短波侦听系统中的同步及盲均衡技术

发布时间：2020-09-03 14:32

　　短波通信由于抗损毁性强、重建方便等优点,在军事通信领域得到了广泛应用。近年来,随着通信侦察、信息对抗技术的发展,非协作短波通信得到越来越多的关注与研究。本文围绕非协作短波通信的应用需求,基于“MPSK盲解调模块”软件设计项目,对短波侦听系统中接收信号的同步及盲均衡技术进行了研究。首先针对非协作通信中接收端缺乏训练序列和帧结构等先验信息,难以确定信号有无的问题,提出了一种基于信号星座点弥散度统计量的信号检测方法。仿真结果表明该方法适用于低信噪比的短波信道。结合项目要求,还研究了短波侦听系统中突发信号起止位置的提取方法,为后续处理模块提供参考。其次,本文研究了基于循环自相关函数的误差估计同步算法和基于锁相环的自适应环路同步算法,来解决短波侦听系统接收信号中的符号率偏差和载波频率偏差对解调性能造成的影响。针对大符号率偏差的符号同步,提出了以误差估计值初始化锁相环路参数的改进算法,仿真表明同步后稳态误差小于0.17%。针对突发信号,研究了误差估计辅助环路同步的载波同步方法,仿真表明同步后剩余频偏小于0.2Hz。然后,基于项目要求和信号特点,研究了改进恒模盲均衡算法和用于突发信号的数据重用盲均衡算法来消除短波通信中严重的码间干扰。仿真结果表明改进算法具有更快的收敛速度和更小的稳态误差,改进算法还可以纠正不大于0.3Hz的剩余频偏。最后,基于所研究的各个模块的算法,以QPSK调制,1Baud符号率偏差,10%载波偏差为例仿真了短波侦听盲解调系统,结果表明高斯信道下,相比于无频偏和无符号率偏差接收,该系统性能恶化小于3dB;多径信道22dB信噪比时,误码率低于10~(-4)。该仿真结果验证了各模块算法和盲解调系统的有效性。最后设计实现了“MPSK盲解调模块”软件系统,并进行了性能测试,结果表明该软件系统的解调性能满足项目要求。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN925
【部分图文】：

弥散度,星座,统计值,信噪比

符号速率为 2400Baud，采样率为 9600Hz，观测数据为 2048 个信号样点加 2048 个噪声样点。从第 513 个样点处加入信号，到第 2551 个样点结束。如图3.1所示，是采用星座点弥散度作统计量时，星座点弥散度和信噪比的关系。图3.1 星座点弥散度统计值与信噪比关系仿真图由图 3.1 可见，当信噪比大于 5dB 时，信号存在和只有噪声时的星座点弥散度统计值已有较明显的差别。而信号存在性检测的目的就是对信号存在和只有噪声两种情况进行区分，该仿真结果证明了以星座点弥散度作检测统计量在较低信噪比的信号存在性检测中是有效的。结合图 3.1 的仿真结果，我们可以选择-12.5 作为检测门限，图 3.2 为以-12.5 为星座点弥散度检测统计量的判决门限时，正确检测概率与信噪

曲线图,环路滤波器,曲线图,环路

则该仿真中，将 P 4sps， f 1 0%代入式得环路滤波器的稳态值为 0.5556。仿真结果如图 3.9~图 3.11 所示。图3.9 环路滤波器输出值曲线图由图 3.9 可知环路在约 60000 个数据点后校正了符号率偏差，环路达到锁定。锁定后，环路滤波器输出值在 0.55~0.56 范围内变化，则稳态误差为 1%。图 3.10 为环路锁定后输出星座图，由于数据量较大时图片占用较大内存，故对数据做了抽取再画出其星座图。-0.5 0 0.5In-Phase-0.500.5Q

曲线,环路滤波器,曲线,小环

入式（3-13）得环路滤波器的稳态值为 0.5556。将， 10.1%代入式（3-15）的 NCO 控制字初始值为 0.5562。仿真结果如图 3.11~图 3.12 所示。图3.11 环路滤波器输出值曲线观察图 3.11 可知，设定 NCO 控制字初始值为 0.5562 后环路中仍然有剩余符号率偏差，经过大环路带宽捕获，在 15600 点左右校正了剩余符号率偏差，环路达到锁定。锁定后，环路滤波器输出值在 0.555~0.5565 范围内变化，则稳态误差为-0.1%~0.17%。然后经过约 4400 点的锁定检测后切换小环路带宽，小环路带宽稳态误差非常小。图 3.12 为大环路锁定后和小环路锁定后输出数据星座图，由于数据量较大时图片占用较大内存

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