基于反向射线追踪的多径预测方法研究

多径效应是影响通信、导航系统性能的关键因素,不仅影响信号传播的功率衰落,还会引起信号时延、频移、极化等参数的变化,导致通信、导航系统性能下降。针对多径效应,本文提出基于虚拟源树、环境分区处理、背向检测等加速技术的反向射线追踪算法进行快速三维路径追踪,准确预测多径信号的损耗、时延分布。在此基础上,以城市场景为例进行算法仿真,并对任意尖劈绕射算法进行了深入研究。最后以信号在简易街道传播为例,对比分别利用基于本文提出的算法原理的MATLAB程序和利用Wireless Insite仿真得到的反射路径与功率分布,验证了算法的有效性。     

空地通信信道模拟器的研究与设计

空地通信信道仿真是通信系统仿真的一个重要方面。在研究接收信号包络分布和多普勒功率谱的基础上,综合分析路径损耗、信道时延、多径衰落和信道噪声对信道的影响,针对静止信道和移动信道,分别提出了信道模拟器的设计方案,并通过计算机仿真验证了设计方案的可行性和合理性。     

一种基于多径消除的自适应时延估计算法

多径信号和背景噪声严重影响自适应时延估计算法性能,为克服此问题,提出了一种基于多径消除的自适应时延估计算法。该算法先通过2个FIR滤波器消除多径信号的影响,再利用自适应时延估计器来准确地进行时间延迟估计。与现有算法相比,新算法的收敛速度较快,不需要真实时延的先验信息,且在有背景噪声的影响下也能得到准确的时延估计。计算机仿真验证了新算法的有效性。     

海面空-空无线信道特征

针对海上远距通信场景,基于无人机之间的无线通信链路,对接收功率进行实际测量。在大尺度路径损耗方面,采用对数距离线性模型进行拟合,分析海上远距空-空无线信道特征,获取路径损耗指数,并采用射线跟踪方法进行仿真验证,通过仿真所得信道冲激响应在多径时延和功率方面分析产生接收功率快速变化的原因。分析结果表明,近岸的多径反射会造成接收功率的波动,并且会造成路径损耗的升高。利用三种分布函数对测量数据进行分布拟合,分析海面和近岸两种通信条件下空-空无线信道的小尺度分布特征。测量分析结果表明,小尺度特征受陆地反射影响明显,在距离陆地较远的海面呈现高斯分布特征,而在近陆地处未呈现典型分布特征。     

GNSS/INS组合导航的随机时延卡尔曼滤波

组合导航系统在实际应用中存在信号传输和解算的延时影响,直接使用带有延迟的测量数据会导致滤波算法的精度下降甚至发散.针对这类测量具有随机时延的滤波问题,提出了随机时延卡尔曼滤波算法,该算法的核心是将新的量测用于更新过去的多个状态,以此来对时延进行补偿.GNSS与INS的组合导航系统仿真结果表明,所设计的滤波算法在面对量测...     

信噪比盲评估算法分析与应用

正确地进行信噪比(SNR)评估是CDMA系统进行有效通信的基础,也是某些算法实施的基础,如功率控制、多径搜索与跟踪等。传统的方式中,往往以接收到的信号幅度(信号+噪声)的大小来判断接收信号质量,这在SNR较大的情况下是可行的,但在小信噪比条件下,由于噪声干扰严重,接收信号幅度的大小,不能反映接收信号质量水平。只有接收信号SNR的大小,才能反映接收信号的实际质量。本文提出了一种基于信号高阶统计矩分析的SNR盲评估算法,计算机仿真结果表明,该算法较其他算法有更好的适应性。     

基于循环累积量的QAM信号载波相位估计算法

利用通信信号的循环平稳特性,在循环累积量域内提出了一种基于高阶循环累积量的载波相位估计算法,该算法通过提取观测样本的循环累积量特征并对其进行归一化,有效消除了信号能量、时延和成形脉冲参数对算法性能的影响。理论分析和仿真结果均证明了算法的正确性和有效性。     

基于改进近邻传播算法的Walsh软扩频盲解扩方法

针对现代二次雷达系统通信中存在的Walsh软扩频难以盲解扩问题,借鉴常规扩频解扩方法及聚类分析,提出了一种基于近邻传播算法的Walsh软扩频盲解扩方法。该方法首先对接收信号进行采样得到目标结构数据集合,并根据统计量估计得出信号时延。然后采用改进近邻传播算法进行伪码集合估计,并得到聚类中心从而得到伪码集合。最后利用已知的Walsh码和信息码的映射关系得到信息序列,完成盲解扩问题。仿真结果表明,在白噪声条件下,可有效解决Walsh软扩频盲解扩问题,性能较同类算法均有提升并降低算法复杂度。     

基于通信时延信息的被动定位精度分析

基于通信信号中的时延信息,构建了基本TDOA定位算法,详细推导出了其理论定位精度分布及理论上最优定位点精度,为其定位的主要误差影响因素分析,及基于时延信息的被动定位算法的设计和改进力度提供了参考依据。并结合通信信号实际环境,给出了较为全面的仿真案例验算。     

一种新的离散余弦变换LMS自适应滤波算法

通信过程中由于多径效应容易造成码间串扰,为此讨论了一种基于离散余弦变换(DCT)的最小均方(LMS)自适应滤波算法.该算法不依赖于输入信号特性,以一种近似的方式完成对输入向量正交化,实现了高效计算.将该算法运用于码间串扰(ISI)严重的信道均衡仿真实验中,并与传统的LMS和归一化LMS( NLMS)算法进行比较,仿真结果表明该算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差.     

短波信道模型仿真实现及改进算法研究

针对短波信道多径、衰落、多普勒频移和频扩的特点,设计了一种以Watterson模型为基础的纯软件短波信道仿真算法,并应用Matlab进行仿真实现,仿真结果验证了算法的有效性.同时,就Watterson模型中各子路径的时间延迟和多普勒频移不是时变参数这一不足,提出了模型的改进方案,将多径时延和多普勒频移建模为满足高斯分布的随机变量,从而更好地反映短波信道的时变特性,扩展了Watterson模型的适用条件和有效带宽,并进行了仿真验证.该算法既适应于全数字化短波通信系统的仿真,又可以方便地应用到短波信道半实物模拟器中,具有重要的实际意义.     

应用于卫星导航功率倒置阵的改进最小均方算法

采用功率倒置准则的自适应天线阵特别适合于弱信号、强干扰的场合,因而在卫星导航系统中得到了广泛的应用。针对基于最小均方算法实现的卫星导航功率倒置阵在干扰数目或干扰功率突然减少时,算法收敛慢、影响信号接收性能的问题,分析了这一现象的产生机理,并提出了相应的改进算法。改进算法通过功率监测来检测干扰数目或干扰功率的突变,然后对最小均方算法进行复位处理重置权值来达到迅速收敛的目的。仿真结果表明:与原算法相比,改进算法可显著提高功率倒置阵的收敛速度。     

应用于卫星导航功率倒置阵的改进LMS算法*

采用功率倒置准则的自适应天线阵特别适合于弱信号、强干扰的场合,因而在卫星导航系统中得到了广泛的应用。针对基于最小均方误差(LMS)算法实现的卫星导航功率倒置阵在干扰数目或干扰功率突然减少时,算法收敛慢、影响信号接收性能的问题,分析了这一现象的产生机理,并提出了相应的改进算法。改进算法通过功率监测来检测干扰数目或干扰功率的突变,然后对LMS算法进行复位处理重置权值来达到迅速收敛的目的。仿真结果表明,与原算法相比,改进算法可显著提高功率倒置阵的收敛速度。     

通信误码率对浮标声纳系统DOA估计性能的影响

浮标声纳受到功耗、体积和硬件复杂度等因素的限制,通常将接收数据通过无线信道发送到终端设备进行处理。由于多径传播、衰落特性以及多普勒效应等众多因素的干扰,信号在无线通信传递中会产生误码并影响最终系统性能。针对复杂传输信道环境下的浮标声纳系统,研究了误码率对系统的多目标方位估计性能的影响,并通过计算机仿真给出了误码率允许的门限。     

GPS时分二进制偏移载波调制信号的高精度无偏抗多径算法

二进制偏移载波调制信号将在卫星导航系统中得到广泛应用。全球定位系统的L1C信号导频分量采用了时分二进制偏移载波调制,对此信号直接采用码参考波形算法消除多径时的鉴别曲线收敛点存在偏差,从而影响测距偏差。因此,提出一种时分二进制偏移载波调制信号的高精度无偏抗多径算法。通过时分的方式分别生成针对BOC(1,1)和BOC(6,1)分量的本地闸波,以保证鉴相函数在码相位无偏差时等于0。由于更好地利用了BOC(6,1)信号分量,该技术在实现无偏跟踪的同时,还能提高跟踪精度。     

基于近似PDP的LOFDM双散射信道时延扩展估计

功率时延剖面(PDP)可完全刻画无线信道的时间散射特性,同时也是栅格正交频分复用系统(LOFDM)自适应策略的重要信道参考。实际中,由于功率时延剖面的准确估计十分困难,常用时延扩展来描述信道功率时延剖面。文章利用Parseval’s定理和DFT-BEM信道模型实现了双散射信道下时延扩展的有效估计;同时运用抛物线拟合法进一步提高估值算法抗干扰性能。理论分析与计算机仿真表明:提出估计算法具有良好的均方误差性能。     

两级滤波结构的导航卫星天线阵抗干扰算法

干扰和多径是影响接收机导航定位性能的两个主要因素。针对卫星导航接收机的抗干扰问题,提出了一种基于两级滤波结构的卫星导航天线阵抗干扰算法。第一级滤波采用功率倒置算法抑制干扰,通过相关解扩提高卫星信号的信噪比,并估计出其空间特征矢量。第二级滤波用估计得到的卫星信号空间特征矢量对第一级滤波输出信号进行加权处理,从而形成指向卫星信号方向的主波束来进一步提高信噪比。仿真结果表明,该算法的性能明显优于功率倒置算法,且非常接近传统的波束形成算法,不需要阵列校正以及姿态测量单元辅助,其实现代价远小于传统的波束形成算法。     

复杂信道中的多载波并行组合扩频通信技术研究

为了提高并行组合扩频的频带利用率和信息传输速率,提出差分多相多载波并行组合扩频（DMP-PCSS-OFDM）通信系统、位置码多载波并行组合扩频（PC-PCSS-OFDM）通信系统、差分多相位置码多载波并行组合扩频（DMP-PC-PCSS-OFDM）通信系统,并对其进行建模。将发送端的输出信号通过加性高斯白噪声（AWGN）,多径效应和电磁干扰的复杂信道环境,在接收端对接收信号的误码率性能进行仿真分析,并与同条件的单载波通信系统作出对比。在MATLAB中仿真显示,几种多载波并行组合扩频通信系统（MC-PCSS）在AWGN,多径效应以及单音干扰的信道环境中误码率普遍低于其对应的单载波并行组合扩频通信系统（SC-PCSS）;但对于多音干扰,随着干扰频点的不断增加,SC-PCSS的系统性能逐渐好转,甚至超过MC-PCSS。     

正交频分复用水声通信自适应调制算法

分析预估信道长度对信道估计算法的影响规律,提出利用水声通信均衡恢复信号统计量对信道估计质量评估的方法。通过信道长度自适应修正机制,实现对未知水声信道的高精度估计。针对水声信道造成的正交频分复用子载波特性差异,基于信道估计结果,提出在码元总速率、能量约束条件下,各个正交频分复用子载波速率、功率优化分配的自适应调制算法。与传统的等功率、速率分配算法相比,新算法能够显著提升水声通信系统的误码率性能,通过仿真和实地试验,验证了研究内容的有效性。     

基于循环平稳特性的两步盲信号提取算法

盲提取算法作为信号处理和分析的重要手段,其利用信号的先验特性提取期望信号,从而降低算法计算量、节约系统资源。文章针对通信信号的盲提取问题,基于信号的循环平稳特性,提出了一种两步盲提取算法:第一步,利用信号的循环平稳先验特性粗提取信号;第二步利用信号的高阶统计特性精提取信号。理论分析与计算机仿真表明:与参考文献[5]中基于循环平稳特性的盲提取算法相比,提出算法具有更好的性能,平均信噪比可提高约10 dB。