甚小线性调频键控信号的正交性分析

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)是一种新型的超窄带高效调制技术,通过线性调频的升频或降频来代表不同的发送信号.在产生的发送信号波形中,相位始终连续,功率谱十分集中.为了寻求VMCK的正交信号集,对chirp信号相关积分数学表达式进行推导,找到用Fresnel函数来推导其解析表达式的方法,并对其中的几种特殊情况进行具体分析,为使用VMCK实现相关通信提供了基础.

具有连续相位调制特性的甚小线性调频键控信号分析

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)调制方式具有超窄带特性.采用连续相位调制的一般分析方法,选用线性信号作为积分脉冲,给出VMCK的连续相位调制表达式,并构造出一种新型的发射机结构.推导VMCK信号的归一化功率谱密度公式,以功率百分比带宽为考核准则,证明在正交二元信号下,VMCK比最小频移键控(minimum shift keying,MSK)具有更窄的主瓣宽度和更低的旁瓣能量,即带宽更具有效性.

甚小线性调频键控调制波形的正弦基拟合优化

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)是一种高效的超窄带调制技术,具有窄带宽占用、强边带抑制、数据传输效率高等优点.但是,从VMCK的表达式不能得出其频谱结构的解析解,难以对信号进行进一步分析和优化.基于数值拟合原理,提出一种基于正弦基拟合分解的VMCK优化方案.理论分析和仿真结果表明,该方案可成功去除VMCK谐波线谱,得到带宽更窄、边带抑制更强的VMCK波形,信号的解调性能也可以得到进一步增强.

甚小线性调频键控调制波形的功率谱优化

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)是一种高效的超窄带调制技术,其优点表现在宽带占用窄、边带抑制强、数据传输效率高等方面.直接由VMCK的信号表达式推导出的功率谱解析表达式中包含一个不可积分函数,导致结果复杂且不精确.通过正交拟合方法对功率谱进行分析,发现其功率谱中不仅包含携带信息的连续谱,而且包含携带载波的线性谱.由于线性谱并不携带发送信息,并严重影响功率谱的边带抑制,使得调制信号抑制性能降低.为得到带宽更窄、边带抑制能力更强的VMCK信号,更好地满足超窄带系统要求,对VMCK信号进行波形优化,在滤除线谱的同时,使信号调制性能得到提高.

正弦型非线性调频键控及性能分析

以正弦型非线性调频信号为载波样本,提出一种非单频波带通调制方法——正弦型非线性调频键控(sine non-linear chirp keying,SNCK)。通过调整时间-带宽积和频率变化曲线频率等参数,SNCK可实现满足不同信道环境和服务质量需求的无线通信。同时,由于采用非单频波作为载波样本,SNCK具有较好的多普勒频移抑制能力。构建SNCK的数学模型,分析已调信号正交化设计方法、频域特征及信道适应能力等性能。理论分析和实验结果表明:相较于甚小线性调频键控,SNCK具有相近的高白噪声抑制能力和频域能量集中度;相较于最小频移键控,SNCK具有更强的多普勒频移抑制能力。SNCK可作为通信终端高速率运动场景下的变速率无线通信系统的带通调制方案。

对称升余弦键控信号相关性分析

对称升余弦键控(Symmetric Raised Cosine Keying,SRCK)调制是一种新型的二进制数字调制方法,通过改变频率变化曲线的极性来载荷信息。SRCK信号相位连续,频率变化平滑,具有能量集中度高、频带利用率高、抗幅度衰落能力强等特点。为了分析SRCK信号的通信性能,对SRCK信号波形样本的自相关系数和互相关系数表达式进行了推导,找到用第一类贝塞尔函数来推导其解析表达式的方法,并通过仿真验证,进一步分析了影响其相关值变化的因素。提出一种正交的SRCK调制方法,并对其特性进行了分析,为下一代高效调制通信系统的实现提供了一种新的途径。

三分之一连续相位调频键控

提出了一种具有高能量集中度的新型数字调制技术——1/3连续相位调频键控(1/3 Continuous Phase Chirp Ke-ying,1/3-CPCK).1/3-CPCK采用分段式线性调频信号作为已调信号波形样本,且已调信号相位连续、频率平滑过渡,具有较高的能量集中度,可在相对较窄的带宽内实现高速数字通信.建立1/3 CPCK调制的数学模型,分析其已调信号波形样本的相似度,及高斯白噪声条件下基于1/3-CPCK调制和相干解调的数字通信系统的误码率性能.理论推导和仿真实验证明:1/3 CPCK已调信号时域波形平滑、能量高度集中;在绝对带限情况下,当频带利用率为1 bps/Hz,信噪比为13.5 dB时,选择合适的调制系数,可使系统误码率达10-4.

基于SDR平台的VMCK信号传输系统

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)是一种高效的超窄带调制技术,具有窄带宽占用、强边带抑制、数据传输效率高等优点。基于Lyrtech公司的SFF SDR平台,通过编写M文件产生VMCK信号源,再使用Simulink与Lyrtech Software进行VMCK信号传输系统的模型建立。软件仿真成功后使用Xilinx公司的SystemGen进行代码编译,并将编译后的代码载入硬件平台以实现VMCK信号的发送与接收。实验结果表明,基于SDR平台的VMCK信号调制、发送与接收达到了预期目标,验证了以该模型作为基础,在SDR平台上进行VMCK的发送与接收的可行性,为VMCK信号的研究提供了一种新的途径。

基于mTD-FrFT的VMFS-LFM信号参数估计方法

针对甚小频偏线性调频(very minimum frequency shift-linear frequency modulation,VMFS-LFM)信号对应的分数阶傅里叶(fractional fourier transform,FrFT)域估计参数的绝对值接近1而导致估计性能降低的问题,在借鉴基于FrFT的LFM信号参数估计方法的基础上,采用m倍抽取(m time decimation,mTD)作为预处理方法,提出基于mTD-FrFT的VMFS-LFM信号参数估计方法.理论分析和实验结果表明:mTD预处理过程可增大VMFS-LFM信号和近参数多分量LFM信号的调频斜率在FrFT域的分辨率,使基于mTD-FrFT的参数估计方法可对VMFS-LFM信号和相近参数多分量LFM信号进行有效参数估计.

基于调制信号的非圆率估计方法

针对大部分调制信号具有非圆信号特征的事实,提出一种具体的非圆率估计方法。首先,利用非圆信号的定义式,在理论上分别对作为例子的线性调频信号和二进制相移键控信号进行了非圆率的推导;然后,在理想情况下,利用采样得到的信号,根据最大似然原理推导出非圆率;最后,在高斯白噪声情况下,利用希尔伯特空间的正交分解,重构扩展导向矢量矩阵,再根据最大似然谱估计,构造一个关于非圆率的函数,通过对其共轭求导,得到调制信号的非圆率。通过仿真实验可以看出,该方法能对多个恒定非圆率信号同时入射时的非圆率作出估计,验证了线性调频信号的非圆率随调制时长而变化的特性。

四进制VMCK调制信号的传输仿真

甚小线性调频键控(VMCK)是一种高效的超窄带调制技术,具有窄带占用,强边带抑制,数据传输效率高等优点。频分复用技术是一种常用的提高频带利用率手段,在超窄带的通信结构基础上,根据VMCK调制原理,利用Simulink搭建超窄带系统的四路信号复用系统,并进行分析。

基于弱目标积累检测的MSK-LFM一体化信号性能分析

通信数据会改变最小频移键控-线性调频(MSK-LFM)雷达通信一体化信号的模糊函数,影响回波的相参积累性能和雷达的弱目标检测性能。分析了MSK-LFM一体化信号的脉冲压缩处理过程,提出了通过设置每个脉冲传输不同数量的通信数据,即通信数据长度不同,来提高检测概率;同时分析了MSK-LFM信号的相参积累效果,结果表明,对于同一距离门的目标,不同脉冲间的相位改变只由多普勒频率引起;最后通过仿真实验对MSKLFM信号在非理想情况下通信数据长度相同或不同时的检测概率进行了比较,同时与相同条件下直接序列chirp扩频(DS-CSS)一体化信号进行了对比分析。仿真结果表明:MSK-LFM信号在非理想情况下通信数据长度不同时的检测概率优于通信数据长度相同时的检测概率,同时也优于DS-CSS信号的检测概率。

非基波中心对称VMCK接收滤波器的设计

针对甚小线性调频键控（VMCK）调制的通信系统，研究了接收滤波器的设计。通过对VMCK信号在不同带宽下的功率百分比分析发现，VMCK信号作为一种频谱结构不对称的特殊双边带信号，其接收滤波器不能采用以信号基波频率为中心对称的传统设计方式，提出以最高功率百分比频段的中心点作为滤波器的中心频率，得到最佳的中心频率为1．25倍的基波频率，并对几类滤波器窗函数进行对比，选定了主瓣宽度较窄且第一旁瓣峰值较低的哈明（Hamming）窗。仿真结果表明，在信噪比（SNR）为3dB时，系统误符号率（SER）达到10-3，且信号功率谱密度带外衰减60dB时，频带利用率达到1．74bps／Hz.

基于Chirp-BOK扩频的水声通信系统

利用线性调频(Chirp)信号在水下通信中具有良好的抗噪声和抗多径特性,提出基于Chirp-BOK(binary orthogonal keying,二进制正交键控调制)扩频的水声通信系统。系统采用二进制正交键控调制以及匹配滤波接收器,利用正向调频信号和反向调频信号,结合BOK调制技术,实现适合水声环境的扩频通信系统。噪声信道和多径信道下的仿真实验结果表明,该系统具有良好的抗噪声和抗多径性能,适用于水声系统的扩频通信。