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数字通信信号的参数估计与干扰技术研究

郑文秀  
【摘要】: 为了适应日益复杂的空间电磁环境、保证信息的正常传输、合理利用有限的频带资源,通信调制技术和扩频技术迅速发展,从而使得通信对抗领域面临挑战。通信对抗技术在军事、民用部门都有重要用途,在信号检测、频谱监管、安全监视、无线电告警、保密等方面应用广泛。其中,数字通信信号的参数估计和干扰技术已成为近年来快速发展的研究领域。 本文在前人工作的基础上,结合通信侦察和干扰的实际应用要求,主要讨论了常见数字通信信号的调制参数估计和DS、混合SFH/DS扩频信号的扩频参数估计问题以及针对FSK和PSK的干扰样式研究。所做的工作主要包括: 1、针对扩频、低截获抗干扰通信中,低信噪比下的载波估计问题,采用高阶循环矩的一个子集,提出利用该组特定高阶循环矩导出的特定循环累积量来精确估计信号载波的方法。对不同数字调制ASK、FSK、PSK、QAM和MSK,分别计算了其特定循环累积量,并证明其仅在循环频率等于载波频率时不为零的结论。从而,通过检测信号的特定循环累积量的循环频率位置,即可实现对调制信号的精确载波估计。将该方法推广到OFDM信号的子载波估计,并取得了良好的性能。 2、证明了小波变换系数模值构成的单极性基带序列的功率谱在其码速率整数倍处存在离散谱线,检测这些离散谱线可实现数字基带序列码速率的盲估计。结合截获信号的实际情况,给出常见数字信号MASK、MFSK、MPSK、MSK和QAM转换成同码速率的单极性脉冲序列的方法。将基于小波的码速率估计算法推广到了带通数字信号。通过构造辅助信号,结合基于小波变换的基带信号码速率估计方法,提出了带通OFDM信号的码速率估计算法。 3、针对DS/SS信号中的参数估计问题,提出采用倒谱运算和二次谱处理实现DS/SS信号PN码序列重复周期(或速率)估计的方法。构造DS信号的相关矩阵,采用特征子空间分解的方法求得相互正交的特征向量,提出结合PN码序列自相关函数旁瓣能量低的原理,利用该组特征向量确定并重构PN码序列,实现信号伪码序列的估计。 4、针对混合SFH/DS信号跳频参数的估计问题,提出以下方法:采用时频分析计算信号时频表示;提出对信号时频点进行动态聚类分析,得到信号的跳频频率集粗估计,确定频率的搜索范围;利用特定循环累积量在已确定的频率搜索范围内实现混合SFH/DS信号跳频频率的精确估计;提出利用时频脊线重构混合SFH/DS信号的瞬时载波曲线,采用基于小波变换的数字基带信号码速率估计方法实现混合SFH/DS信号的跳速估计。 5、针对FSK和PSK信号分别具有频率键控和相位键控的特点,区别于传统的单频和射频噪声干扰,提出构造随机跳频噪声和均匀分布的随机码调相噪声分别作为干扰FSK和PSK信号的干扰样式。采用系统误码率作为评价通信干扰效果的一种手段。假设在接收机完成同步的条件下,给出了随机跳频噪声和均匀分布的随机码调相噪声的定义和瞬时频率描述,以2FSK和BPSK信号为例,推导出随机跳频噪声对FSK以及均匀分布随机码调相噪声对PSK分别影响接收机正交解调的误码率公式。


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