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短波猝发信号检测与调制识别技术

王萌  
【摘要】:猝发通信技术因其卓越的时域抗干扰性能而被广泛应用于军事通信系统中,如潜对岸通信系统以及Link-16战术数据链等。对于通信对抗而言,侦察就是要搜索、截获敌方的无线电信号,获知敌方通信体制、调制样式,从而获取敌方的数据信息,为合作方的军事决策提供情报保障。猝发通信信号(Burst Communication Signals,BCS)驻空时间极短,出现时刻随机,在复杂的短波电磁环境中具有较强的隐蔽性,因此在未知任何先验知识的情况下对此类信号进行侦察具有极大的难度。本文以持续时间极短的单一信号段猝发信号为研究对象,以提高猝发信号侦察中检测与识别能力为目标,以设计集猝发信号存在性检测、起止时刻提取、调制方式识别以及参数估计为一体的侦察系统为主要目的,最终结合短波信道特性,给出短波猝发信号侦察中检测与识别整体方案。具体内容如下:首先,对猝发通信原理及信号特征进行理论研究,建立待检测猝发信号数学模型,给出检测与调制识别流程。其次,对于猝发信号存在性检测问题,提出了基于短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform,STFT)谱图峰值搜索的检测方法以及基于谱归一化概率密度函数的检测方法,通过仿真实验对检测性能进行定量分析可知基于谱归一化概率密度函数的方法在信噪比偏低时仍可以达到较好的检测效果。对于猝发信号起止时刻提取的问题,提出了两种基于检测函数峰值搜索的改进双滑动窗口算法来精确检测起始时刻和终止时刻,即用相邻两窗的谱图比值或者谱归一化概率密度比值作为检测函数,经仿真验证,基于谱概率密度的检测算法检测性能最好,收敛速度最快。再次,对于猝发信号调制模式识别问题,采用基于谱相关理论的方法,选用?值作为判决变量对BPSK、QPSK、MSK三种最常见的猝发信号进行调制识别,并通过误差分析对判决门限进行适当调整,使得门限调整后的识别正确率较调整前有明显提高。在此基础上,利用循环谱非零循环频率截面特征估计载波频率和码元速率。最后,对短波衰落信道进行理论研究分析,选取恶劣信道环境参数以及Watterson窄带信道模型,对短波猝发信号侦察中检测与识别方案进行仿真分析。


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