数字信号侦收算法设计和实现
发布时间：2021-08-27 16:04
随着信息技术的快速发展,当今战争已经进入了信息化阶段。信息战作为现代军事战争中新的作战方式,在整个战局中占据着举足轻重的地位,而针对信息的载体——数字信号的侦收正是信息战中最关键的一步,能否有效地侦察、接收甚至破解和干扰敌方通信,极大影响着战局的发展。如今通信方式繁杂,对数字信号的侦收提出了更大的挑战,论文基于此背景对数字信号的侦收算法进行了深入研究。论文针对非扩频信号、直接序列扩频信号（Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS）和新的跳频和直接序列扩频相结合的跳扩频（Frequency Hopping and Direct Sequence Spread Spectrum,FHDS）变速率信号,从信号存在性检测、信号参数估计、信号调制识别三个层次对相关算法进行了深入的研究,并针对上述三种通信信号设计了相应的侦收系统。具体内容为:首先论文针对非扩频数字调制信号,给出了信号的存在性检测算法、频偏估计算法、符号速率估计算法和基于符号序列的自动调制识别算法的原理和具体实现方式,并设计了针对非扩频通信信号的侦收系统;然后论文针对DSSS信号,详细地给出存在性检测...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于功率谱的频偏估计流程框图
电子科技大学硕士学位论文16图2-9基于改进二次方谱的频偏估计流程框图在实际工程中，为了进一步提高估计性能，一般会对信号进行分段处理。基于改进的二次方谱频偏估计算法流程如图2-9所示，图中M表示分段数。基于图2-9给出的改进的二次方谱频偏估计流程的基础上，本文给出改进的多次方谱的频偏估计流程如图2-10所示。二次方谱估计四次方谱估计八次方谱估计谱线是否存在？N谱线是否存在？结束开始输入信号输出频率NYY谱线是否存在？Y图2-10基于改进多次方谱的频偏估计流程图2.3.1.3基于星座相位标记的频偏估计基于功率谱和基于多次方谱的频偏估计都是在采样级进行估计，但基于功率谱的频偏估计精度不高，基于多次方谱的频偏估计算法无法估计32QAM调制信号，因此下面给出一种在符号级进行精确估计的基于星座相位标记（ConstellationPhaseSignature,CPS）的频偏估计算法[2]。在无信道衰减和定时误差的理想环境下，简化(2-2)可以得到符号级的信号的表达为：02,0,1,,1csijfTnjnrnsnnsennN+=+=+=(2-21)该算法有效的前提是需要保证21/csfT，其余参数见非扩频信号模型。计算信号的四次方后，信号sn可表示为：()()()()004424444arg244csincijfTtjnjsijftjnsnsesee++==(2-22)
第二章非扩频通信信号侦收算法设计17这里arg表示取复数的相位，当我们对信号的四次方谱乘上频率4mf有：()44arg4024(),1,2,inmcsjsijffTnmnYnseemM+==(2-23)当mcf=f时，mYn的相位分布只与调制方式i有关。将相位2分为L份得：()()22,1,0,1,,1kLIkkkLLL=+=(2-24)由于每个符号都存在一个相位值，为了统计符号相位的分布，先确定符号是否落入某一相位区间，具体定义函数如下：()1arg()()0kkmLmYnIdn=其他(2-25)下面给出判决的方法，定义累积方程为：()()1,01NkmkmLnCPSYndnN==(2-26)由公式(2-26)可知：当mcf=f时，相位分布存在明显峰值，当频率不等时，相位均匀分布，因此可以通过此来确定频偏的频率。m,kCPS的频率相位谱如图2-11所示，仿真参数如表2-4，可见给定得频率mf越接近于cf，m,kCPS谱峰值越明显。这里用四阶矩计算m,kCPS的峰值：14,01LmmkkCPSLCPS==(2-27)计算不同频率mf下的mCPS，取最大值对应的频率即为估计频偏。图2-11基于CPS的频率相位谱图（SNR=20dB）为了更好的理解基于星座相位的频偏估计算法，图2-12给出了详细的算法流程图。由图可见，算法首先假设信号的频偏在一定范围内，然后等间距设置频点，先遍历单个频点的不同相位区间的统计，然后遍历所有的频点，因此算法需要循环计算ML次，可知当频点和相位区间设置越密集，算法复杂度就会越高，遍历完频点后，找出最大值即为估计的频偏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进算法的调制信号的载波频率估计[J]. 赵颖. 电子设计工程. 2016(06)
[2]采用纹理特征的跳频信号盲检测算法[J]. 吕晨杰,王斌. 信号处理. 2015(04)
[3]形态学滤波与组合时频分布跳频信号参数估计[J]. 赵方超,蒋建中,郭军利,陈正虎. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(06)
[4]一种突发直扩信号盲检测算法[J]. 刘万贤,彭华. 信息工程大学学报. 2013(06)
[5]一种基于STFT的跳频参数估计新方法[J]. 秦永利,吕明. 电子科技. 2013(11)
[6]一种组合时频分布在跳频信号参数估计中的应用[J]. 冯涛,袁超伟. 西安电子科技大学学报. 2010(06)
[7]基于延迟相乘和能量累积的DSSS信号参数估计算法[J]. 熊辉,王鹰,张颖光,常琳. 系统工程与电子技术. 2010(10)
[8]突发信号盲存在性检测的两种算法[J]. 隋丹,葛临东. 信号处理. 2008(05)
[9]一种新的基于能量检测的突发信号存在性检测算法[J]. 隋丹,葛临东,屈丹. 信号处理. 2008(04)
[10]BP算法改进的研究[J]. 陆琼瑜,童学锋. 计算机工程与设计. 2007(03)
硕士论文
[1]直接序列扩频信号检测与参数估计及DSP实现[D]. 万方鹏.哈尔滨工程大学 2019
[2]非平稳无线通信系统的设计与实现[D]. 吴定馨.电子科技大学 2017
[3]分布式协同信号参数估计与盲识别技术研究[D]. 周超.电子科技大学 2016
本文编号：3366661
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于功率谱的频偏估计流程框图
电子科技大学硕士学位论文16图2-9基于改进二次方谱的频偏估计流程框图在实际工程中，为了进一步提高估计性能，一般会对信号进行分段处理。基于改进的二次方谱频偏估计算法流程如图2-9所示，图中M表示分段数。基于图2-9给出的改进的二次方谱频偏估计流程的基础上，本文给出改进的多次方谱的频偏估计流程如图2-10所示。二次方谱估计四次方谱估计八次方谱估计谱线是否存在？N谱线是否存在？结束开始输入信号输出频率NYY谱线是否存在？Y图2-10基于改进多次方谱的频偏估计流程图2.3.1.3基于星座相位标记的频偏估计基于功率谱和基于多次方谱的频偏估计都是在采样级进行估计，但基于功率谱的频偏估计精度不高，基于多次方谱的频偏估计算法无法估计32QAM调制信号，因此下面给出一种在符号级进行精确估计的基于星座相位标记（ConstellationPhaseSignature,CPS）的频偏估计算法[2]。在无信道衰减和定时误差的理想环境下，简化(2-2)可以得到符号级的信号的表达为：02,0,1,,1csijfTnjnrnsnnsennN+=+=+=(2-21)该算法有效的前提是需要保证21/csfT，其余参数见非扩频信号模型。计算信号的四次方后，信号sn可表示为：()()()()004424444arg244csincijfTtjnjsijftjnsnsesee++==(2-22)
第二章非扩频通信信号侦收算法设计17这里arg表示取复数的相位，当我们对信号的四次方谱乘上频率4mf有：()44arg4024(),1,2,inmcsjsijffTnmnYnseemM+==(2-23)当mcf=f时，mYn的相位分布只与调制方式i有关。将相位2分为L份得：()()22,1,0,1,,1kLIkkkLLL=+=(2-24)由于每个符号都存在一个相位值，为了统计符号相位的分布，先确定符号是否落入某一相位区间，具体定义函数如下：()1arg()()0kkmLmYnIdn=其他(2-25)下面给出判决的方法，定义累积方程为：()()1,01NkmkmLnCPSYndnN==(2-26)由公式(2-26)可知：当mcf=f时，相位分布存在明显峰值，当频率不等时，相位均匀分布，因此可以通过此来确定频偏的频率。m,kCPS的频率相位谱如图2-11所示，仿真参数如表2-4，可见给定得频率mf越接近于cf，m,kCPS谱峰值越明显。这里用四阶矩计算m,kCPS的峰值：14,01LmmkkCPSLCPS==(2-27)计算不同频率mf下的mCPS，取最大值对应的频率即为估计频偏。图2-11基于CPS的频率相位谱图（SNR=20dB）为了更好的理解基于星座相位的频偏估计算法，图2-12给出了详细的算法流程图。由图可见，算法首先假设信号的频偏在一定范围内，然后等间距设置频点，先遍历单个频点的不同相位区间的统计，然后遍历所有的频点，因此算法需要循环计算ML次，可知当频点和相位区间设置越密集，算法复杂度就会越高，遍历完频点后，找出最大值即为估计的频偏。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于改进算法的调制信号的载波频率估计[J]. 赵颖. 电子设计工程. 2016(06)
[2]采用纹理特征的跳频信号盲检测算法[J]. 吕晨杰,王斌. 信号处理. 2015(04)
[3]形态学滤波与组合时频分布跳频信号参数估计[J]. 赵方超,蒋建中,郭军利,陈正虎. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(06)
[4]一种突发直扩信号盲检测算法[J]. 刘万贤,彭华. 信息工程大学学报. 2013(06)
[5]一种基于STFT的跳频参数估计新方法[J]. 秦永利,吕明. 电子科技. 2013(11)
[6]一种组合时频分布在跳频信号参数估计中的应用[J]. 冯涛,袁超伟. 西安电子科技大学学报. 2010(06)
[7]基于延迟相乘和能量累积的DSSS信号参数估计算法[J]. 熊辉,王鹰,张颖光,常琳. 系统工程与电子技术. 2010(10)
[8]突发信号盲存在性检测的两种算法[J]. 隋丹,葛临东. 信号处理. 2008(05)
[9]一种新的基于能量检测的突发信号存在性检测算法[J]. 隋丹,葛临东,屈丹. 信号处理. 2008(04)
[10]BP算法改进的研究[J]. 陆琼瑜,童学锋. 计算机工程与设计. 2007(03)
硕士论文
[1]直接序列扩频信号检测与参数估计及DSP实现[D]. 万方鹏.哈尔滨工程大学 2019
[2]非平稳无线通信系统的设计与实现[D]. 吴定馨.电子科技大学 2017
[3]分布式协同信号参数估计与盲识别技术研究[D]. 周超.电子科技大学 2016
本文编号：3366661
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