一种基于复指数调制精确重构滤波的宽带星载数字信道化器

信道化技术是下一代宽带卫星通信系统中星载交换的关键技术之一。运用该技术,提取宽带卫星上行信号中的各窄带信号,然后经过变频、基带信号处理、交换等处理,最后综合成宽带下行信号,进入卫星下行链路。该文针对宽带卫星通信系统,提出一种基于复指数调制精确重构滤波器组的新型宽带星载数字信道化器。该信道化器既适合均匀带宽交换、又适合非均匀带宽交换的星载信道化器。数值实验表明,该新型信道化器具有较强的灵活性和可扩展性,克服了已有信道化技术只适合均匀带宽星载交换的局限,同时对信噪比和数据存储量有较大的改进和提高。

基于视觉显著性与量化指数调制的图像鲁棒水印算法

为了兼顾水印系统的透明性与抗几何变换能力,提出了基于视觉显著性与量化指数调制的图像鲁棒水印算法。首先,采用Ripplet变换来处理宿主图像,得到特征映射;再利用Gaussian概率密度模型来计算特征映射对应的视觉显著性映射,并将其实施分解成一系列的子块,以获取其显著性均值;引入非下采样Contourlet变换来分解宿主图像,输出对应的低通子带和带通方向子带;随后,把低通子带分割为尺寸较小的非重叠子块,并计算每个子块的能量;联合显著性均值与能量,计算待嵌入子块对应的量化步长,将其视为密钥;借助奇异值分解来处理低通子带的每个子块,获取对应的对角矩阵,基于这些矩阵中的最大元素的均值,通过改进传统的对数量化指数调制方法,设计水印嵌入方法,根据每个子块对应的量化步长,将水印数据隐藏到载体中,得到水印图像;最后,根据接收密钥,定义水印提取机制,在水印图像中检测水印数据。实验数据表明:较当前的基于分块的水印技术而言,所提算法具备更高的水印透明性,且在常规几何内容操作下,其表现出更强的鲁棒性,所复原的水印失真最小。

基于时频域特征的CPM信号调制指数估计算法

目前非合作条件下窄带系统中的连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)信号的调制指数估计算法存在依赖相关长度先验信息的问题。针对该问题,本文创新性地提出基于时频域特征的CPM信号调制指数估计算法。在研究不同相位脉冲差异后将CPM信号分为连续相位频移键控(Continuous Phase Frequency Shift Keying,CPFSK)信号和非CPFSK类信号。首先根据相位脉冲特点判定信号类型;其次基于CPM信号的循环平稳特性,利用变换后信号的功率谱联合估计频偏和整数倍调制指数分母;接着完成信号载波同步、定时同步并进行平滑处理;然后基于不同参数条件下信号的周期相位分布差异,针对调制指数调整为整数后的信号,计算三种符号周期下的分位函数曲线与对应相关长度下的各调制指数模板曲线欧式距离,选取三种符号周期条件下最小欧式距离对应的模板曲线,从而确定调整前信号的整数倍调制指数分子。最后综合调制指数分母和分子估计的结果确定信号的调制指数值。仿真实验结果:对于任意频率脉冲的部分响应CPM信号,若信号的调制指数h<1,在信噪比E_(b)/N_(0)>16 dB时,平均识别准确率大于81%;若信号的调制指数h>1,在信噪比E_(b)/N_(0)>18 dB时,平均识别准确率大于82.2%。仿真实验证明了本文算法不要求相关长度先验信息,适用于任意调制指数条件的部分响应CPM信号,并且在一定程度上能够区分调制指数值接近的信号。实采信号参数估计试验证明了本文算法的有效性。

一种基于CPM信号的调制指数分步联合估计算法

在CPM信号的非协作通信中,需要对接收信号进行精确的调制指数估计。针对传统的调制指数联合估计算法三维空间搜索复杂、不能实时估计的问题,提出一种分步联合估计算法,极大地降低了计算复杂度,能更好地满足实时性需求。

Multi-h C波段导航信号调制方式及性能评估

近年来,L波段(1164~1610 MHz)频谱拥挤日渐严重,我国北斗卫星导航系统可用资源明显不足,基于频谱资源的不可再生性,探索研究新频段迫在眉睫。鉴于目前C波段导航信号设计尚不成熟,各国对C波段卫星导航信号体制也都还处于探索研究阶段,我国有必要预先开展C波段卫星导航信号研究。处于C波段中5010~5030 MHz的卫星导航信号具有较少的频谱干扰、较低的电离层误差等显著优势,但仅有的20 MHz带宽对诸如射电天文业务(Radio Astronomy Service,RAS)和微波着陆系统(Microwave Landing System,MLS)等相邻业务频段的射频兼容性要求极为严苛。首先提出将多调制指数(Multi-h)的正交频分复用-连续相位调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Continuous Phase Modulation,OFDM-CPM)联合调制方式应用于C波段卫星导航;其次,在分析关键参数对Multi-h OFDM-CPM信号功率谱特性影响后,选取关联长度L为64、调制指数h为0.5的单调制指数(Single-h)OFDM-CPM(10)信号和h为[1/16,3/16]的Multi-h OFDM-CPM(10)信号作为C波段候选导航信号;最后,对包括兼容性、码跟踪精度、抗多径干扰在内的基础导航性能指标进行评估。研究表明,OFDM-CPM调制方式能很好兼顾C波段信号的带外约束性和导航性能要求,OFDM-CPM(10)h=[1/16,3/16]信号在所述各个基础导航性能指标上均表现最佳,在兼容性方面能弥补OFDM-CPM(10)h=0.5信号的略微不足。然而考虑到多调制指数会增加接收机复杂度,因此在C波段导航中,只有当接收机采用低复杂度检测算法时,Multi-h OFDM-CPM信号才会是比Single-h OFDM-CPM信号更佳的选择。

基于模糊熵的连续相位调制识别算法

针对不同调制参数的多调制指数(Multi-h)连续相位调制(CPM)信号间识别问题,提出一种基于模糊熵的调制识别算法。模糊熵理论摒弃了近似熵中距离与数目的二值化相似性判断,提出利用隶属度函数判断相似性,可以更精确地描述时间序列的复杂度。算法分离接收信号的同相和正交分量并分别求其模糊熵,将求取的模糊熵作为分类特征送入支持向量机(SVM)进行分类,完成不同Multi-h CPM信号的调制识别。仿真实验结果表明,该算法在信噪比大于6 dB时,对不同调制指数集合的全响应矩形成形Multi-h CPM信号可以实现100%识别,且仅需较少符号数即可实现调制识别。

低复杂度的Multi-hCPM调制指数同步算法

针对多指数连续相位调制信号的调制指数同步困难且算法复杂的问题,提出一种实现结构相对简单的低复杂度的Multi-h CPM调制指数同步算法。基于最大似然准则获得Multi-h CPM信号的调制指数同步误差和残留定时误差的联合估计,分别利用残留定时误差近似为零的性质与滤波器冲击响应量化函数来降低算法的复杂度,并进行性能仿真验证。仿真结果表明:该算法调制指数同步误差估计的性能良好,适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号。

角度调制信号调制指数盲估计研究

调制指数估计在角度调制信号的解调、FM/PM识别等应用中具有十分重要的意义.分析了基带为单音、PSK、FSK等信号时角度调制信号的时频结构,进而建立了信号的统一数学表达式,由此推导并提出了一种无需任何先验信息的调制指数估计方法.仿真实验表明:该方法能有效估计上述基带调制时的角度调制指数.

非数据辅助的多指数连续相位调制信号的载波频率估计算法

针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM)信号的载波频率估计困难且算法复杂的问题,将仅仅适用于单指数CPM信号的载波频率估计算法进行改进,提出了一种适用于Multi-h CPM信号的非数据辅助的载波频率估计算法。基于最大似然准则获得Multi-h CPM信号载波频率的估计,为了有效地界定文中算法性能,最后推导了Multi-h CPM信号的载波频率估计算法的修正Cramer-Rao限。仿真结果表明:该算法适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号,其载波频率估计的性能良好且对符号定时偏差和调制指数同步偏差不敏感。

多指数连续相位调制信号非数据辅助的前馈符号定时恢复算法

针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM)信号的符号定时恢复困难且算法复杂的问题,提出了一种多指数(Multi-h)CPM信号的非数据辅助的前馈符号定时恢复算法。该算法基于Multi-h CPM信号的调制指数同步偏差和符号定时偏差的联合似然函数,通过平均可能的调制指数同步偏差所对应的期望函数将其联合似然简化,得到符号定时偏差似然函数以及符号定时偏差估计值,并给出了其定时偏差估计算法的修正的Cramer-Rao限(MCRB)以及其符号定时恢复的实现方案。仿真结果表明,该算法适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号,符号定时恢复性能良好且对残留载波频偏和调制指数同步偏差不敏感。

60MHz中频大调制指数相位调制的实现

采用可变移相法相位调制与倍频技术相结合可获得大调制指数的相位调制。本文提出了实现这种方案的具体电路和设计方法。对晶体振荡器的频稳度、晶体管参量倍频器以及该方案的调相指数进行分析，并给出调试和测量的结果。理论分析与测量结果十分吻合。

一种适合于CPM信号的盲均衡与调制指数盲估计的联合算法

CPM是一种非线性调制技术,常用的线性盲均衡算法难以直接用来对该类信号进行有效的均衡.本文通过分析传统常模准则用于CPM信号盲均衡时存在的问题,提出一种适合于全响应CPM信号的线性盲均衡与调制指数盲估计的联合算法.该算法在使用线性均衡器对CPM信号进行均衡的同时,可以对未知调制指数进行准确的估计.算法的性能在计算机仿真实验中得到验证.

一种新的USB系统调制指数优化算法

针对深空USB(统一S频段)系统下行链路的功率分配问题,提出了基于余量等均准则的调制指数优化算法,并给出了算法的理论证明。根据工作方式的不同,将下行链路分为仅有遥测信道、仅有测距信道和同时存在遥测与测距信道3种情况,并设定链路预算余量相等,其中在仅有遥测、仅有测距信道的情况下,根据余量等均准则可确定调制指数的最优值;在同时存在遥测与测距信道的情况下,需要增加约束条件,以进一步缩小并限制调制指数的取值范围。最后仿真结果验证了该准则的有效性。

基于虚拟调制指数集的多指数CPM减相位状态检测

针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM),提出了基于虚拟调制指数集简化相位状态的低复杂度检测方法。在接收端构造与发送端不同的调制指数集,并采用逐幸存路径处理的方法解决收发调制指数不一致所带来的失配问题。当虚拟调制指数的分母远小于实际发送信号的调制指数分母时,相干序列检测的相位状态可被有效简化,从而降低Multi-h CPM相干检测的复杂度。与简化相关状态的频率脉冲截断(FPT)算法联合使用,可进一步降低接收端的网格状态数。仿真结果表明,针对先进靶场遥测(ARTM)CPM信号可设计多组基于虚拟调制指数集的简化接收方案,其中,当虚拟调制指数集设为[3/4.2/4]时,网格状态数可由最优检测的512降低为64,性能损失小于0.05 dB。进一步联合FPT算法后,网格状态数可降为16,性能仅损失0.75 dB。

多指数连续相位调制信号的早迟环定时同步

针对多指数连续相位调制信号提出基于序列检测的早迟环定时同步,利用维特比算法的幸存度量构造定时误差估计器。根据误差估计的S曲线和方差,优化定时误差捕获范围和估计精度、消除环路假锁点,同时利用多指数连续相位调制的脉冲幅度调制分解对定时误差估计器进行简化。仿真结果表明,优化后的早迟环定时误差捕获范围最大可达±0.5个符号周期,估计精度在中低信噪比下能够接近修正的克拉美罗界,在高信噪比下也有较好的估计性能;当早迟环定时支路的分支度量简化至最大似然序列检测的1/8时,对多进制、部分响应的多指数连续相位调制信号,造成的解调性能损失小于0.5 d B。

角度调制中调制指数、带宽与调制信号参数的关系研究

在通信原理中，关于角度调制中调制指数β和带宽Ｗ与调制信号参数的关系是一个重要的问题。本文给出了调频指数和调相指数的统一定义式，并在此基础上，得出了β，Ｗ与调制信号参数的关系。从而要根本上解决了这一难题。

外调制器光调制指数的设计

利用信号与噪声自相关函数 ,研究了 M- Z和 MQW- EA两类调制器的非线性失真 ,分析了影响模拟光有线电视 CATV系统中光调制指数的因素 ,在保证载噪比 CNR指标的前提下 。

基于后向散射调制指数选择的RFID系统工作范围提高

针对无源射频识别系统上、下行工作范围的不对称性,提出了基于后向散射阻抗调制指数选择的方案。一方面将标签集成电路的两种阻抗状态用来实现后向散射调制,每种调制状态都由一个调制指数来表征;另一方面,通过对并联调制、串联调制和混合调制3种调制方式的分析,获得不同调制方式下的下行和上行范围估计;为了进一步提高工作范围,将问题构建为一个以最大化系统工作范围为目标同时使下行和上行范围相等的约束优化问题,通过优化求解获得最佳调制指数,从而实现系统工作范围最大化。仿真实验结果表明,所提出的方案不仅能够在给定标签灵敏度下获得理想范围内的后向散射调制指数和工作范围,而且相比于其他方案有更大的最大工作范围。

多调制指数CPM信号的新分解方式及其准相干解调

针对卫星通信等资源受限的无线通信系统,研究了多调制指数连续相位调制(Multi-h continuous phase modulation,Multi-h CPM)信号的调制与解调相关问题。首先提出了一种新的分解方式来简化Multi-h CPM信号的调制过程,并给出了相应的周期性状态网格图。然后根据新的分解方式设计了一种适用于Multi-h CPM信号的导频辅助准相干解调算法,并从功率谱和误码性能两方面对所设计的Multi-h CPM信号和单调制指数CPM(Single-h CPM)信号进行了评估与比较。仿真结果表明:无论采用何种频率脉冲,Multi-h CPM信号都要比Single-h CPM信号具有更加光滑的功率谱曲线;仅两个导频符号辅助下,未编码Multi-h CPM系统较未编码Single-h CPM系统有将近2 dB的性能增益,且在低信噪比下,编码Multi-h CPM系统性能要比编码Single-h CPM系统好0.1~0.25 dB。

非合作USB测控信号调制指数估计算法

测控信号的调制指数可作为非合作卫星辐射源识别的一个稳定特征参数,针对非合作统一S频段测控信号,提出一种基于频域谱分析的调制指数估计算法。根据该信号的频谱特性构造调制指数估计算法,并对该算法的估计误差进行理论分析。通过蒙特卡罗仿真给出估计误差随信噪比变化的情况,并利用实测信号从频域和时域两个方面对该算法的性能进行验证。结果表明,实测信号与恢复信号的频谱幅度误差较小、时域基带信号波形的一致性较高、归一化互相关函数最大值接近于1。进一步说明该算法的精度较高,可为非合作卫星辐射源识别提供高精度的参数支撑。