### 基于FPGA的多通道雷达接收机幅相不一致校正 #### 引言 在现代雷达系统中，为了提高系统的整体性能及精确度，越来越多地采用了多通道体制。这种体制能够通过多个独立的接收通道同时采集数据，从而实现更高级别的信号处理功能。然而，在实际应用中，由于各个接收机前端处理器件特性的差异以及信号传输过程中的损耗，导致不同接收通道间的信号幅度和相位出现不一致现象。这种幅相不一致不仅影响雷达的测角精度，还可能降低系统的整体性能。因此，对多通道雷达接收机的幅相不一致进行校正是至关重要的。 #### 幅相不一致的原因及影响 幅相不一致通常是由以下几个因素造成的： 1. **前端处理器件的差异**：不同通道中使用的放大器、滤波器等器件可能存在微小的参数差异。 2. **信号传输路径差异**：不同的信号传输路径会导致信号到达时间的不同，从而引起相位差。 3. **温度变化**：温度的变化会影响器件的性能，进而影响信号的幅相特性。 幅相不一致对雷达系统的影响主要体现在以下几个方面： 1. **测角精度下降**：相位误差会直接影响雷达的方向估计能力。 2. **抗干扰能力减弱**：幅度不一致可能导致某些通道的信号被抑制，降低了系统的整体抗干扰能力。 3. **系统稳定性问题**：长期运行下，幅相不一致可能导致系统不稳定。 #### 基于FPGA的校正方法 针对多通道雷达接收机幅相不一致的问题，本文提出了一种基于FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的校正方法。该方法的核心在于利用FPGA的灵活性和高速处理能力来实现高效的幅相校正。 - **校正原理**：该方法首先在每个通道的前端输入标准信号，通过对这些信号的测试来获取各通道之间的幅相差异。接下来，采用一种试探计算补偿值的方法，即通过逐步调整补偿值直至满足预设的幅相一致性要求。 - **实现步骤**： 1. **测试信号输入**：在每个接收通道的前端输入相同的标准测试信号。 2. **数据采集与分析**：利用FPGA采集各通道的输出信号，并进行数据处理，计算出各通道之间的幅相差异。 3. **补偿值计算**：根据幅相差异，采用试探计算的方法确定补偿所需的频响特性。 4. **校正实施**：将计算得到的补偿值输入到后端校正器中，实现对信号的幅相校正。 - **优势特点**： 1. **高效性**：由于FPGA具有并行处理能力，因此可以在很短的时间内完成复杂的校正计算。 2. **灵活性**：FPGA可以根据需要进行重新编程，使得校正算法可以随着硬件平台的更新而不断优化。 3. **低延迟**：该方法实现的校正电路作为附加的功能模块，不会对原有的接收机结构造成大的改动，因此附加的延迟非常小。 #### 实验结果与分析 经过实验验证，基于FPGA的校正方法能够显著改善多通道雷达接收机的幅相一致性。具体来说，在工作频率为170MHz时，该方法可以在7.42μs内完成校正过程，且附加延迟不超过0.04μs。校正后的结果表明，不同通道间的信号相位误差可以减小至0.17°以下，幅度误差则可以减小至0.004dB以下。 #### 结论 本文介绍了一种基于FPGA的多通道雷达接收机幅相不一致校正方法。该方法通过在前端输入标准信号并采用试探计算的方式确定补偿值，最终实现了对信号的幅相校正。实验结果显示，这种方法能够有效提高雷达接收机的幅相一致性，对于提高雷达系统的整体性能具有重要意义。未来的研究方向可以进一步探索如何在更宽的工作频段内实现高精度的幅相校正，以及如何将该方法应用于更加复杂的多通道雷达系统中。

光纤通信系统中，光接收机承担着将光纤传输来的微弱光信号转换为电信号的重任，并通过放大、处理后恢复原信号。这一过程对光纤通信系统的传输质量有着决定性的影响。研究光接收机的性能，特别是其误码率、灵敏度、动态范围等关键参数，对性能检测和维护工作至关重要。通过使用Optimist仿真软件，可以搭建传输系统平台，模拟实际通信环境，进而对光接收机进行性能测试和优化。 在研究过程中，首先要查阅相关文献，深入了解光接收机的基本结构和工作原理，掌握影响其灵敏度的关键因素。然后，学习使用Optimist仿真软件，搭建传输平台，模拟光接收机的接收过程，分析在不同参数设置下，如何得到最小误码率的入纤光功率。 此外，对比分析APD（雪崩光电二极管）和PIN（光电二极管）两种光电检测器的性能差异，对于验证光接收机性能及了解影响接收机灵敏度的主要因素也至关重要。通过在仿真平台上设置不同的工作参数，分析两种光电检测器在传输系统中的性能表现，可以指导实际设备的选择和使用。 在完成设计过程中，还需制定详细的时间安排，如课题讲解、资料阅读、设计说明书撰写及修订等，以保证任务的顺利完成。同时，必须使用权威的参考资料，如光纤通信系统、光纤通信、光纤通信的发展和未来等专著和文献，为研究提供坚实的基础。 整个研究工作不仅为设计一个光接收机传输系统提供了科学的参考数据，还为未来在光纤通信领域中优化光接收机性能提供了可能的途径和方法。通过仿真和实验，可以优化光接收机的设计，提高其灵敏度和降低误码率，从而提升整个通信系统的性能。

接收机的噪声系数与等效噪声温度是通信系统中重要的性能参数，它们直接影响着接收机处理信号的能力和质量。噪声系数（Noise Figure，NF）是衡量接收机内部噪声大小的一个指标，它定义为在标准的输入信号条件下，实际接收机输出信噪比与理想接收机输出信噪比的比值。等效噪声温度（Equivalent Noise Temperature，Te）则是将噪声系数转化为温度表示形式的参数，使得不同噪声特性设备的噪声性能可以相互比较。 在接收机的噪声来源中，主要分为热噪声和非热噪声两大类。热噪声是由导体中自由电子的无规则运动产生，与温度直接相关，而其他如太阳辐射、宇宙辐射、电磁干扰等属于非热噪声。通常情况下，热噪声是无法消除的，而非热噪声在一定的条件下可以被有效抑制。 热噪声可以用功率谱密度来描述，其功率谱密度与绝对温度和频率成正比，表达式为P(f) = kTB，其中k是玻尔兹曼常数，T是绝对温度（以开尔文为单位），B是带宽。热噪声电压呈现高斯分布，其均值为零，方差与电阻值和温度有关。通过计算可以得到热噪声功率，带宽为B时，噪声功率为σ^2 = kTB。 噪声系数是衡量接收机内部噪声的一个关键指标，它反映了网络本身产生的噪声对信号的影响。一个理想的接收机是没有噪声的，实际的接收机总是会增加一定的噪声，噪声系数正是这个增加量的衡量。具体来说，噪声系数F定义为在相同的输入信噪比下，实际接收机的输出信噪比与理想接收机的输出信噪比之比。噪声系数F可以转化为等效噪声温度Te，关系式为Te = (F-1)T0，T0为室温下的绝对温度。这一关系表明，噪声系数越大，等效噪声温度就越高。 对于级联系统，每个组件的噪声系数可以通过级联的方式来合成整个系统的总噪声系数。总的噪声系数的计算公式为F_total = F1 + (F2-1)/G1 + (F3-1)/G1G2 + ...，其中F1、F2、F3分别是各个组件的噪声系数，G1、G2是相应组件的增益。 等效噪声温度的概念也可以用于级联系统，总的等效噪声温度为各个组件等效噪声温度的和，每一级的温度都必须根据其增益进行修正。对于天线，其输出的噪声也可以等效成一个温度，称为天线的等效噪声温度。在接收系统中，天线的噪声通常是由天线本身的热噪声决定的，而天线噪声通过馈线进入接收机后，会限制整个接收系统的噪声性能。天线的等效噪声温度定义为T_a = P/N，其中P为天线输出的总噪声功率，N为带宽。 在实际应用中，了解和优化接收机的噪声系数与等效噪声温度，对于提高接收机的灵敏度、降低误码率，从而提高通信系统的整体性能具有重要意义。特别是在低信噪比环境下，噪声性能的优化变得尤为重要。

针对目前国内RFIC发展比较滞后的现状，设计了3款应用于GNSS接收机的基于0.5μm SiGe HBT工艺的混频器（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），并采用针对混频器的优良指数FOM（figure-of-merit）对这3个混频器进行结构和综合性能比较。3款混频器的供电电压为3.3V，本振LO输入功率为-10dBm，其消耗总电流、转换增益、噪声系数、1dB增益压缩点依次为：Ⅰ）8.7mA，15dB，4.1dB，-17dBm；Ⅱ）8.4mA，10dB，4.6dB，-10dBm；Ⅲ）5.4mA，11dB，4.9dB，-10dB

宽带数字接收机，杨小牛译，讲解宽带数字接收机，其中有高速ad，da的一章挺有用的

SDR（Software Defined Radio，软件定义无线电）接收机是一种现代通信技术，它的核心特性在于将传统的硬件信号处理功能转移到了软件层面。SDR接收机通过一个可编程的硬件平台，可以适应多种通信标准，只需更新软件即可实现不同频段、不同协议的信号接收。这个软件包显然包含了适用于Windows、Android和Mac操作系统的软件以及相应的驱动程序，使得用户可以在这些平台上使用SDR接收机。 一、SDR接收机的基本原理 SDR接收机的工作原理是利用高性能的数字信号处理器（DSP）或现场可编程门阵列（FPGA）来处理射频（RF）信号。它首先通过一个高频率的混频器将接收到的射频信号转换到中频（IF），然后通过ADC（模拟到数字转换器）将其转化为数字信号。在数字域内，这些信号可以被解调、滤波和解码，以恢复出原始的音频或数据信息。 二、Windows、Android、Mac软件包介绍 1. Windows软件：通常会提供用户友好的图形用户界面（GUI），用于设置参数、显示信号强度和进行解调。可能包含如GQRX、SDR#（SDRSharp）等软件，它们支持多种广播和通信标准，如AM/FM广播、短波收听、业余无线电等。 2. Android软件：适合移动设备使用，如SDR Touch、RTL-SDR.com's App等，让手机或平板电脑也能变身成为便携式的SDR接收机。 3. Mac软件：如 fldigi、Quisk等，为苹果用户提供类似的功能体验，但需要注意的是，由于苹果的封闭系统，兼容性可能会相对较弱，可能需要额外的驱动支持。 三、驱动程序 驱动程序是连接SDR硬件与操作系统之间的桥梁。对于Windows系统，通常需要安装如 zadig 或者驱动开发商提供的专用驱动来确保SDR设备正常工作。对于Android和Mac，虽然可能内置了基本的USB设备支持，但在某些情况下，仍需安装特定的驱动以优化性能和稳定性。 四、使用步骤 1. 安装驱动：根据操作系统选择合适的驱动并进行安装，确保SDR设备被系统识别。 2. 下载软件：从官方网站或其他可信源获取对应操作系统的SDR软件。 3. 连接设备：将SDR接收机通过USB接口连接到计算机或移动设备。 4. 配置软件：打开软件，根据界面提示配置参数，如选择SDR设备、设置频率范围、选择解调方式等。 5. 开始接收：保存配置后，软件会开始接收和解码信号，用户可以通过界面查看和监听。 五、应用场景 1. 业余无线电爱好者：SDR接收机可以用于短波通信、卫星追踪、气象波段监听等。 2. 教学研究：在无线通信、电子工程教学中，SDR接收机提供了一个直观的实验平台。 3. 监测与检测：环境监控、无线电频谱分析、干扰排查等领域都能看到SDR接收机的身影。 SDR接收机软件包为用户提供了跨平台的工具，便于在各种设备上探索和利用无线电信号。无论是无线电爱好者还是专业人士，都可以通过这个软件包深入理解无线通信的奥秘，并享受到DIY的乐趣。

### 基于AI/ML的叠加导频设计与接收机研究 #### 一、概述 随着6G技术的研究不断深入，如何高效利用有限的无线传输资源成为了关键问题之一。传统的5G通信系统中，导频信号与数据信号通常采用正交传输方式，即在时间或频率上分开传输，这导致了导频信号与数据信号之间存在资源竞争的问题。为了克服这一局限性，并探索更加高效的无线资源管理策略，基于人工智能和机器学习(AI/ML)的叠加导频(Superimposed Pilot, SIP)技术应运而生。该技术旨在通过非正交方式传输导频和数据信号，从而实现导频和数据之间的资源共享。 #### 二、SIP技术的基本原理及优势 ##### 2.1 发送端原理 在发送端，SIP技术采用非正交的方式传输导频和数据信号。具体而言，导频信号和数据信号在同一时域和频域资源上同时传输，这意味着导频和数据对于无线传输资源是共享状态，而非互相竞争。这种方式极大地提高了无线资源的利用率。 ##### 2.2 接收端处理 在接收端，通过使用先进的AI/ML接收机技术，可以从导频和数据的混合传输中有效地分离出数据信号。即使不使用AI解决方案，也能保障传输资源上对数据接收的质量，进而提高整个系统的传输效率。这种接收机设计能够充分利用有限的传输资源，确保数据接收的效果。 #### 三、SIP技术的关键性能指标 ##### 3.1 BLER性能比较 根据研究结果显示，在不同信道条件下以及不同UE速度下，SIP方案与传统的正交导频方案相比，在块误码率(Block Error Rate, BLER)上没有额外的损失。更重要的是，由于SIP不需要额外的独立导频资源开销，因此可以获得额外的系统吞吐量增益。 例如，在1个发射天线和1个接收天线的场景中，当调制方式为16QAM，每个资源块(Resource Block, RB)有52个子载波，调制符号数为7(490/1024)，且DMRS符号数为4的情况下，在300km/h和3km/h两种UE速度下，SIP方案的表现优于正交导频方案。 ##### 3.2 超高速、高阶调制与多流传输的支持 在超高速移动环境(如1200km/h)下，传统的正交导频方法可能无法正常工作。相比之下，SIP由于在整个资源上均匀分布了导频信号，在高速移动场景下具有显著的优势。 在高阶调制场景下，如32T4R系统中使用256/1024QAM调制时，SIP与正交导频方案在BLER性能方面表现相当，但由于减少了导频资源开销，可以进一步增加吞吐量。 对于多流传输，SIP同样能够保持与正交导频方案相当的BLER性能，同时减少导频资源开销，提高系统吞吐量。 #### 四、SIP技术的应用实例 ##### 4.1 2024 6G无线通信AI大赛 在2024年的6G无线通信AI大赛中，SIP导频被选作赛题设计的前提之一。参赛队伍需要在多流传输条件下验证SIP技术的可行性和性能。大赛设置的场景包括： - 场景1：频域子载波数为624，时域符号数为12，发送天线数为2，接收天线数为2，传输层数为2，每符号比特数为16QAM。 - 场景2：频域子载波数为96，时域符号数为12，发送天线数为32，接收天线数为4，传输层数为4，每符号比特数为64QAM。 结果表明，参赛队伍能够在短时间内提出性能良好的解决方案，且这些解决方案能够在“零”独立开销导频的设定下，达到与传统正交导频方案相当的BLER性能，并且实现了系统吞吐量的增益。 #### 五、结论与展望 基于AI/ML的SIP技术为未来的6G通信系统提供了一种全新的导频设计思路。它不仅解决了导频信号与数据信号之间的资源竞争问题，还显著提升了系统的传输效率。随着技术的不断发展和完善，SIP技术有望成为下一代无线通信系统中的关键技术之一。 参考文献： - Interference Cancellation Based Neural Receiver for Superimposed Pilot in Multi-Layer Transmission (https://arxiv.org/abs/2406.18993) - IMT-2020 SIP研究 - 面向6G，构建SIP研究的基本框架、完成：基本用例性能评估、标准化影响分析、理论研究与原型机验证

新一代北斗卫星导航信号监测接收机仿真代码

本文在定制的FPGA+DSP的硬件平台上，利用DSP芯片的QDMA功能，消除了连续数据读取间隔的无效时间，并实现了卫星信号处理与相关值数据传输的并行化，显著降低了数据传输对DSP处理时间的占用，使得在同样硬件平台上跟踪通道数由44个提高到96个，满足了项目设计的要求。 《GNSS接收机中数据传输优化方法设计与应用》 全球导航卫星系统（GNSS）接收机技术在近年来取得了显著进步，特别是在北斗、伽利略和Glonass系统的发展推动下，多模多频接收机成为了主流。这不仅增加了接收机的通道数量，也对数据传输效率提出了更高的要求。本文在定制的FPGA+DSP硬件平台上，通过利用DSP芯片的快速直接存储器访问（QDMA）功能，成功地解决了这一问题。 传统的GNSS接收机在处理大量数据时，由于数据传输间隔的无效时间，会占用大量的DSP处理时间。QDMA技术的应用巧妙地消除了这一间隔，实现了卫星信号处理和数据传输的并行化。这种优化使得在相同的硬件环境下，接收机的跟踪通道数从44个大幅提升到96个，大大提升了接收机的工作效率，满足了多模多频接收机的设计需求。 接收机的硬件架构包括全频段天线、射频通道、A/D转换器、FPGA和DSP。其中，FPGA负责导航信号的捕获和相关运算，而DSP则执行环路更新和定位解算任务。每个通道内部包含了五路复相关器，以适应不同信号类型的需求。针对无导频支路的信号，部分组件如数据解调器和IQ切换单元可以被省略，以减少不必要的资源消耗。 在数据传输分析中，发现传统异步模式的数据传输存在效率瓶颈，主要体现在数据访问的无效时间上。通过改进通信模式，利用EIMF总线的同步模式，显著提高了数据传输速率，从而减少了DSP处理时间的占用。通过计算，可以得出优化后的数据传输速率足以支持更多的跟踪通道，提升了接收机的整体性能。 该文提出的优化方法有效地提升了GNSS接收机的数据传输效率，适应了多模多频接收机的高性能需求。这一技术创新对于未来GNSS接收机的设计和开发提供了重要的参考，有助于推动整个导航卫星系统领域的技术进步。

在现代遥控技术和嵌入式系统领域，STM32微控制器系列以其高性能、低功耗和高集成度而闻名，广泛应用于各种控制系统中。富斯i6遥控器是一款具有专业级别的操控体验和功能丰富的设备，它支持IBUS通信协议，这是一种单线串行总线，常用于遥控器与接收机之间的通信。FS-iA6B接收机则是富斯公司推出的与i6遥控器配套使用的高性能接收机。本篇内容将详细介绍如何使用STM32F103微控制器解析富斯i6遥控器的IBUS通信协议，以便于开发者能将这种通信技术应用到小车、无人机或其他电子设备的控制中。 STM32F103微控制器具备灵活的GPIO配置和强大的定时器功能，使其能够方便地处理各种通信协议。为了实现与富斯i6遥控器的IBUS通信解析，开发者需要首先了解IBUS协议的基本工作原理。IBUS协议采用一种特殊的脉冲编码方式，它将0和1编码为不同的脉冲宽度，接收端通过测量脉冲宽度来区分二进制位。每个数据包由起始位、地址位、数据位和校验位组成，数据包的发送周期大约为20ms。 利用STM32F103的定时器功能，开发者可以捕获这些脉冲宽度，并将其转换为相应的数字信息。需要配置定时器的输入捕获模式，使其能够在脉冲的上升沿和下降沿触发中断。通过读取定时器的计数值，可以计算出脉冲的宽度。根据脉冲宽度与IBUS协议规定的标准脉冲宽度对比，可以解码出相应的二进制数据。 在获取到解码后的二进制数据后，还需要根据IBUS协议的数据格式进行数据重组，得到实际的控制命令。IBUS协议中定义了多个通道的控制数据，比如油门、方向舵、副翼等，每个通道的数据都有其特定的地址。开发者需要根据这些地址来解析每个通道的数据，并将其转换为控制指令，如PWM信号，以便控制外部设备。 实现这一功能，通常需要编写相应的固件程序，这涉及到微控制器编程的多个方面，包括但不限于GPIO配置、中断服务程序、定时器管理、数据解码算法等。此外，调试过程中还需要考虑到异常处理和数据校验，确保通信的准确性和系统的稳定性。 应用IBUS通信协议不仅限于小车或飞机模型的控制，它也可以拓展到其他需要遥控操作的场合，比如机器人、船舶模型、摄像头云台控制等。掌握STM32微控制器与IBUS协议的结合应用，可以帮助开发者创造出更多智能化、自动化的控制解决方案。 基于STM32F103微控制器解析富斯i6遥控器的IBUS通信，不仅涉及到单片机的基本操作，还需要对通信协议有深刻的理解。通过这种方式，可以实现对多种设备的精确控制，进而推动智能控制技术的发展和应用。