SCA平台下动态信道化技术的研究和实现

发布时间：2020-08-28 11:41

　　在电子战领域中,接收带宽内信号的信道化分离是提高侦察效果的关键技术之一。信道化技术可以增加接收机的侦察带宽,提高侦察信号的测频、测相精度,对一定频段内的信号实现有效的分离,以便后续的信号调制方式的识别、信号参数的估计等操作。本论文主要研究了在接收带宽内存在多个窄带、宽带混合信号且频谱情况可变化情况下信号的动态信道化提取方法。论文首先研究了均匀信道化技术的实现方案,分析了减少混叠和盲区需要降低原形滤波器带宽增加系统资源消耗的不足,提出了以频率响应屏蔽技术为基础的改进方案,在性能不降低的条件下改进方案有效减少了计算量。根据多通道分析滤波器组将信号划分到不同的子带,满足重构条件的综合滤波器组可将子带信号重构恢复的特性。当接收范围内某个子信号覆盖其中一定数量的子带时,对相应的子带进行重构可恢复出该信号。对整个接收带宽内的信号进行子带分解,再分别对不同频率范围的子带信号分别重构,可实现信号的非均匀信道化提取。为了获得系统信道化分的先验信息,本文研究了基于信号功率谱估计的频谱检测方法,并研究了窗函数及信号重叠率对检测性能的影响。结合信号频谱检测和信号的非均匀信道化提取方法,本文给出了动态信道化的实现方案,并对信号的重构函数接口进行标准化法封装。经仿真验证,该方法可以有效的实现对不同频域分布上的信号的分离,并对频谱变化进行自适应调整。最后本论文对给出的动态信道化方案在基于软件通信体系结构(SCA)架构软件无线电平台上进行了工程实现。详细给出了设计在FPGA中预处理、频谱检测、子带分解等部分的实现与验证。并使用C++语言编写了上位机的数据提取程序,子信号重构程序,人机交互界面的程序。设计了利用大气FM广播信号与信号发生器共同生成测试信号的测试方案,验证了动态信道化方案的可行性。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TN971.1
【部分图文】：

复数,信道,数字正交,子信道

——逦————图２．１数字正交下变频逡逑方法对中频信号的带宽进行划分，为了方便后续对信号在不同的信道上。对于复数信号可以按照图２．２的方式进个信道范围被划分为Ａ／个信道，每个子信道的宽度为２；▲逡逑

信道化,低通,子带,低通滤波器

Ａ，＿ｌ”逡逑图２．３低通形式的信道化结构逡逑通过图２．３的方式将不同的子带搬移到零中频的低通滤波器的通带范围，对相应的逡逑子带信号通过低通滤波器组滤出并根据有效的频率范围进行抽取［３４］，这样每个子信道逡逑的输出为：逡逑少＊邋Ｗ邋＝［小邋Ｗ邋］邋＊邋Ｍ？）邋Ｌｍｆｌ逡逑＝邋（２－１）逡逑／＝０逡逑＝邋Ｈｘ、ｍＤ－ｉＭ邋－逦＋邋ｐ）逡逑ｐ＝０邋ｉ＝0逡逑其中，八（叫代表了第ｋ路的子带信号输出，灸＝邋０，１，２，．＂，Ｍ－１；邋ｘ（／７）作为输入信逡逑号；／＾＾；）代表低通滤波器，其通带范围为２７ｒ／从；Ｄ代表了对子带信号进行抽取后的逡逑结果。利用多相分解技术有：逡逑ｘｐ（ｍ）＝ｘ（ｍＤ－ｐ）逦（２－２）逡逑ｇｐ（ｍ）邋＝邋ｈ／ＪＪ（ｍＫ＋ｐ），ｐ邋＝邋０，＼－－－Ｍ－＼逦（２－３）逡逑将其带入公式（２－１）中有：逡逑ｙｋ邋（ｗ）邋＝邋Ｚ邋ＺＸＰ邋（ｍ－ｉＦｙ，，ｉｍ邋，，邋）Ｄｇｐ邋（／）邋２－＾ｐ逡逑ｐ＝0邋＿／＝0逦＿逡逑Ｍ－ｉＲｉ－ｒ逦广／、１逦（２＿４）逡逑＝ｚ邋ｙ，邋ｘｐ｛ｍ￣ｉｙｉ（ｍｌ）ＤｓＰ邋－邋＾逡逑ｐ＝０邋／＝０逦／逡逑其中Ｍ邋＝邋Ｚ）Ｆ，Ｌ邋＝邋ｇ■，我们定义＝逦既可以由ｇｐ⑴内插Ｆ倍得到。我逡逑们可以得到：逡逑（ｍ）＝邋Ｚ｛［ｘ／－ｉｍ）ｅＪＷｋｍＤｎ＼＊Ｓ＇Ｐ｛ｍ）｝－＾ＪＷｌＰ

调制滤波器,信道化

逦ｗ邋＝Ｄ／Ｔ（：ｒ’ｐ（ｗ））逡逑ｐ—Ｑ逡逑其结构如图２．４所示逡逑￣ｇ°Ｗ邋｛—？逦—凡卜）逡逑ｚ－｜邋ｉ逡逑ｎＦＴ邋—＾＿＾，Ｗ逡逑ｚ＿１逡逑？逦？逦？逦ｊ－ｙ｛Ｍ－＼）ｍ逡逑＂＾＾邋ｊｐ＼￣？邋Ｓｍ－ｉ邋ｉｍ）邋｝￣￣？逦——？＾Ｗ－Ｉ邋（ｍ）逡逑图２．４基于ＤＦＴ调制滤波器组的信道化结构逡逑以ＤＦＴ调制滤波器组为基础构建的信道化结构已经被广泛的应用在工程实践中［３１］，逡逑如上图２．４所示。该方法将信号进行均匀的划分，划分方法包括奇数划分与偶数划分，逡逑ＤＦＴ算法的使用可以大大节约系统的计算量，所以这种方法被广泛的使用在了电子探逡逑测，雷达侦察等热门领域。然而该方法的缺点也同样的明显，当划分信道数量较小时只逡逑能对信道进行粗略的划分，只适合对信号进行粗略的估计，但是当信道的数量划分的比逡逑较多的时候，信号跨信道这种问题就会随之出现。与此同时，伴随着电子通信技术的发逡逑展

【参考文献】