适应复杂场景下的多载波雷达探测需求。本文方法为不同应用场景的一体化波形选择提供了参考。

AWGN信道中非恒包络信号SNR估计算法

本文提出一种利用信号自相关矩阵的奇异值分解（SVD）对加性高斯白噪声（AWGN）信道下非恒包络信号信噪比的盲估计算法,并作了详细理论分析。通过对该算法进行计算仿真,结果表明:该算法性能稳定,对MPSK、MQAM信号在实际信噪比为 l～20dB时,估计误差小于 0.5dB。

杂波中MIMO雷达恒模波形及接收机联合优化算法研究

为提高集中式MIMO雷达在强杂波中的目标检测性能,同时兼顾雷达发射机对于恒定包络波形的需求,以系统输出信杂噪比最大为优化准则,研究了MIMO雷达恒模多波形及接收机权值的联合优化问题.基于循环优化算法将联合优化问题分解为两个子优化步骤,并提出了基于半正定松弛及高斯随机化的恒模波形设计算法.结果表明所提算法能够在迭代过程中不断增加输出信杂噪比直至算法收敛.此外,其相比于能量约束下的最优波形性能损失很小,能够实现自适应杂波抑制并改善目标检测性能.

大多普勒频偏SOQPSK信号FFT引导COSTAS环载波跟踪技术

SOQPSK信号包络恒定、相位连续,拥有很高的功率、频谱效率,在卫星通信、深空通信、航空遥测等系统中具有广泛的应用前景.为保证SOQPSK信号能够适应上述系统较大的载波多普勒平移,本文提出一种FFT引导COSTAS环的SOQPSK信号载波跟踪技术.算法首先利用FFT粗略估计多普勒频率,将载波频偏牵引至较小的误差范围,再利用改进的COSTAS环跟踪载波残差及相位误差,进而实现了对大频偏SOQPSK信号载波的稳态跟踪.仿真结果表明,本文所提算法不仅能够跟踪大频偏载波,而且在小频偏时性能亦优于传统方法.

星上高功率放大器对导航信号载波跟踪性能的影响分析

由于滤波器带宽的限制和高功率放大器(HPA)的非线性效应,使恒包络导航信号产生失真,这将引起导航信号载波跟踪时锁相环(PLL)跟踪性能的恶化。针对这个问题,建立了星上高功率放大器非线性失真的一般模型,并推导了HPA的非线性效应引起PLL跟踪抖动的表达式,然后仿真分析了不同信号体制、不同滤波器带宽和不同功率放大器模型下的PLL跟踪抖动性能。

MIMO阵列恒定包络波形设计

提出了MIMO阵列系统利用白高斯随机过程设计恒定包络波形算法,实现给定发射波形的协方差矩阵.该算法首先对白高斯随机过程去白化得到高斯随机变量,建立恒定包络波形相关矩阵与高斯随机变量相关矩阵之间的关系,再采用无记忆性非线性投影函数把高斯随机变量投影到恒定包络随机变量,从而解出恒定包络波形.与现有的阵列系统波形设计算法相比,本文算法给出了波形设计的解析解,并且对于BPSK和QPSK,波形可从有限字符中选取.仿真结果表明,本文算法能有效设计MIMO阵列恒定包络波形.

非协作通信中的信噪比估计算法

研究基于信号协方差矩阵分解的信噪比估计算法.该算法使用最小描述长度准则实现了信号空间维数的估计,进而实现信噪比估计.在此基础上,提出了基于信号功率谱的信噪比估计算法.由该方法计算出接收信号的功率谱,估计出有用信号的带宽,在有用信号频带外的噪声频带上估计出噪声的功率,从而估计出信噪比值.仿真实验表明,当信噪比小于3 dB时,基于信号功率谱的信噪比估计算法优于基于信号协方差矩阵分解算法.

多进制chirp-rate键控调制及分数傅里叶变换法解调

基于chirp信号chirp-rate和中心频率参数与其分数傅里叶变换特性之间的明确关系,提出了一种采用分数傅里叶变换法解调的多进制chirp-rate键控调制方式,该方式具有恒包络,并具有优于MPSK的误码性能。进而,将多进制chirp-rate键控与MFSK联合使用,通过参数调整,能够获得误码率性能与频谱效率间的折中。

带宽有效包络恒定的连续相位QPSK调制

针对导致传统QPSK信号带宽效率和功率效率低的相位跳变问题,提出了连续相位QPSK,CPQPSK调制。在将QPSK表示为连续相位调制CPM基础上,得出了QPSK的差分码编码规则,对其频率脉冲进行整形得到连续相位QPSK。理论分析证明CPQPSK信号具有恒定包络。仿真结果表明CPQPSK的带宽效率在同等情况下要高于SOQPSK,而抗误码性能与后者几乎完全相同。

远程水声通信中的多信号恒包络合成方法

针对并行水声通信中单个子信号发射功率下降以及合成信号峰均比(峰值功率与平均功率之比)过高的问题,提出了一种多信号恒包络合成方法———归一化包络法(NEM),并将其应用于混沌调频M-ary(M元)远程水声通信.理论分析表明,与直接叠加的合成方法相比,该方法可将合成信号的峰均比降至最低;在信号峰值相同的情况下,得到的恒包络合成信号包含的子信号幅度比直接合成信号大,两信号叠加时是其4/π倍,且信号叠加数越多,提高倍数越大,并保持了原信号的相关特性.进行了水池实验,实验结果与理论值符合较好,表明该方法可行有效.因此应用归一化包络法可以提高子信号的发射功率,从而可以提高通信距离;或者可以增加子信号的数量,从而提高通信速率.

一种适用于深空通信的恒包络改进型FQPSK

由于非线性和功率受限问题,深空通信中需要采用恒包络调制方式。FQPSK作为一种准恒包络调制技术受到广泛关注,但其信号包络仍有波动。文章在简要介绍FQPSK和增强型FQPSK基本原理的基础上,提出了一种恒包络改进型FQPSK,通过理论分析和计算机仿真证明了该调制方式具有完全恒定的包络,能够显著提高功率放大器的功率效率,频谱性能优于FQPSK;当采用OQPSK接收机接收时,其误码率性能比FQPSK提高1dB左右。

卫星通信中SOQPSK-TG恒包络信号的极化分集接收技术

针对卫星通信功率受限、带宽受限、功放非线性等特点,提出采用极化分集接收技术对成形偏移正交相移键控（Shaped offset quadrature phase shift keying,SOQPSK）信号进行解调.利用SOQPSK信号部分响应形式SOQPSK-TG的恒包络、高频谱利用率特点以满足现代卫星通信需求.引入极化分集接收技术,通过最大比合并获得分集增益,可使经历了衰落且相对独立的多路信号相互补偿,改善输出信噪比.仿真结果表明,在最大衰落深度20 dB条件下,本文所提算法与传统单路解调相比可获得5-10 dB平均信噪比增益,能够克服单路解调存在的深零点影响,有效解决了因卫星姿态变化引起的通信中断问题,显著提高了系统性能。

卫星导航信号AltBOC调制方式分析

在二进制偏移载波(binary offset carrier,BOC)调制的副载波相位跳变的基础上,研究两路交替二进制偏移载波(alternate binary offset carrier,Alt BOC)信号的性能及特点,引出4路非恒包络Alt BOC调制,通过副载波重建使信号变为恒定包络,最终得到恒包络Alt BOC调制信号.分析恒包络Alt BOC调制信号功率谱密度和自相关函数,结果表明恒包络Alt BOC调制信号具有更好的码跟踪性能和抗多径性能.

南海暖水形态特征

利用Levitus资料 ,分析了南海各月某些标准层上的海温水平分布、南北向温度断面垂直分布 ,阐述了南海暖水水平和断面温度分布的阶段性特征 ,给出了南海暖水中心点 ( 1 1 3°E ,8°N)海温垂直结构特征。使用 3次自然样条函数 ,将格点资料插值到每米的深度上 ,求出各格点 2 8℃海温的深度 ,得出各月 2 8℃等温包络面。结果表明 :4～ 1 1月份 2 8℃等温包络面呈现大小不等和深浅不同的盆状 ,其各月的变化形象化地表示了暖水的演变过程。分析南海暖水中心点各标准层温度的季节变化表明 :30m以上海水温度季节变化基本一致 ,冬季 1月最低 ,春季 5月最高 ,次高出现在 1 0月份 ;50m海水温度最低值延至 3月份 ,最高在 7月份 ,次高也在 1 0月份。 2

MC-BOC:应用于导航通信一体化系统的新型调制技术

针对导航通信一体化系统面临的在有限带宽内实现高速率信号传输和高精度测量的难题,结合正交频分调制与恒包络调制思想,提出了多载波二进制偏移载波(multi-carrier binary offset carrier,MC-BOC)调制,其能够有效利用频谱资源,提升信号的接收性能,并具备恒包络特性.分析北斗无线电测向卫星业务(radio determination satellite service,RDSS)采用该调制后的性能,结果表明:该调制方式具备优良的通信性能、抗干扰能力、测距性能以及抗多径能力.本文提出的MC-BOC调制技术为导航通信一体化系统信号体制设计和优化提供了一种可行的参考方案,可以用于北斗RDSS和站间时间同步/数据传输网络的信号设计.

基于包络面的网格曲面等残留高度路径规划

研究面向三角网格曲面数控加工的刀具路径设计,提出了一种基于刀具包络面的等残留高度刀具路径生成算法.该算法首先建立刀具运动刃口回转面的包络面方程,然后通过相邻轨迹刀具包络面求交得到残留曲线,并利用全局搜索和局部搜索两个步骤精确地计算残留高度值,据此判断当前刀位点是否满足等残留条件,若不满足则沿行距方向搜索等残留刀位点,最后进行加工干涉检查和处理.算例分析的结果表明,由本文的算法生成的刀具路径残留高度均匀,刀轨长度较短,无加工干涉,在保证加工精度的前提下,能够有效地提高加工效率.

一种四进制连续相位调制新方法

为简化连续相位调制信号的相干解调,提出了一种四进制连续相位调制方法。在发送端,信号调制器根据发送的前后两组比特信息从一个预先设计的基带信号集合中选择对应的基带信号作为调制信号。该调制方法使信息码元由基带信号某一时刻的绝对相位值表示,当完成相位和载波同步后,在接收端其接收处理和传统QPSK信号一致,可以直接使用IQ路的采样值解调信息比特。仿真表明,调制信号的相干解调误比特性能与QPSK信号的相干解调相同。由于调制信号具有准恒包络和连续相位的特点,更适合应用于使用非线性功放的功率受限通信系统中。

基于FPGA的SOQPSK调制方式的设计与仿真

SOQPSK是一种恒包络连续相位调制方式。由于其具有频谱利用率高和恒包络特性,这种调制方式适用于发射功率和信道带宽都受限的无线遥测系统中,是新一代遥测体制的最佳选择。本文介绍了SOQPSK的调制原理,通过仿真和比较,分析了SOQPSK中4种方式的仿真波形。同时,讨论用FPGA实现SOQPSK调制方法的具体过程,并给出了仿真结果,验证了其正确性。

基于包络线法的多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的计算

采用二步阳极氧化法在草酸溶液中制备了多孔阳极氧化铝（PAA）薄膜。借助于扫描电子显微镜（SEM）分析了多孔阳极氧化铝薄膜的微观形貌。结果发现，在其表面孔径为30～40nm的六边形孔洞分布均匀，且垂直于表面平行生长。依据PAA透射光谱的实验数据，采用极值包络线算法计算出了PAA薄膜的复折射率以及光学能隙等光学常数。通过分析吸收系数与入射光子能量之间的关系发现，PAA薄膜具有直接带隙半导体的电子结构特征，而且由理论计算得到的PAA的带隙能与其光致发光谱的峰位能是一致的。

主动声纳恒包络波形设计及其性能分析

为了解决伪随机编码调相信号峰均比过高问题,为主动声纳设计恒包络的伪随机编码MSK调制波形。通过分析MSK信号表达式,得到波形的复包络信号。使用遗传算法优化伪随机序列,降低波形的自相关旁瓣,可减小声纳的虚警概率。通过优化复包络信号的自相关函数旁瓣值和互相关函数值,得到自相关性能和正交性能优良的恒包络波形,可以缓解多部声纳间的同频干扰。通过仿真分析波形的模糊度图可知,波形具有良好的频率分辨率和距离分辨率。该波形设计可以取代峰均比过高的编码调相信号,满足主动声纳对运动目标的探测需求。