卫星通信新技术专题讲座(一) 第2讲 国外典型GEO卫星移动通信系统发展概况及展望

GEO卫星星体相对固定、覆盖面积大、多普勒频移小、技术相对成熟简单,是重要的卫星发展领域之一。文章重点介绍目前国际上比较先进的GEO卫星移动通信系统:Inmarsat、Thuraya、Terrastar和Skyterra,包括这些系统的特点和发展趋势,最后对我国GEO卫星移动通信系统的发展和趋势进行简单的描述。     

一种特殊结构双基地雷达的空射诱饵信号特征

分析了空射诱饵的使用特点和威胁特征,建立了一种特殊的双基地雷达-单发双收结构下的发射信号和接收信号模型。分析了空射诱饵信号增强设备发射信号与诱饵本体反射信号构成的接收站1接收信号,与仅接收诱饵本体反射信号的接收站2信号的时域、频域特点,证明很难从时频域区分两类信号。建立了雷达发射信号经诱饵本体反射后在两个接收站的时延差和多普勒频移差的模型,分析得出了信号时延差和多普勒频移差与诱饵运行时间和双基地雷达结构参量的关系,证明两个接收站的时延差和多普勒频移差具有稳定的关系。分析结果对于利用该类特殊结构的双基地雷达探测识别诱饵具有一定的参考价值。     

无源双基地雷达系统直达波抑制算法

无源双基地雷达系统目标时延和多普勒频移估计,一般采用直达波通道信号与目标回波通道信号作互模糊函数处理,通过搜索互模糊函数的峰值来检测目标。虽然直达波干扰信号的互模糊函数峰值出现在零时延和零多普勒频移处,但其能量远大于目标回波信号,导致信号检测噪声门限增高,旁瓣电平增大,从而淹没目标信号。利用矢量空间的最小二乘算法抑制目标通道中的直达波信号,针对计算速度问题,提出了改进算法。仿真结果表明,该算法能够明显抑制直达波信号,同时该算法也可以完成弱目标的检测,因而具有重要的应用意义。     

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.     

低轨移动卫星异步多用户检测算法

介绍了一种适合在低轨(LEO)星载接收机上运行、低复杂度的异步CDMA多用户检测算法,能够有效对抗强多用户干扰和大多普勒频移。基带信号通过码片滤波后以码速率采样信号作为观测信号,然后利用Kalman滤波算法对各个用户信号进行分离。状态方程综合考虑了多普勒频移、定时误差。该算法能够抵抗高达35dB的远近效应,并且对频率和定时误差不敏感。     

基于循环平稳的卫星信道多普勒频移估计

基于线性调制信号的循环平稳特性,卫星信道多普勒频移的估计可以通过求解发送信号与接收信号的循环相关函数关系得到.借助循环谱函数推导出发送信号的循环相关函数,接收信号的循环相关函数则对信号本身及其有限差分进行计算.仿真结果说明了该算法对信道中的干扰与噪声不敏感,在多普勒频移较大时,该算法具有良好的估计精度;同时该算法还具有低复杂度和应用灵活的特点.     

改进Costas环的GPS载波跟踪环路

针对高动态环境下载波信号会产生较大多普勒频移而导致跟踪环路失锁的问题,对其基带信号进行双向限幅以改进Costas环的鉴相特性。同时,采用叉积型鉴频器,通过频率牵引使捕获后的频差达到跟踪模块的工作范围,并根据对锁相环和锁频环的特性分析及其各自的优缺点,选择锁频环辅助锁相环的复合结构。仿真试验结果表明,在高动态环境下(运动速度1 200 m/s)该跟踪环可以快速跟踪卫星信号,即时误差趋近于0,且当加速度达到40 g以上时,经过该复合环跟踪后的多普勒频移比传统锁相环减小了50%以上。     

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。     

基于DRFM的移频旁瓣干扰技术研究北大核心

针对脉冲多普勒(PD)雷达通过测量回波信号多普勒频率检测目标移动速度这一特点,为提高假目标逼真程度和干扰效果,提出移频旁瓣干扰并列举了3种干扰策略。该干扰方法基于数字射频存储(DRFM)的旁瓣干扰技术,结合真实目标运动特点与直接数字频率合成器(DDS)产生多普勒频率的原理,通过理论计算产生与假目标精确匹配的信号幅度和多普勒频率。经过软件仿真,得出不同干扰策略的假目标形成的虚假航迹和多普勒频率变化趋势,验证了移频旁瓣干扰技术的有效性和实现的可能性。     

反射射线追踪技术在城市场景多径预测中的应用

多径效应是影响通信、导航系统性能的关键因素,其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,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深入研究。以信号在简易街道传播为例,对比分别利用所提算法原理的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。