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《解放军信息工程大学》 2007年
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基于谐波检测与估计的线性调制分析方法研究

刘双平  
【摘要】: 出于一些特殊的目的,我们需要监视通信信号的活动状况,甚至破译它的通信内容,这些离不开调制分析这一关键技术。调制分析是通信双方以外的第三者以不明信号为对象,通过提取载波频率、符号速率等未知参数,最终辨明调制方式的信号分析过程。从目前公开发表的资料来看,调制分析可用于无线电侦察、非通信侦察、电子对抗、无线电频谱管理和软件无线电等领域。 调制分析与信号解调有很强的关联性,前者可以借鉴或沿用后者采用的多种方法和手段,这是因为两者的处理对象一致,所要完成的任务也有很多共同之处。然而与信号解调不同的是,调制分析中的载波频率、符号速率和调制方式都是未知因素,这一点使得调制分析更富有挑战性。 从实现过程来看,调制分析可分为参数提取、调制分类两个环节。由于具备分类特征提取、样本特征库构造和判决算法设计等基本步骤,以辨明信号调制方式为目的的调制分类通常被视为模式识别的一种典型应用,参数提取则被看作调制分类的辅助手段。从统计信号处理的角度看待调制分析,参数提取属于估计问题,调制分类属于二元或多元检测问题,在实现过程中两者往往相辅相成、没有固定的主从关系或先后顺序。 本文研究了包括BPSK、QPSK、8PSK、OQPSK(MSK,π/2BPSK)、π/4QPSK、16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM在内的多种线性调制信号的参数提取、识别或分类问题,并力图采用谐波检测与估计(SWDE;Sinusoidal Wave Detection and Estimation)这一理论上最基本、应用上最广泛的信号处理手段贯穿线性调制分析的整个研究过程。 文中针对色噪声中的谐波信号首次引入局部信噪比的概念,与全局信噪比(谐波功率与噪声方差的比值)相比,新的定义能够真实地反映噪声干扰对信号质量的影响程度。文中在讨论线性调制信号统一模型的基础上,给出了信噪比(每符号能量与噪声功率谱密度的比值)的计算方法。基于计算机仿真的观测结果表明,线性调制分析中的背景噪声表现出有色特性,而且不服从高斯分布,正是背景噪声的非高斯有色特性增加了线性调制分析的难度。 文中首次引入信号MAC(Moving Averaging and Comparing)谱的概念,通过计算信号幅度谱每一抽头与临近若干抽头平均值的比值便能得到信号MAC谱,利用MAC谱检测谐波信号能够有效抑制色噪声带来的不利影响。在提出色噪声中谐波检测的MAC算法之后,文中结合不同的非线性变换进一步提出了分类BPSK/QPSK/8PSK信号的2~k次方律算法,以及分类错位调制与非错位调制的C-DOT(Classifier on Detecting Offset-Timing)算法。 文中基于数字外差、滤波和抽取提出一种用于谐波频率估计的FFT-Kay算法,该算法估计精度高、噪声门限低,各方面的性能已逼近理论上最优的最大似然估计(MLE;Maximum-Likelihood Estimator)。结合信号的MAC谱,FFT-Kay算法可推广至色噪声中的谐波频率估计,进而导出MAC-Kay算法。结合特定的非线性变换,以上两种算法可用于进行高性能的载波频率、符号速率估计。 调制分析的应用背景极为复杂,常常可能出现一些无法预料的情况,本文因此给出了两个涉及异常处理的算法,其一是周期序列检测,其二是信道均衡的失效检测。周期序列的存在和无效的信道均衡都有可能导致调制分类或识别算法给出错误的结果,在现有关于调制分析的论文中,几乎没有关于此类问题的讨论,因此这里的工作具有很强的借鉴意义。 最后给出的应用结果表明,SWDE理论完全能够用于指导和实现线性调制分析。换言之,本文给出的系列算法能够精确地估计出信号的载波频率和符号速率,并能有效地完成信号分类和识别。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP273

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李剑;PSTN话带数据分离与调制识别[D];解放军信息工程大学;2009年
2 崔伟亮;衰落信道下非合作接收中调制识别技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 徐毅琼;数字通信信号自动调制识别技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈卫东;数字通信信号调制识别算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
2 詹亚锋;通信信号自动制式识别及参数估计[D];清华大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 朱哲;钟伟红;;非平稳随机信号分析处理方法研究[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
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9 辛兵;邱国防;杨海川;陈希有;崔立辉;赵栋;常青;;波达方向估计算法的性能分析与仿真[J];兵工自动化;2007年01期
10 王甲峰;;随机振动信号的小波处理方法[J];兵工自动化;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 章大勇;吴文启;吴美平;;低成本MEMS-IMU/GPS组合导航的自适应滤波器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 陈丽;吴仁彪;卢丹;;一种加权的直接解算GPS定位算法[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S07北斗/GNSS用户终端技术[C];2012年
3 陈翔;曹敏;吴润泽;;OFDM在载波通信中的优势分析[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
4 曾朝阳;贾鑫;张晓永;;线性调频连续波激光雷达测量方法研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 陈晓清;马君国;赵宏钟;付强;;基于二维小波变换的激光成像雷达目标识别算法[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 汤辰;毕传兴;徐亮;;球阵列在近场声源识别中的应用[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
7 蒋瑜;陈循;陶俊勇;;非高斯随机振动试验控制技术研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
8 李震宇;王秀波;;舰船噪声测量现场实时监测系统[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
9 章林柯;何琳;江涌;;基于盲源分离的潜艇源识别信号去除干扰研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
10 黄建军;谢维信;;一种直角可分的二维最佳数字滤波器[A];第十届全国信号处理学术年会(CCSP-2001)论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 殷复莲;同步CDMA系统NBI识别及抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓志鑫;基于因子图消息传递算法的伪码快速捕获方法[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 刘文海;水下被动目标瞬态特征检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 宫宇;基于STBC-OFDM技术的海上移动通信新框架体系的研究[D];大连海事大学;2010年
8 苏晓宏;海杂波的特性分析与目标检测处理[D];大连海事大学;2010年
9 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
10 隋丹;通信信号盲检测技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李锦;基于声波的运动车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
2 黄正荣;基于振动波的高速公路车辆行驶状态辨识理论研究[D];南昌航空大学;2010年
3 张亮;基于小波变换与希尔伯特黄变换的心音信号分析[D];山东科技大学;2010年
4 陈磊;激光测风雷达回波信号处理技术的研究[D];长春理工大学;2010年
5 任泉;基于光纤传感的细纱小张力检测技术研究[D];浙江理工大学;2010年
6 蒋静;基于子空间的二阶统计量盲信道辨识算法研究[D];郑州大学;2010年
7 李卫鹏;正交小波变换支持向量数据描述方法在故障诊断中的应用研究[D];郑州大学;2010年
8 郑宁;离散分数阶Fourier变换算法的仿真研究及FPGA实现[D];郑州大学;2010年
9 李会臣;基于时频分析的齿轮故障机理及诊断研究[D];郑州大学;2010年
10 马天荣;基于Gabor变换的多载波调制技术研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周季,包杰;七号信令集中监测系统的接入和数据整合处理[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2005年01期
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3 黄鹤,陈怀新;基于参量直方分布的数字信号调制识别[J];电讯技术;2003年02期
4 吕杰,张胜付,张克,邵伟华,谷明;移动通信信号自动调制识别的谱相关方法[J];电讯技术;1999年02期
5 吕学强,任飞亮,黄志丹,姚天顺;句子相似模型和最相似句子查找算法[J];东北大学学报;2003年06期
6 吕铁军,魏平,肖先赐;基于分形和测度理论的信号调制识别[J];电波科学学报;2001年01期
7 胡建伟,杨绍全,汤建龙;多径信道下MPSK信号的调制分类算法[J];电波科学学报;2005年04期
8 孙建成;张太镒;刘海员;;基于SVM的多类模拟调制方式识别算法[J];电子科技大学学报;2006年02期
9 陈建文;葛临东;吴月娴;;利用小波脊线实现数字调制信号的自动识别[J];电路与系统学报;2007年03期
10 黄海;李长青;温志刚;彭端;尹长川;乐光新;;一种零前缀OFDM系统的符号同步和载频估计算法[J];电路与系统学报;2009年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕铁军;通信信号调制识别研究[D];电子科技大学;2000年
2 陈卫东;数字通信信号调制识别算法研究[D];西安电子科技大学;2001年
3 黄春琳;基于循环平稳特性的低截获概率信号的截获技术研究[D];国防科学技术大学;2001年
4 詹亚锋;通信信号自动制式识别及参数估计[D];清华大学;2004年
5 胡建伟;小波在电子侦察中的应用[D];西安电子科技大学;2005年
6 李静;低信噪比无线通信信号非合作接收技术研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
7 罗明;数字通信信号的自动识别与参数估计研究[D];西安电子科技大学;2005年
8 陈芳炯;信道盲辨识、盲均衡理论及应用研究[D];华南理工大学;2002年
9 朱文贵;基于阵列信号处理的短波跳频信号盲检测和参数盲估计[D];中国科学技术大学;2007年
10 张炜;数字通信信号调制方式自动识别研究[D];国防科学技术大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 熊伟;VHF/UHF复合调制信号检测与参数估计[D];解放军信息工程大学;2009年
2 任婧婧;基于径向基函数(RBF)神经网络的软件无线电信号自动调制识别研究[D];太原理工大学;2006年
3 崔伟亮;复杂电磁背景下信号截获与分类[D];解放军信息工程大学;2007年
4 杨小女;同步参数高精度估计研究[D];解放军信息工程大学;2007年
5 陈建文;基于小波脊的数字信号的调制识别[D];解放军信息工程大学;2007年
6 叶健;基于星座聚类与神经网络的调制识别研究[D];解放军信息工程大学;2007年
7 韩冰;短波通信中的数字调制信号识别[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 王永娟;基于高阶累积量的OFDM信号调制识别技术研究[D];西安电子科技大学;2009年
9 王琳琳;基于支持矢量机的调制识别研究[D];国防科学技术大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 吴伟俊;;基于通信信号非微弱特征的并行调制识别[J];电子科技;2014年01期
2 彭华甫;江桦;裴立业;郭峰;;基于瞬时幅度特征的连续相位调制信号识别[J];太赫兹科学与电子信息学报;2013年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 吴量;单通道时频混叠信号调制识别与参数估计研究与实现[D];解放军信息工程大学;2012年
2 吴厚明;衰落信道下CPM信号调制参数估计[D];解放军信息工程大学;2012年
3 吕书允;OFDM信道系统下数字信号调制识别研究[D];郑州大学;2013年
4 彭华甫;连续相位调制信号识别与参数估计[D];解放军信息工程大学;2013年
5 裴立业;卫星信号自动检测与识别技术研究[D];解放军信息工程大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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3 陆明泉,肖先赐,李乐民;从GAR模型参数提取特征的数字调制识别新方法[J];电子科学学刊;1999年02期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 孙令明;张爱春;孙晓东;;通讯信号波特率的盲估计[J];长春理工大学学报(自然科学版);2010年03期
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8 朱立文;线性调制系统的抗噪性能分析[J];唐山学院学报;2005年02期
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10 ;TriQuint功放模块配合高通3G芯片组解决方案[J];电子产品世界;2010年07期
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1 周京华;陈亚爱;李正熙;;多电平逆变器不连续空间矢量调制策略的研究[A];自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008年会论文集[C];2008年
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3 王志伟;余桐奎;;噪声振动的包络解调分析方法研究[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 孔维涛;绕组励磁同步电机无传感器矢量控制的研究[D];山东大学;2009年
2 马志文;电力牵引交流传动互馈试验系统的研究[D];北京交通大学;2007年
3 姜鹏;FM/cw激光成像雷达中的大功率激光调制系统及技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 张立伟;电动汽车用异步电机系统效率优化控制研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张强;用于ROF中微环相位辅助型马赫—曾德调制器[D];华中科技大学;2007年
2 李春澍;船岸高速数据传输正交复用技术方案的实现[D];大连海事大学;2006年
3 刘江涛;电光调制器自动偏置控制系统及装置研究[D];长春理工大学;2008年
4 李祁;基于Laurent分解的GSM-R多普勒频移研究[D];北京交通大学;2008年
5 王全保;磁光旋向横向线性调制测量直线度方法的研究[D];西安理工大学;2006年
6 杨元慧;MZ型光纤振动探测系统的研究[D];安徽理工大学;2008年
7 陈景熙;PWM变频调速系统相关技术问题研究[D];华中科技大学;2007年
8 邱传凯;用于ICF光学系统静态波前畸变校正的相位板研究[D];电子科技大学;2007年
9 张建华;矩阵变换器电压传输特性研究及其谐波分析[D];湘潭大学;2006年
10 魏西平;双级矩阵变换器的仿真与实验研究[D];西安理工大学;2010年
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