正交频分复用信号在强窄带干扰下的同步算法

提出了一种采用PN序列作为正交频分复用(OFDM)信号引导序列的帧同步方法,此方法能够在强窄带干扰或极低信噪比信道中精确地实现帧同步,克服了基于循环前缀的同步算法在强窄带干扰信道中以及在极低信噪比条件下,无法实现精确同步的问题。仿真结果表明,基于PN序列的帧同步算法在信噪比为-5dB条件下仍能够实现精确同步,且具有抗多径效应和抗强窄带干扰的能力。

多频带-正交频分复用-超宽带无线通信系统及其信号仿真分析

超宽带(UWB)技术是短距离无线通信领域中具有革命性意义的新兴技术。结合目前应用较为广泛的多频带OFDM(orthogonal frequency-division multiplexing)技术,对基于OFDM的超宽带无线通信系统的设计原理和系统结构进行了分析,对多频带OFDM-UWB信号的产生方法系统地进行了阐述,并给出了信号的仿真结果。本文的分析可为OFDM-UWB信号在实际通信系统中的应用奠定基础。

MIMO阵列正交频分发射波形模糊函数分析

多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)阵列因具有的优越性能在通信技术研究中成为信号处理界研究的热点,对发射波形设计是MIMO阵列应用的关键。建立了MIMO阵列的发射、接收信号模型,针对MIMO阵列及发射信号正交的特点,在远场窄带情况下对MIMO模糊度函数进行简化。从目标分辨力的角度出发,利用仿真分析了MIMO阵列不同发射阵元数正交频分线性调频(LFM)信号的模糊函数特点。仿真结果表明MIMO阵列的分辨能力优于常规相控阵,随着发射阵元数目的增大,系统的距离和角度分辨力有显著提高,多普勒分辨力保持不变。

含导频的OFDM信号的周期平稳特性分析

基于无线移动衰落信道下的正交频分复用系统传输模型和信号周期平稳特性理论,研究了含有导频的正交频分复用系统接收序列的周期平稳特性,并计算接收序列的周期自相关函数,为基于周期平稳特性的信号处理算法提供理论支持.理论分析和仿真结果显示,在无线衰落信道环境下,当对接收信号进行单倍于系统样点速率采样时,可以获得具有周期平稳特性的接收序列,其循环周期为此时的正交频分复用符号长度.

MIMO天波超视距雷达正交信号设计研究

多输入多输出雷达(MIMO Radar)体制综合采用多通道、等效发射波束形成技术,为天波超视距雷达(OTHR)面临的杂波多普勒扩展提供了一条有效的解决途径。具有良好的自相关性能和低互相关电平的正交波形集是MIMO雷达体制应用的关键。从信号处理的角度出发,利用互模糊函数对正交频分线性调频信号(OFD-LFM)的互相关峰值幅度及位置进行了分析,给出了正交信号的设计规律,仿真实验验证了分析的正确性。

基于多特征融合的MIMO-OFDM系统单-混信号调制识别算法

为解决非协作通信中多输入多输出正交频分复用(multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统的单-混信号调制识别问题,提出一种基于多特征融合和决策融合的调制识别方法。首先,利用特征矩阵的联合近似对角化(joint approximate diagonalization of eigenvalue matrix, JADE)算法从接收端恢复发送信号;然后,提取恢复后信号的四次方谱、循环谱和高阶累积量作为输入样本,利用多特征融合网络对输入样本进行训练;最后,使用决策融合策略根据每条支路输出得到最终判决结果。仿真实验结果表明,所提方法可以对MIMO-OFDM系统中的7种信号进行有效识别,在信噪比为10 dB时识别精度可达99.4%。

频率选择信道下STBC-OFDM信号盲识别

针对多输入单输出(multiple input single output,MISO)通信系统的空时分组编码-正交频分复用(space-time block codes-orthogonal frequency-division multiplexing,STBC-OFDM)信号盲识别问题,提出了一种基于四阶统计量的盲识别算法。该方法首先对MISO通信系统的STBC-OFDM信号进行建模;然后利用STBC-OFDM信号编码矩阵的相关性,构造了不同时延向量下接收信号OFDM块的时延四阶矩作为特征函数;最后通过时延四阶矩理论值与实验值的最小欧式距离盲识别发射端STBC-OFDM信号的编码方式。该方法不需要信道系数、噪声信息和调制信息等先验信息,适合非合作通信场合。仿真结果表明,所提出的算法即使在低信噪比(SNR=0dB)下识别效果接近100%,且对载波频偏、时间同步偏差和多普勒频移不敏感,实用性较强。

用循环自相关法分析和比较雷达信号的截获性能

本文针对循环自相关法等现代截获处理方法,从离散时间信号处理的角度,推导了截获接收机信号处理增益的表达式,在此基础上提出了一种基于循环自相关积累因子的雷达信号抗截获性能的分析与比较方法,首先用理论计算线性调频信号、二相编码信号和OFDM信号的自相关积累因子U值,然后在低信噪比的情况下对线性调频信号、二相编码信号和OFDM信号等大时间带宽积信号的抗截获性能进行了仿真分析和计算。理论分析和实验仿真结果表明,在高/中重频情况下OFDM脉冲信号具有相对较好的抗截获性能。

一种基于神经网络的OFDM信号识别与符号估计改进方法

针对正交频分复用(OFDM)信号调制识别与符号估计问题,提出了一种基于深度学习神经网络(DNN)的新方法。该方法通过深入分析OFDM信号的实际传输模型,同时采用优化的Dropout策略防止过度拟合,可适用于多种调制类型数据集的训练,增强了网络学习的泛化能力;另一方面,基于改进的OFDM导频数据训练结构,提高计算效率。该新思路增强了抗噪性能,无需大量的数据先验需求,具有良好的稳健性和工程实用性。仿真结果表明新方法的识别及估计性能比起过去传统思路更优,且可在低信噪比情况下成功实现识别及估计。

雷达通信一体化5G信号设计方法

随着第五代(Fifth Generation, 5G)通信技术的发展,利用雷达通信一体化5G信号实现低空目标探测具有广泛的应用前景。本文提出一种雷达通信一体化5G信号设计方法,首先建立了雷达通信一体化正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号发射接收模型,并提出一种区间线性相位压缩(Interval Linear Phase Compression,ILPC)通信信息调制方法来降低通信加入对信号探测性能的影响;接着以峰均功率比(Peak to Average Power Ratio, PAPR)、雷达脉压后的信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)恢复因子以及通信误码率(Bit Error Rate,BER)为优化目标,以发射信号循环前缀置零和时/频域序列恒模为约束,建立多目标优化问题模型;为了兼顾雷达性能和通信性能,本文提出一种时/频域迭代Clipping加滤波算法求解该优化问题。最后,在典型5G通信工作场景下验证了所提方法的有效性。

基于维纳滤波的OFDM信号峰值处理方法

针对正交频分复用信号包络波动过大,导致信号传输过程中频谱扩散和非线性失真,文章提出基于维纳维纳滤波器的正交频分复用系统滤波方法。该方法首先分析了正交频分复用的包络波动和误比特率特性,然后采用维纳滤波对正交频分复用的立方度量进行抑制。仿真结果表明,该方法能够灵活抑制信号包络大小和误比特率,可满足系统对于信号质量的要求。

正交频分复用信号峰均功率比抑制的相位扰动法

该发明专利是一种抑制正交频分复用信号峰均功率比的相位扰动法。该方法包括：信息元相位扰动和抑制元相位扰动。在采用相位扰动法抑制峰均功率比的正交频分复用系统中，子载波序列的调制矢量由信息元分量和抑制元分量构成。其实施过程包括如下步骤：(1)时域信号峰均功率比大于设定阈值时，在信息元相位上迭加伪随机相位；(2)而抑制元的扰动相位由梯度算法搜索获得；(3)接收机时域采样、解调后，直接删除相应子载波上的频域信息，得到有用信息。

基于子阵结构的相控阵MIMO雷达分辨能力分析

在阵元总数一定的情况下,不同的子阵划分方式和布阵间距对不同子阵发射正交波形,子阵内发射相干波形的相控阵-MIMO雷达系统的分辨力的影响,首先通过相控阵-MIMO雷达的信号模型推导出其广义模糊函数,然后以此分析子阵结构对距离、多普勒、方位三维分辨力的影响。仿真结果表明,在阵元总数一定的情况下,子阵越多,系统距离分辨力越高,子阵越大,多普勒分辨力越高,子阵间距满足一定条件才能有较好的系统分辨力。这些结论对相控阵-MIMO雷达子阵结构设计具有指导意义。

基于组合窗的OFDM-NLFM信号设计

高主副瓣比、窄主瓣宽度以及良好的正交特性是多输入多输出雷达波形设计的研究重点。利用组合窗法对非线性调频信号主副瓣比以及主瓣宽度进行了优化,分析了组合参数对信号的影响;在此基础上,提出了基于组合窗优化的正交频分非线性调频信号的设计方法,并对点目标正交频分回波信号进行了匹配滤波。仿真结果表明,优化后的雷达信号具有良好的正交性能。

减小OFDM信号PAPR的PTS方法研究

由于OFDM信号高的PAPR问题严重影响了OFDM系统中放大器的工作效率,并造成频谱扩展干扰及带内信号畸变。因此降低OFDM信号的PAPR显得非常重要,本文主要研究PTS方法与差分编码相结合来降低OFDM系统PAPR,并给出仿真结果。

基于稀疏表示的OFDM信号的DOA估计

针对正交频分复用(OFDM),宽带信号波达方向(DOA)估计问题,提出一种基于宽带信号协方差矩阵稀疏表示的DOA估计方法。该方法是在协方差矩阵主对角线下对左下角三角形元素按各条对角线取平均值后形成一个新的向量,然后将该向量写成冗余字典形式。在冗余字典下对信号进行稀疏性约束形成二阶锥约束优化问题,再用工具箱SeDuMi来实现DOA估计。理论分析和仿真结果表明,该方法在低信噪比和少快拍数下分辨率很高,是一种有效的宽带信号DOA估计算法,此方法优于基于高阶累积量算法和宽带聚焦算法的DOA估计方法。

基于OFDM信号的外辐射源雷达杂波信道估计

基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号调制特性的外辐射源雷达杂波信道状态信息估计方法,针对OFDM外辐射源雷达探测存在的问题,提出了基于信号特性的处理方法。针对该体制雷达中纯净的直达波信号获取问题,提出基于模糊函数的方法提取导频的周期信息,从而得到导频的位置信息,然后,利用导频信息得到杂波信道脉冲响应信息估计。相比常规的处理方法,文中方法能够在参考信号包含多径时得到正确的杂波信道状态信息。

OFDM雷达信号联合优化设计与处理方法

本文针对机载雷达探通一体化信号设计与处理的难匹配问题,提出正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)雷达信号联合优化设计与处理方法。首先,基于机载探通一体化系统发射和接收信号链路建立线性接收模型,接着基于最小二乘估计理论提出雷达脉压算法和通信解调算法;然后,分别推导雷达脉压和通信解调后的输出信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR),以雷达和通信输出SNR加权最大化为目标建立优化问题模型。由于该优化问题是一个NP难问题,本文提出降次-交替方向乘子法获取近似解。最后,通过仿真验证本文所提方法可以通过参数动态调整,适应探通一体的需求,并保持探测和通信性能。

低峰均比OFDM雷达信号的收发系统设计

射频性能和计算量的平衡是正交频分复用(OFDM)雷达信号得以应用的前提。文中使用一种子载波频谱幅度滚降的OFDM雷达信号加权系数生成方法,通过调整滚降系数来控制过渡带中的子载波功率,保证低功率峰均比的前提下减少直接数字式频率合成(DDS)中有限长单位冲激响应(FIR)滤波器所需阶数。通过设计低计算复杂度的产生与接收方案,分析了饱和放大器幅度非线性以及模拟滤波器相位非线性对OFDM雷达信号带来的影响,使其在现有雷达硬件平台上可实现。仿真和测试验证了文中提出方法的有效性。

一种基于OFDM-LFM信号的PD雷达解模糊方法

为了解决线性调频脉冲多普勒雷达的距离模糊和速度模糊问题,采用了高脉冲重复频率的方式发射正交频分线性调频脉冲信号,并给出了一种用于解模糊的回波数据重排方案。这种重排方式可以解决最大无模糊距离和最大无模糊速度之间的矛盾,对重排后得到的数据矩阵进行脉冲压缩、动目标检测,最终得到的峰值可无模糊地体现目标的距离和速度。仿真结果证明了所提方法的有效性和可行性。