一种水声二进制移相键控信号载频和基带信号波形估计方法(英文)

二进制移相键控(BPSK)是水声通信与探测领域常用的调制方式之一,因此BPSK信号也是非合作截获检测研究的重要对象.载频和基带波形是BPSK信号截获处理需要获取的关键信息,在非合作条件下这些参数的自动提取算法需要在无任何先验信息的条件下实现.针对这一难题,本文提出一种利用下变频处理的载频和基带信号波形的方法——基于预设频率搜索的载频估计方法和只利用载频信息的基带信号波形估计方法.基于预设频率搜索的方法利用了不同预设频率时下变频信号的变化特征实现载频的估计,该方法估计精度高,并且在低信噪比下仍具有良好的性能.在获得载频搜索结果后,利用该搜索结果对应的下变频信号的正负变换情况进行波形恢复,即可重现基带信号波形.接收信号初始相位和到达时刻会对下变频处理带来信噪比降低甚至信号趋于零的不利影响,而非合作条件下这两个参数的估计是非常困难的,为保证估计方法的稳定性,提出了下变频信号实部虚部最大幅度选择和基于相位估计的两种处理方法,这两种方法虽然可能损失一定的输出信噪比,但下降范围是有限的.这两种方法降低了参数未知的不利影响,并通过仿真测试和理论分析比较了两种方法的性能.为了验证载频与基带信号波形估计方法的正确性与有效性,利用蒙特卡洛计算机仿真方法进行了测试和验证,结果表明本文提出的载频估计方法性能优于平方法和重心法,对于基带信号波形估计,存在初相位时,基于幅度最大值的方法优于基于相位估计的方法,并且在-5dB时仍具有归一化误差不到5%的估计性能.

基于复信号处理的二进制频移键控实现方法

二进制频移键控(2FSK)在电力线载波通信系统中得到了广泛应用,传统的2FSK的调制与解调通常采用实信号处理的方法来实现。文中提出一种基于复信号处理的数字复调制与数字复解调的方法,该方法根据输入数据的比特值产生复低通信号,并进行低通滤波、复调制从而实现2FSK的复调制;对2FSK输入信号进行抽样,并进行复解调、低通滤波得到复低通信号,将复低通信号与其延迟后的共轭信号进行复数相乘并对所得到的积的虚部进行判定从而完成复解调。

一种新的解调方式——双二进制频移键控

本文提出了一种新的解调方式—双二进制频移键控(3FSK)。这种解调方式与2DPSK差分相干解调方式的性能基本一样,但频谱利用率却比2FSK提高了一倍(接近4PSK),而且结构上也比较简单。初步实验结果表明,本文所做的基本理论分析是正确的。

采用孤立子分布反馈激光二极管的10Gbit／s光二进制移相键控零差检波实验

１７４ｋＨｚ拍频谱宽孤立子分布反馈激光二极管首次用１０Ｇｂｉｔ／ｓ光二进制移相键控零差检波系统：获得了－３８．９ｄＢｍ的灵敏度，三电极激光器组成了本机振荡器件，并使用部分推挽方式对三电极激光器进行调制，以改进其频率响应。

双曲调频信号的啁啾率键控水声通信

为了解决双曲调频二进制正交键控调制体系速率过低的问题,在传统二进制双曲调频率键控的基础上,提出了基于频带划分的制式级联啁啾率键控调制方法。这种调制方法用多进制频率键控来选通频段,在每个子频段内采用啁啾率键控解调模块,在解调端用快速傅里叶变换(FFT)和匹配滤波器代替分数阶傅里叶变换实现解调,从而大大减少了系统计算量。通过仿真及水池实验,验证了所提出的通信方法在水声通信中的抗噪性能与抗多径性能。实验结果表明,误码率控制在10-3数量级以下,具有一定的实用性。

大气湍流像差对空间零差二进制相移键控相干光通信误码性能的影响

通过研究不同大气湍流条件下的系统误码率(BER)来说明大气湍流引起的波前畸变给零差二进制相移键控(BPSK)相干光通信系统带来的恶劣影响。结果显示,大气湍流引起的像差可以独立于系统信噪比(SNR)作用于相干光通信系统,导致误码出现。即使在SNR无限大的情况下,当接收光信号的波面峰谷值(PV)大于一个波长后,就容易出现误码;并且随着SNR的降低,对波面PV的要求更加严格。另外,大气湍流引起的光强起伏和相位畸变会导致相干混频效率急剧下降,从而增加系统误码率。

二进制移频键控在数字通信中的解调

在分析数字通信中二进制移频键控信号的产生及解调基础上,提出一种应用于特殊工作环境中的单频点鉴频解调二进制移频键控信号的方法。结合Motorola公司的窄带调频解调芯片MC3372,描述了在中 英文NAVTEX接收机研制开发中二进制移频键控信号鉴频解调的实际应用。使用鉴频方法解调,能简易、有效地解调二进制移频键控信号,可广泛应用于嵌入式数字通信系统,从而简化了系统设备,缩短研制开发周期。

基于功率控制环扰动的DC-DC变换器能量信息一体化研究

针对实现DC-DC变换器之间的信息交互较为复杂的问题,提出了一种基于功率控制环扰动实现其能量信息一体化的方法。通过在DC-DC变换器的传统功率控制环中叠加二进制频移键控(binary frequency shift keying,2FSK)信号作为扰动,将数据信息叠加到传统脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)信号中,使得该PWM信号同时包含数据信息,实现能量信息一体化。首先,给出基于2FSK的功率/数据双载波调制以及实时的滑动离散傅里叶变换(sliding discrete Fourier transform,SDFT)解调方案。然后,通过对Buck变换器的能量信息一体化模型进行小信号建模与分析可知,降低输入阻抗可提升通信的信噪比。最后搭建一个由两个Buck变换器并联的实验装置进行验证。实验结果表明在稳态和负载突变的工况下均可实现3 kb/s的稳定通信,验证了所提方法的可行性。该方法使得DC-DC变换器能同时进行功率变换和数据传输,提升数字化和智能化水平。

面向新型声波激励超低频天线的2FSK通信系统解调算法

针对声波激励超低频天线发射功率较小,低接收信噪比下传统二进制频移键控(2FSK)非相干解调中窄带滤波器设计难等问题,提出了一种基于Duffing混沌振子的2FSK弱信号解调方法。由于Duffing振子本身对相位敏感,首先设计了“粗同步+细同步”的相位同步方法,其中粗同步通过短时傅里叶变换完成,细同步则通过Duffing混沌振子实现;然后,利用混沌振子对同频周期信号敏感、对噪声信号免疫的特性,将信号并行通过2个Duffing振子,二者的内置信号频率与2个载频一致。在某一时刻必定有一个系统处于大尺度周期态,另一个处于混沌态,二者比较判决来实现信号解调。仿真结果表明,文中提出的基于Duffing混沌振子的解调算法比非相干解调和相干解调算法,分别有约5 dB和4 dB的性能提升。

基于多普勒因子补偿的高速平台声学测速方法

水下运动平台自速度估计通过声学多普勒测速技术实现,其中估计的核心在于复相关过程。高速工况下,多普勒效应的增强导致回波最优相关性偏移先验相关峰位置,产生测速误差。文章针对上述问题,提出一种基于相关域多普勒因子补偿的高速平台宽带二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)测速方法。该方法通过对多普勒因子进行“估计−补偿”迭代过程,修正常规复相关测速结果。仿真结果表明,修正后的速度估计准确度提高了5‰以上,有效优化高速运动平台的自速度估计性能。

BPSK-QPSK和QPSK-16QAM的光调制格式转换

信号在调制方式不同的系统之间传输时,需要对信号调制格式进行转换,而调制格式转换通常在电信号上进行,要将光信号恢复成电信号。在电信号上进行调制格式转换后,再经电光调制器变换成光信号发射。频繁的光电或电光转换通常会增加系统成本,针对该问题,提出了利用相干叠加在光域上实现二进制相移键控(BPSK)到正交相移键控(QPSK)以及QPSK到正交幅度调制(16QAM)的调制格式转换的方法。实验通过Optisystem软件对转换模型进行仿真,采用10 Gpbs伪随机信号作为测试信源,通过星座图观测出信号成功转换为QPSK和16QAM;并在不同光信噪比、光源线宽和信号功率下对转换模型与直接QPSK、16QAM传输模型进行误码分析对比,在相同条件下转换模型和直接传输的误码率高度保持一致,表明这种调制格式转换方法具有较高的稳定性和准确性,能够适用于不同系统间的信号传输。

一种基于混沌渐近同步的数字保密通信方法

根据驱动-响应混沌同步原理,提出了一种基于混沌渐近同步的数字保密通信方法。通过设计对发射信号进行多级单值非线性变换,使得通过预测法的攻击完全失效,因而这种通信方法具有较高的抗破译能力。理论分析和数值模拟结果证实了本方法的正确性与有效性。

一种检测铁路2FSK信号频率的新方法

为实时高精度获取铁道二进制频移键控信号的上、下边频和基带低频信息,提出一种可兼容国产制式和法国UM71制式的频率检测新方法.该方法将自相关解调技术、FFT技术、能量重心频谱校正技术有机结合起来,算法简单且计算复杂度低,在FFT长度选为256时,频率测量结果即可符合技术要求,具有较高应用价值.

基于二阶循环统计量的BPSK参数估计

针对复值二进制相移键控(binary phase shift keying,BPSK)信号,推导了其无共轭项和带共轭项的二阶循环累积量表达式,分别研究了时延对其循环频率特性的影响,得出了独立的载频和码片时宽估计算法,即可以利用无共轭项二阶循环累积量时延零切片估计载频,可以利用带共轭项二阶循环累积量时延非零切片估计码片时宽,并推导了最优时延的选取,进而提出了一种更优良的码片时宽估计算法。仿真实验表明,提出的载频估计算法与循环谱算法比较,虽有2 dB的损耗,但是计算复杂度减小;码片时宽估计算法性能比利用循环谱的估计算法提高5 dB以上。

原核细胞仿生自修复电路设计

仿生电子阵列是模拟生物体自修复机制,具有在线自修复能力的新型电路。针对基于真核细胞的仿生电子阵列配置存储消耗大等不足,在比较真核细胞、原核细胞基因结构的基础上,提出了一种基于原核细胞的仿生电子阵列结构,设计实现了差分二进制相移键控调制电路,通过仿真验证了该结构的有效性。

无人机主遥控数据链电磁干扰机理研究

无人机主遥控数据链是战场地空通信的主要路径,其抗干扰性能直接影响无人机作战效能的发挥。连续波电磁辐照试验发现部分频点容易导致无人机主遥控数据链失锁,为进一步研究无人机电磁干扰耦合路径、分析作用机理,以某型无人机作为受试对象,利用注入法开展验证分析试验。试验和仿真结果表明:前门是无人机主遥控数据链受连续波干扰的重要耦合路径,双工器滤波衰减能力差导致干扰信号随有用信号进入内部工作电路。信噪比越小,BPSK调制信号频谱分量叠加的干扰成分越多,有用信号受到压制并被湮没在噪声中,因而解调输出的误码率也越大以致干扰正常通信,且由于双工器隔离度差导致下行遥测链路中断。

计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用

简单介绍了可用于通信系统分析和设计的计算机仿真技术和常用的仿真软件,通过一个System-View仿真实验实例说明了在“通信原理”实验教学中适当地运用仿真技术,可起到良好的教学效果.

基于Chirp-BOK-DQPSK调制的超宽带无线通信系统

针对普通的Chirp-BOK调制效率不高的问题,设计了基于Chirp-BOK-DQPSK调制的超宽带(UWB)无线通信系统,推导与验证了该系统在AWGN信道下的误比特率,分析了该系统在多径环境下存在较大码间干扰的原因。最后通过仿真分析比较了该系统和Chirp-BOK-UWB系统、Chirp-BOK-DBPSK-UWB系统在IEEE 802.15 SG4a给出的CM1和CM7信道下的性能。仿真结果表明,该系统在牺牲一定误码率性能的情况下,能有效提高传输速率。

基于Chirp扩频的超宽带信号传输性能分析

鉴于Chirp信号的良好自相关性和匹配滤波后尖锐的时域特性,将Chirp扩频技术用于超宽带的通信,设计了基于正交二进制键控法的Chirp-UWB系统,并在AWGN信道下比较了Chirp-UWB与TH-PPM-UWB系统的可靠性。重点通过IEEE 802.15.4a推荐的信道模型讨论了2种室外传播的典型信道,并使用Chirp-UWB信号通过信道,对系统链路性能进行了仿真。仿真结果表明,在各种不同的传输情况下,Chirp-UWB信号的最大传输距离不同。在一定的情况下,随着数据速率的减少,传输的距离不断地增大;随着误符号率的减小,传输的距离也越来越近。同时,在系统中加入Rake接收机后,能起到很好的能量收集的作用。