基于信号分解的MFSK信号码元速率估计算法

针对MFSK信号码元速率估计问题,提出了一种基于信号分解的估计算法。算法将MFSK信号分解为M个单音信号的形式,利用信号的循环平稳特性,在所有单音信号包络和的频谱中提取MFSK信号码元速率对应的谱线,从而实现对MFSK信号码元速率的估计。该算法仅需将MFSK信号的频率集作为先验信息,同时允许信号含有载波频偏。经过理论分析可知,该算法在多径信道条件下同样适用。仿真实验表明,该方法在高斯信道下有良好的估计性能,在多径信道下性能损失很小,表现出良好的实用性和鲁棒性。

改进的Gardner插值误差捕获符号同步算法研究

数字通信系统中,同步是必不可少的环节。收发端采用不同的时钟信号,但需要步调一致地协调工作,必须通过同步系统来保证。同步系统工作性能的好坏,很大程度上决定了通信系统的质量。针对接收机存在本振时钟频率偏差(即符号偏差),导致解调端相位不同步,影响信号解调精度等,给出了一种改进的Gardner符号率同步方法。以经典的Gardner同步算法为基础,对插器、定时误差检测器、环路滤波器和数控振荡器进行了详细阐述,并进行了改进仿真。首先,对准基带采样信号进行插值操作,并求得插值误差;其次,对插值误差进行环路滤波(LPF)并用滤波后的信号控制数控振荡器(NCO)输出;最后,数控振荡器的输出不断更新插值点的位置,直至符号定时同步。以BPSK信号为仿真对象,仿真结果表明了改进后的符号同步算法具有更快的同步速度和更高的同步精度。

双差分协作传输的误码率性能分析和最佳功率分配

为了克服协作传输中的载波频率偏移,提出了一种采用正交幅度调制(QAM)的双差分协作传输(DDCT)方案。推导了误符号率(SER)的闭合表达式、SER的上界以及高信噪比(SNR)下的渐进近似。基于SER的渐进近似,推导了最佳功率分配(OPA)在高SNR下的近似解。仿真结果显示,该OPA的近似解在实际中等的SNR环境中仍然有效。比较了DDCT分别采用相同调制阶数的QAM调制和PSK调制的SER。当调制阶数大于8时,DDCT-QAM比DDCT-PSK具有更好的SER性能。尤其当调制阶数等于64时,DDCT-QAM可以获得4.5 dB的SNR增益。

异步条件下物理层网络编码的性能分析

针对物理层网络编码的性能受各种异步条件影响的问题,理论推导了误码率与载波相位偏移、载波频率偏移和符号偏移之间的数学模型,分析了各种因素对误码率的影响规律。结果表明:在载波相位偏移达到π/2时,系统的误码率趋于一个常数;在载波频率偏移的条件下,误码率受频率偏移和帧长共同影响;在符号偏移的条件下,误码率相对于同步条件下最大损失6 dB。

基于MPSK/MQAM的符号率偏差辅助捕获方法

在非协作通信中,发送端的符号率对于接收机是未知的,接收机必须从接收数据中估计出此参数。为了校正符号率的估计偏差,本文提出的适用于MPSK/MQAM的符号定时恢复环路,通过锁定检测来调整环路带宽可以快速捕获0.5%的符号率偏差,并确保环路有好的稳态性能。此外本文提出了一种新的符号率偏差辅助捕获方法——搜捕,可以捕获10%的符号率偏差,这一点在非协作通信中具有重要意义。而且仿真结果表明,在不同的符号率偏差下环路收敛后的稳态性能几乎一样,在相同的误比特率下实时的解调损失与理论值相比小于1dB。

单载波MPSK/MQAM调制信号的参数盲估计改进算法研究

当对单载波多进制数字相位调制(Multiple Phase Shift Keying,MPSK)和多进制正交幅度调制(MultipleQuadrature Amplitude Modulation,MQAM)等星座类调制信号进行盲解调时,首先须进行频偏和符号速率的盲估计,传统的多次方谱频偏估计算法与二次小波符号速率估计算法具有较好的估计性能,但由于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的栅栏效应以及噪声的影响,其估计精度和可靠性有限。针对这些问题,本文采用了新的频率估计方法从而减小栅栏效应的影响提高了频偏和符号速率的估计精度,并提出一种基于信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)和谱峰指数的置信度准则,增强了频偏估计的可靠性。以QPSK和16QAM为例,进行了仿真分析,仿真结果表明,改进算法复杂度略高于传统算法,但其性能优于传统算法性能,可以有效提高频偏以及符号速率的估计精度及其可靠性,16QAM和QPSK具有类似的性能趋势,但需要更高的信噪比才能达到和QPSK相同的性能。本文算法鲁棒性强,具有很好的应用价值。

高动态环境下数据链信号载波频率估计算法

针对高动态环境下Link16数据链信号载波同步问题,设计了一种基于相邻符号相位差与两步式频率估计相结合的多普勒频率估计算法。该算法引入一种导频插入式数据结构,然后在此基础上对接收信号进行取辐角处理,再借助相邻符号位的相位差去除一阶频率偏移量,最后对观测序列求和得到变化率估计值。一阶多普勒频偏估计采用快速傅里叶变换与自相关结合方式来完成。理论分析和仿真结果表明,所提算法在频偏估计算法的基础上消除了多普勒变化率的影响,能实现多普勒变化率的有效估计。与其他算法相比,所提算法进一步增强了数据链系统传输的可靠性与动态环境适应能力,并且在估计精度方面具有优越的性能。

低符号速率下的大多普勒频偏信号的频偏估计

为了解决信噪比极低条件下窄带通信系统极大收发频率偏差估计问题,给出了利用信号频谱滑动平均滤波和数据增强的频偏估计算法。该算法使用滑动平均滤波方法可增强极低信噪比下的加噪信号频谱特征,使用数据增强方法可使加噪信号频谱特征更加突出,继而便可通过加噪信号的增强频谱特征估计出通信系统的收发频率偏差。仿真结果表明,该算法在低信噪比下对大多普勒频偏信号的频偏估计是有效可靠的,估计的均方根误差接近修正克拉美-罗界(Modified Cramer-Rao Bound,MCRB),而且实现复杂度适中,在工程实现中得到了大量应用。

同步偏差对MPAM和MQAM性能的影响

文中分析了同步偏差即定时偏差和载波恢复相差对MPAM和MQAM接收性能的影响。首先推导了高斯噪声信道下同步偏差对MPAM和MQAM信号误符号率的影响,然后通过计算机仿真对结果进行了验证。