单天线接收时频混叠数字通信信号分离方法研究

发布时间：2017-05-25 18:00

  本文关键词：单天线接收时频混叠数字通信信号分离方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在当今信息化时代,通信、雷达等各种军用和民用电子设备的广泛应用,形成了时域高度密集、频域严重重叠、空域相互交织的复杂多变电磁环境,通信侦察机侦收时频混叠信号的概率显著提高。为了准确获取感兴趣的信号或发现重大干扰、威胁信号,对通信侦察机侦收的时频混叠信号进行分离,提取有用信号蕴含信息,成为通信侦察领域具有重要研究意义的课题。同时,单天线通信侦察机不仅可以降低设备造价,而且能够减小设备体积增强灵活性。在此背景下,本文针对单天线接收时频混叠数字通信信号的分离方法展开研究。本文主要贡献如下：1.提出了基于动态嵌入结构的单天线接收时频混叠数字通信信号的分离方法。首先,建立动态嵌入模型,将单天线接收信号矢量虚拟为多维观测矩阵,依据超、正定条件多维观测矩阵的特征,研究了动态嵌入模型参数设置原则,并验证了该模型满足独立分量分析算法的适用条件。然后,采用独立分量分析算法提取独立分量,并依据动态嵌入模型将获得的独立分量映射回原观测空间。最后,依据源信号之间的相互独立特性和独立分量的频域差异性,实现源信号估计分量的筛选。该算法亦适用于欠定条件下的信号分离问题,拓展了独立分量分析算法的应用范围。仿真实验验证了该算法的有效性。2.提出了基于多尺度小波分解的单天线接收时频混叠数字通信信号分离方法。首先,依据单天线接收时频混叠信号的频带粗估计,设置小波变换的尺度因子。然后,将单天线接收信号进行多尺度小波变换,获取多个信号分量构建虚拟多维观测矩阵。接着,采用独立分量分析算法完成独立分量的提取。最后,根据各独立分量的频域差异性,实现源信号估计分量的筛选。通过理论推导证明了所提分离方法的可行性,通过仿真实验验证了其有效性。3.针对单天线接收多个时频混叠二进制相移键控(BPSK)信号的情况,提出了基于二阶循环累积量的源信号载频估计的方法。该方法不仅抑制了交叉项对载频估计的影响,而且可以获得单天线接收源信号个数的估计。然后,根据源信号的联合参数估计,构建单天线接收多个时频混叠信号的双信号模型,采用循环频域最优盲自适应移频滤波器,提出了基于信号循环平稳性的单天线接收时频混叠信号的分离方法,并通过仿真实验验证了该方法的可行性。4.通过寻找源信号之间的差异性，提出了基于源信号载频差异和基于信号类型差异的单天线接收时频混叠信号的两种分离算法。针对单天线接收载频互不相同的时频混叠数字通信信号的分离问题,采用短时傅里叶变换提取各源信号的幅度和相位信息,并根据提取信息重构源信号,该方法结构简单且分离效果较好。针对复杂电磁环境下,通信信号中混有频谱重叠固定脉冲重复间隔雷达信号的情况,提出了基于源信号类型差异的单天线时频混叠信号分离方法。首先,根据雷达信号脉内功率大于数字通信信号及雷达信号周期性,获得雷达信号脉冲重复间隔的估计。然后,利用雷达信号的脉冲周期性,采用奇异值分解实现了单天线接收时频混叠通信信号和雷达信号的分离。该方法对通信信号调制类型限制较小且对雷达信号脉内信息无具体要求。
【关键词】：通信侦察 单天线 时频混叠 通信信号 信号分离
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN914.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-27
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 研究现状16-24
• 1.2.1 阵列天线接收信号分离17-19
• 1.2.2 单天线接收信号分离19-24
• 1.3 论文的研究内容与结构安排24-27
• 第二章 单天线接收时频混叠通信信号分析27-36
• 2.1 引言27
• 2.2 信号接收及分离模型27-28
• 2.3 时频混叠通信信号特征及分离方法28-34
• 2.3.1 独立性28-31
• 2.3.2 循环平稳特性31-32
• 2.3.3 频率差异性32-33
• 2.3.4 信号类型的差异性33-34
• 2.4 分离的性能评价指标34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 基于动态嵌入结构的单天线接收时频混叠信号分离方法36-56
• 3.1 引言36
• 3.2 动态嵌入模型36-42
• 3.2.1 动态嵌入结构的混合矩阵37-39
• 3.2.2 动态嵌入模型参数设置39-42
• 3.3 基于ICA的时频混叠通信信号分离42-46
• 3.3.1 独立分量分析42-43
• 3.3.2 信号分离43-44
• 3.3.3 源信号估计分量的筛选44-46
• 3.3.4 算法流程46
• 3.4 仿真实验与分析46-54
• 3.4.1 有效性仿真实验与分析46-51
• 3.4.2 性能仿真实验与分析51-54
• 3.5 本章小结54-56
• 第四章 基于多尺度分解的单天线接收时频混叠信号分离方法56-71
• 4.1 引言56
• 4.2 基于多尺度小波分解的信号分离方法的理论分析56-58
• 4.3 单天线接收时频混叠信号的小波变换58-62
• 4.4 尺度因子选取62-63
• 4.5 单天线接收信号矢量虚拟多维观测矩阵63-64
• 4.6 信号分离与筛选64-65
• 4.7 仿真实验与分析65-70
• 4.7.1 有效性仿真实验与分析66-67
• 4.7.2 性能仿真实验与分析67-70
• 4.8 本章小结70-71
• 第五章 基于循环平稳特性的单天接收时频混叠信号分离方法71-87
• 5.1 引言71
• 5.2 基于二阶循环累积量的载波频率估计71-76
• 5.2.1 算法原理71-74
• 5.2.2 仿真实验与分析74-76
• 5.2.3 本节小结76
• 5.3 基于信号循环平稳特性的单天线接收信号分离方法76-86
• 5.3.1 信号模型77
• 5.3.2 时频混叠信号的移频滤波原理77-80
• 5.3.3 最优BA-FRESH滤波器80-82
• 5.3.4 信号分离82-83
• 5.3.5 仿真实验与分析83-86
• 5.3.6 本节小结86
• 5.4 本章小结86-87
• 第六章 基于信号特征差异的单天线接收时频混叠信号分离方法87-110
• 6.1 引言87
• 6.2 基于载波差异的单天线接收时频混叠信号分离方法87-100
• 6.2.1 信号模型87
• 6.2.2 时频混叠信号的STFT87-89
• 6.2.3 时频混叠信号幅度与相位提取89-91
• 6.2.4 时频混叠信号的重构91-92
• 6.2.5 分离性能分析92-93
• 6.2.6 仿真实验与分析93-100
• 6.2.7 本节小结100
• 6.3 基于信号类型差异的单天线接收时频混叠信号分离方法100-109
• 6.3.1 信号模型100
• 6.3.2 基于源信号功率差异的参数估计100-102
• 6.3.3 信号分离102-103
• 6.3.4 仿真实验与分析103-108
• 6.3.5 本节小结108-109
• 6.4 本章小结109-110
• 第七章 本文总结110-113
• 7.1 本文的主要工作110-112
• 7.2 下一步的工作及展望112-113
• 致谢113-114
• 参考文献114-125
• 攻读博士学位期间取得的成果125-127

  本文关键词：单天线接收时频混叠数字通信信号分离方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：394513