基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波驱动技术

相比电池储能,飞轮储能具有功率密度高,瞬时功率大,响应速度快等优点,可有效缓解地铁频繁启停对母线电压的冲击。由于我国地铁直流供电网络多为1 500 V电制,两电平变换器无法用常规1 700 V电压等级器件实现安全驱动,因此,本文提出了基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波控制技术。首先,建立了三电平驱动系统稳态及换相动态过程的等效模型,分析了驱动电压和定子电流的数学关系;然后,提出了一种同步载波驱动技术,实现了高压、高速无刷电机的加减速控制;最后,设计了磁悬浮飞轮储能系统工程样机,测试了充放电工况下系统的工作状态。实验结果表明,本文所提方法具备快速大功率充放电功能,在充电或放电工况下三电平变换器中点电压均能够保持平衡,系统可稳定运行在额定1 500 V、40 000 r/min参数附近。

基于同步载波提取的光纤传感器相位生成载波解调方法

利用3×3耦合器和法拉第旋转镜等光学元件,构造了一个基于迈克尔逊干涉系统的光纤振动传感器.使用外调制的方法对传输光进行相位生成载波调制,并将该光纤振动传感器应用于长距离的安全监测中.通过对该传感器的干涉输出信号进行贝塞尔展开分析,发现干涉输出信号中含有与外调制所使用的载波频率相同的信号成分.因此,使用一个中心频率为载波频率且通带很窄的带通滤波器,可以同步地提取载波信号.同步提取的载波信号用于干涉输出信号的相位生成载波被动零差解调,可以得到作用于光纤振动传感器上的外界振动信号.本文提出了从输出信号中同步提取载波的方法,通过理论推导得出了该方法的可行性,并且通过软件仿真和实验验证了该理论的正确性.文中还对提取的载波受低频信号干扰,造成其幅度不稳定的现象进行分析并提出了解决方法.研究表明,同步载波提取法适用于相位调制器与干涉信号输出端距离较远,相位生成载波解调需要的同源载波获取较困难的情况.

QPSK调制信号的同步载波提取

为了在QPSK数字调制系统中恢复QPSK的载波同步信号,以确保接收机能够接收到无失真的数据,在对QPSK调制理论阐述后提出基于DDS的平方环直接提取载波的方法,分析了电路中各个部分的作用和功能,用Matlab软件进行仿真实验,对锁相环提取的载波信号进行分析,在锁相环性能良好的前提下,实现了载波信号的提取。利用Verilog HDL语言对硬件电路进行行为级描述,综合出RTL级电路。

M-APSK鉴相算法与并行载波同步方法

为实现M进制幅相调制(M-APSK)体制下高阶调制信号的相位精细校正,将DVB-S2标准推荐的16APSK和32APSK的Q次方无数据辅助鉴相算法进行了扩展,以应用于64APSK、128APSK和256APSK等高阶调制。针对高阶调制的有效鉴相星座点占比较低时环路工作不稳定的问题提出了改进算法,通过对功率归一化后接收符号的幅值进行阈值判决,仅在高于阈值时进行鉴相,低于阈值时则不改变滤波器状态和相位补偿值,以提高星座点的鉴相有效性和可靠性,从而降低入锁门限。针对高速数传的符号速率非常高,而处理器的工作时钟频率相对较低的问题,提出了一种适用于M-APSK的并行载波同步方法,可以满足接收机工作时钟处理需要。相对于传统固定编码调制(CCM)的载波同步环路,该并行方法还可应用于可变编码调制(VCM)体制的频率跟踪。

一种Wi-Fi 6信号调制分析载波同步技术

近年来,无线局域网飞速发展,随着Wi-Fi 6标准的发布,各大无线设备制造商纷纷推出基于Wi-Fi 6标准的产品。然而Wi-Fi 6产品指标测试、故障诊断、标准符合性测试等均需测量仪器的支撑,为Wi-Fi 6信号测试分析仪器带来广泛的市场需求。文章主要研究Wi-Fi 6信号调制分析载波同步技术,提出基于训练序列和高效信号域频偏的估计方法,实现对WiFi 6信号的高精度解调。

基于FPGA的改进QAM载波同步算法的研究与实现

对常用的载波同步算法进行分析比较,从频偏捕获能力和相位稳定两方面考虑,提出一种运用正交振幅调制(QAM)系统的联合载波同步算法。运用硬件描述语言Verilog HDL和调用IP核实现各功能模块,采用自顶向下的系统设计思想,在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现了极性判决算法、面向判决算法和优化算法的功能,利用MATLAB对解调恢复的基带信号形成星座图,验证了该优化算法能够较大程度地提升QAM系统的解调性能。

基于同步载波复原的干涉相位生成载波解调算法

为了有效消除载波延迟对相位生成载波(PGC)算法的影响,提出了一种基于同步载波复原的混频基频、二倍频信号生成方法,直接从干涉信号中提取出载波信息并进行同步载波复原。阐述了该方法的生成原理,并通过理论分析、数值计算与仿真解调等手段对相位延迟的影响进行了详细的分析。仿真与实验结果表明,基于同步载波复原方法获得的混频信号与干涉信号完全对齐,可以保证PGC算法实现稳定、精确的解调。

高动态场景下卫星通信信号的载波跟踪算法

针对传统载波同步技术在低信噪比和大多普勒变化率条件下的载波跟踪失锁问题,文章提出一种高动态条件下载波跟踪算法,该算法对接收信号进行去调制后采用分段FFT算法估计多普勒频偏,把频率估计值作为测量值进行卡尔曼滤波完成噪声下的频率估计和跟踪。文章建立了仿真模型,对算法的跟踪性能及跟踪误差进行了仿真,仿真结果表明该算法能够在Es/N0=-1 dB的高动态条件下实现载波的估计和跟踪。

基于FPGA的DQPSK调制及载波同步的研究与实现

正交相移键控是一种目前得到较为广泛应用的数字调制方式,它在相移键控的基础上进行了一些改进,与其他调制方式相比,它的频带利用率高、抗干扰能力强、电路实现简单,因此在卫星通信、微波通信和电视信号上行通信中得到广泛的应用。载波同步与解调是通信系统中的关键技术之一,而FPGA在数字通信系统中的应用也越来越广泛。本文介绍了DQPSK调制、载波同步解调设计方案,并在Vivado中进行仿真。

极低信噪比下的导频联合编码辅助载波同步算法

针对深空通信系统中编码辅助载波同步算法存在精度受限和同步范围小的问题,该文提出两种导频联合编码辅助载波同步算法。首先按照最大似然估计准则推导出编码辅助载波估计的对数似然函数;按麦克劳林级数将其展开并简化或将其导数展开并简化,得到两种具有解析表达式的编码辅助精同步算法。然后为扩大同步范围,设计了一种插入导频的帧结构,提出了基于导频的粗同步算法,推导出它的理论方差。最后将粗同步与精同步顺序地结合起来,同时利用导频来辅助精同步,得到两种大频偏大相偏情况下的载波同步算法,并采用码率为1/12的低码率LDPC-Hadamard码仿真验证。结果表明新算法能大幅提高同步参数的估计精度和范围,在一定的导频长度下可逼近理想同步。

一种基于低码率LDPC码的编码与导频联合辅助载波同步算法

针对深空通信系统中编码和导频辅助载波同步算法分别存在同步范围与精度受限的问题,该文提出一种基于编码与导频联合辅助的载波同步算法。首先按照最优导频放置方式设计了一种基于相关函数和的粗同步算法,其频率估计量的精度接近CRB界;然后分析了导频结构对算法估计精度与范围的影响机理;接着通过加入导频及频率积分器的方式对基于期望最大的细同步算法进行了改进;最后用码率为1/12的低码率LDPC-Hadamard码对算法进行了仿真验证。结果表明新算法可以大幅提高同步参数的估计范围与精度,在一定的导频长度下能达到理想同步。

残留频偏条件下码辅助的迭代载波同步算法

LDPC编码系统,接收端在译码前需要对频偏和相差进行估计,使残留频偏和相差在译码器收敛的允许范围之内,但在低信噪比条件下,即使在收敛范围内,较大的残留频偏和相差也会对LDPC编码系统性能有明显的恶化,所以必须结合迭代译码系统,对信号的残留频偏和相差进行进一步的估计。基于EM算法推导了频偏联合相差的迭代估计算法,给出了一种简单有效的残留频偏估计方法,并以此为基础,结合LDPC迭代译码输出软信息的统计特性,提出了一种码辅助的迭代载波同步算法,仿真结果表明,只要残留频偏和相差在迭代估计器收敛范围内,提出的算法可以使LDPC编码系统的误比特率接近理想同步条件下的译码性能。

编码辅助载波同步算法的优化设计

鉴于低信噪比下编码辅助载波同步算法存在同步范围小的问题,提出一种导频联合编码辅助载波同步算法。首先分析了导频结构对粗估计算法同步范围和同步精度的影响机理,提出适合大频偏情况的导频结构及其对应的频偏粗估计算法,并推导了它的估计方差;然后将该导频结构应用到简化的EM辅助精同步算法中,得到了同步范围大和估计精度高的导频和编码辅助的同步算法。仿真结果表明,在不损失估计精度的前提下,新算法能大幅提高同步参数的估计范围,在一定的导频长度下BER性能可逼近理想同步。

导频和软信息联合辅助的短突发SOQPSK载波同步

针对采用成形偏移QPSK(SOQPSK)调制的短帧突发通信系统在大频偏条件下的载波恢复问题,提出了一种导频和解调软信息联合辅助的载波同步算法.该算法首先利用少量的导频序列进行载波偏差粗估计,然后在粗估计值附近的一定区间内进一步细搜索,以SOQPSK解调软信息均方值最大化为准则,得到精确的载波估计值.仿真结果表明,在信噪比大于0dB、导频序列长度为30bit时,该算法能够以较低的运算复杂度校正小于符号速率一半的载波频偏,克服相位模糊,实现有效的载波同步,获得接近最佳相干解调的误比特性能.在误比特率为10-2～10-5时,信噪比损失在0.3dB以内.

残留频偏下LDPC-MSK系统码辅助载波同步算法

针对低信噪比条件下低密度奇偶校验码-最小频移键控系统载波同步实现困难的问题,提出了一种新的码辅助载波同步算法。该算法将译码软信息分别运用到基于代价函数的载波粗同步和基于最大似然迭代的载波细同步之中,将同步器、解调器与译码器联合迭代,从而实现较理想的载波同步。理论研究和仿真结果表明,在低信噪比条件下,该算法能够在大频偏、大相偏范围内实现有效的载波同步,并以较低系统复杂度的代价,获得近似理想的系统性能。

短突发系统数据辅助载波同步的导频设计

对于短突发通信系统,基于时域相关函数数据辅助的频率估计方法中导频位置、导频数目对载波频率估计精度和估计范围有很大的影响,该文提出一种具有较高估计精度的基于相关函数和的频率估计算法,并推导出该算法的理论估计方差。通过分析导频位置对估计范围和估计精度的影响,提出一种可变D间距数据帧结构(VDPM)设计方案,即根据系统估计精度和估计范围的要求选择合适的导频间距。理论分析和仿真结果表明VDPM帧结构可以灵活地兼顾估计精度和估计范围的要求,基于相关函数和的频率估计算法仅利用很短的导频符号就能达到较高的估计精度,适合在短突发通信系统中应用。

基于平方谱估计的OQPSK载波同步算法

基于COSTAS环的载波同步环路在对大频偏OQPSK信号进行载波同步时,所需的入锁时间较长,不能满足突发信号的处理要求。针对这一问题,该文将OQPSK信号的平方谱与载波同步环路相结合设计了改进算法。仿真结果显示,改进算法比传统算法的估计精度更高;在信噪比高于6 dB时,入锁时间短、误比特率接近理论限,满足大频偏突发信号的处理要求。

基于精简星座鉴相的大频偏16-APSK信号载波同步

为了增大对16-APSK信号的鉴相范围,提高环路捕获带宽,提出了在环路捕获阶段使用精简星座鉴相、在捕获完成后使用混合NDA/DD鉴相的载波同步结构。这种结构在实现了环路捕获带宽增加的同时,仍然保持了混合NDA/DD法实现简单、与符号判决单元无耦合、运算速度快的优点。仿真结果验证了使用精简星座鉴相后环路捕获带宽的增加。

QPSK载波同步算法研究及FPGA实现

研究了基于工程应用的四相松尾环实现QPSK载波恢复算法、并分析了噪声对该算法的影响及该算法在FPGA上的实现。通过对锁相环分析,详细介绍了松尾环和环路滤波器的工作原理,并分别给出了System Generator的实现方法。实验结果表明使用松尾环能够在小信噪比情况下很好的实现载波同步,并且该种算法还能很容易的推广到MPSK载波恢复环路中。

一种基于APPA的码辅助载波同步算法

在低信噪比环境下,小的频偏和相偏的存在会使Turbo编码系统的译码性能恶化,所以必须结合迭代译码系统,对信号的残留频偏和相差进行估计。该文提出一种改进的残留频偏载波相位估计算法——后验概率辅助(APPA)相位估计,该算法将译码器输出的外信息用于辅助迭代的相位估计。环路滤波器将相位误差信号转换成控制信号,控制数控振荡器的输出,这样可以得到待估计的相位误差。仿真表明,在极低信噪比下(比如,SNR<-7.8dB)该算法在同时存在频偏和相偏的时候能正常工作,其性能非常接近理想同步条件下的性能。