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Improved dichotomous search frequency offset estimator for burst-mode continuous phase modulation

Chinese Physics B 2015年第11期24卷 584-591页

作者：翟文超李赞司江勃柏均 State Key Laboratory of Integrated Service Networks Xidian University

A data-aided technique for cartier frequency offset estimation with continuous phase modulation （CPM） in burst- mode transmission is presented. The proposed technique first exploits a special pilot sequence, or training sequence, to form a sinusoidal waveform. Then, an improved dichotomous search frequency offset estimator is introduced to determine the frequency offset using the sinusoid. Theoretical analysis and simulation results indicate that our estimator is noteworthy in the following aspects. First, the estimator can operate independently of timing recovery. Second, it has relatively low outlier, i.e., the minimum signal-to-noise ratio （SNR） required to guarantee estimation accuracy. Finally, the most important property is that our estimator is complexity-reduced compared to the existing dichotomous search methods： it eliminates the need for fast Fourier transform （FFT） and modulation removal, and exhibits faster convergence rate without accuracy degradation.

关键词： frequency offset estimation cramer-rao bound dichotomous search continuous phase modulation

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Waveform Design for Integrated Sensing and Communication Systems Based on Interference Exploitation

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Journal of Communications and Information Networks 2022年第4期7卷 447-456页

作者： Tian Liu Yinghong Guo Lingfeng Lu Bin Xia Southwest China Institute of Electronic Technology Chengdu 610036China Institute of Wireless Communications Technology(IWCT)and Shanghai Key Laboratory of Digital Media Processing and Transmission Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China

Integrated sensing and communication(ISAC)is a spectrum and energy efficient approach to realizing dual functions by a unified hardware *** this paper,we consider a multiple-input multiple-output(MIMO)ISAC system,where the transmitted waveform consisting of communication signals and dedicated sensing signal is optimized for dual purposes of estimating targets and serving downlink single-antenna ***,the sensing interference and multi-user interference are exploited,rather than suppressed,by the waveform design *** joint waveform design problem is formulated by maximizing the constructive interference(CI)while ensuring the power budget and waveform similarity error with the benchmark signal,which limits the sensing estimation *** obtain the benchmark signal which achieves the optimal estimation performance,we propose a semidefinite relaxation based algorithm to solve the optimization *** clarity,we derive the real representation of the complex joint waveform design problem and prove its *** results verify the superiority of the proposed CI-based waveform design when the interference was efficiently exploited as a useful signal source achieving favorable symbol error ratio ***,the dedicated sensing signal provides more degree of freedom for waveform design.

关键词： ISAC CI waveform design cramer-rao bound

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A dynamical inequality for the output of uncertain nonlinear systems

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Science China(Information Sciences) 2013年第1期56卷 112-120页

作者： LI ChanYing GUO Lei National Center for Mathematics and Interdisciplinary Sciences Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Systems and Control Institute of Systems ScienceAcademy of Mathematics and Systems ScienceChinese Academy of Sciences

An important task in control theory is to study the limitations of feedback principle in dealing with *** some progresses have been achieved in this area,they are all focused on some special classes of linearly parameterized nonlinear uncertain *** this paper,we will present a dynamic inequality for the output process of a quite general class of nonlinear dynamical control systems with nonlinearly parameterized uncertain *** inequality will be established using a stochastic imbedding approach based on a Cramér-rao inequality for dynamical systems,and will be shown to play a crucial role in investigating the fundamental limitations of the feedback mechanism.

关键词： dynamical systems uncertain parameters feedback control cramer-rao bound

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宽带认知被动雷达性能评价及优化研究

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作者：杨杭天津大学

学位级别：硕士

被动雷达自身不发射电磁波,具有四抗(抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹、抗隐身)能力,且成本低等优势。引入认知能提高系统的环境适应能力,但由于不存在发射机,波形不受控制,基于“识别-评价-择优”的认知方法会带来新的挑战。本文首... 详细信息

被动雷达自身不发射电磁波,具有四抗(抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹、抗隐身)能力,且成本低等优势。引入认知能提高系统的环境适应能力,但由于不存在发射机,波形不受控制,基于“识别-评价-择优”的认知方法会带来新的挑战。本文首先分析多载波信号参数估计的克拉美罗界。在视距以及点目标的假设前提下,推导了基于多载波信号非相干条件下克拉美罗界的闭式表达式,对非正交多载波调制信号(Filter Bank Multicarrier,FBMC),正交频分复用多载波信号(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM),实现参数估计的克拉美罗界(Cramér–rao bound,CRB)对比,指出FBMC相对于OFDM具有的优越性。在去除上述假设后,推导了宽带多载波信号的CRB闭式解,由于宽带信号的带宽大于信道的相干带宽,从而造成多径效应,采用RAKE接收机将不同径信号叠加,实现探测性能提升。其次,提出了基于稀疏编码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)的MIMO雷达模糊函数的分析方法。对SCMA非正交波形完成了Woodward模糊函数和MIMO雷达模糊函数的仿真分析,并与正交CDMA信号的模糊函数进行比较,仿真表明非正交波形能够提供较好的多普勒性能,且引入MIMO技术的被动雷达系统能提高雷达性能。随后,搭建了基于LTE的被动雷达实验系统,实现室内运动目标检测。实现LTE下行链路信号生成,基于最小二乘的自适应FIR直达波干扰消除算法,实现了延迟距离-多普勒匹配滤波的二维的运动目标检测。最后,在传播算子方法的基础上,提出一种L阵列的DOA估计算法。该算法通过对L阵列的互相关矩阵进行线性运算,可以实现仰角与方位角的自动配对并且避免了奇异值分解的使用,降低了运算的复杂度。除此之外,互相关矩阵还消除了噪声的影响,从而实现性能的优化。仿真结果表明,该算法在复杂度与估计性能之间取得较好的折衷,在低信噪比以及小快拍数的情况下仍能得到较好的估计性能。

关键词：被动雷达性能分析 cramer-rao bound SCMA DOA估计

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基于多载波信号的多基地雷达研究

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作者：燕瑞超天津大学

学位级别：硕士

将非合作式照射源应用于多基地雷达系统,首先需要构建综合评价体系,分析照射源在双基地/多基地构型下的性能,主要包括模糊函数、参数估计的cramer-rao bound(CRB)等估计性能,虚警概率、检测概率等检测性能,实现对照射源性能的综合评价... 详细信息

将非合作式照射源应用于多基地雷达系统,首先需要构建综合评价体系,分析照射源在双基地/多基地构型下的性能,主要包括模糊函数、参数估计的cramer-rao bound(CRB)等估计性能,虚警概率、检测概率等检测性能,实现对照射源性能的综合评价。本文首先分析多载波信号的照射源性能,对非正交多载波调制信号即Filter Bank Multicarrier(FBMC)和正交频分复用多载波信号即Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)进行对比。引入单基地/双基地、非相干/相干情况下的多基地雷达系统的平均模糊函数,及参数估计的CRB。在此基础上推导了基于OFDM和FBMC信号单基地平均模糊函数闭式表达式、非相干处理和相干处理下的多基地平均模糊函数闭式表达式。讨论了非相干多基地参数估计的CRB,并进行了仿真验证,指出FBMC相对于OFDM具有的优越性。随后,提出了基于平均模糊函数的被动雷达布站优化方法。依据非相干多基地雷达系统平均模糊函数的结果,以零多普勒模糊图-3dB投影面积为指标,分析了四种不同的雷达布站情况下多基地雷达系统的距离分辨率。仿真结果表明,增加雷达发射站和接收站的数量均可以提高系统的距离分辨能力,即分集确实提高了系统性能,而且在发射站和接收站数量一定的条件下,改变发射站部署会给距离分辨性能带来明显的改变。最后,提出一种基于Singular Value Decomposition(SVD)方法的被动雷达目标检测器。与互相关检测器不同,SVD检测器通过对直达波通道和目标回波通道信号的预处理提高信号质量,进而提升检测性能。基于WiMAX被动雷达目标检测的仿真和实验结果表明,采用SVD检测器能有效提高系统的目标检测性能。

关键词：被动雷达 FBMC 模糊函数 cramer-rao bound 雷达站址优化检测性能 SVD检测器

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