數(shù)字信號(hào)偵收算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-08-27 16:04
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,當(dāng)今戰(zhàn)爭已經(jīng)進(jìn)入了信息化階段。信息戰(zhàn)作為現(xiàn)代軍事戰(zhàn)爭中新的作戰(zhàn)方式,在整個(gè)戰(zhàn)局中占據(jù)著舉足輕重的地位,而針對(duì)信息的載體——數(shù)字信號(hào)的偵收正是信息戰(zhàn)中最關(guān)鍵的一步,能否有效地偵察、接收甚至破解和干擾敵方通信,極大影響著戰(zhàn)局的發(fā)展。如今通信方式繁雜,對(duì)數(shù)字信號(hào)的偵收提出了更大的挑戰(zhàn),論文基于此背景對(duì)數(shù)字信號(hào)的偵收算法進(jìn)行了深入研究。論文針對(duì)非擴(kuò)頻信號(hào)、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)和新的跳頻和直接序列擴(kuò)頻相結(jié)合的跳擴(kuò)頻(Frequency Hopping and Direct Sequence Spread Spectrum,FHDS)變速率信號(hào),從信號(hào)存在性檢測(cè)、信號(hào)參數(shù)估計(jì)、信號(hào)調(diào)制識(shí)別三個(gè)層次對(duì)相關(guān)算法進(jìn)行了深入的研究,并針對(duì)上述三種通信信號(hào)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的偵收系統(tǒng)。具體內(nèi)容為:首先論文針對(duì)非擴(kuò)頻數(shù)字調(diào)制信號(hào),給出了信號(hào)的存在性檢測(cè)算法、頻偏估計(jì)算法、符號(hào)速率估計(jì)算法和基于符號(hào)序列的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別算法的原理和具體實(shí)現(xiàn)方式,并設(shè)計(jì)了針對(duì)非擴(kuò)頻通信信號(hào)的偵收系統(tǒng);然后論文針對(duì)DSSS信號(hào),詳細(xì)地給出存在性檢測(cè)...
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:90 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
基于功率譜的頻偏估計(jì)流程框圖
電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-9基于改進(jìn)二次方譜的頻偏估計(jì)流程框圖在實(shí)際工程中,為了進(jìn)一步提高估計(jì)性能,一般會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分段處理;诟倪M(jìn)的二次方譜頻偏估計(jì)算法流程如圖2-9所示,圖中M表示分段數(shù);趫D2-9給出的改進(jìn)的二次方譜頻偏估計(jì)流程的基礎(chǔ)上,本文給出改進(jìn)的多次方譜的頻偏估計(jì)流程如圖2-10所示。二次方譜估計(jì)四次方譜估計(jì)八次方譜估計(jì)譜線是否存在?N譜線是否存在?結(jié)束開始輸入信號(hào)輸出頻率NYY譜線是否存在?Y圖2-10基于改進(jìn)多次方譜的頻偏估計(jì)流程圖2.3.1.3基于星座相位標(biāo)記的頻偏估計(jì)基于功率譜和基于多次方譜的頻偏估計(jì)都是在采樣級(jí)進(jìn)行估計(jì),但基于功率譜的頻偏估計(jì)精度不高,基于多次方譜的頻偏估計(jì)算法無法估計(jì)32QAM調(diào)制信號(hào),因此下面給出一種在符號(hào)級(jí)進(jìn)行精確估計(jì)的基于星座相位標(biāo)記(ConstellationPhaseSignature,CPS)的頻偏估計(jì)算法[2]。在無信道衰減和定時(shí)誤差的理想環(huán)境下,簡化(2-2)可以得到符號(hào)級(jí)的信號(hào)的表達(dá)為:02,0,1,,1csijfTnjnrnsnnsennN+=+=+=(2-21)該算法有效的前提是需要保證21/csfT,其余參數(shù)見非擴(kuò)頻信號(hào)模型。計(jì)算信號(hào)的四次方后,信號(hào)sn可表示為:()()()()004424444arg244csincijfTtjnjsijftjnsnsesee++==(2-22)
第二章非擴(kuò)頻通信信號(hào)偵收算法設(shè)計(jì)17這里arg表示取復(fù)數(shù)的相位,當(dāng)我們對(duì)信號(hào)的四次方譜乘上頻率4mf有:()44arg4024(),1,2,inmcsjsijffTnmnYnseemM+==(2-23)當(dāng)mcf=f時(shí),mYn的相位分布只與調(diào)制方式i有關(guān)。將相位2分為L份得:()()22,1,0,1,,1kLIkkkLLL=+=(2-24)由于每個(gè)符號(hào)都存在一個(gè)相位值,為了統(tǒng)計(jì)符號(hào)相位的分布,先確定符號(hào)是否落入某一相位區(qū)間,具體定義函數(shù)如下:()1arg()()0kkmLmYnIdn=其他(2-25)下面給出判決的方法,定義累積方程為:()()1,01NkmkmLnCPSYndnN==(2-26)由公式(2-26)可知:當(dāng)mcf=f時(shí),相位分布存在明顯峰值,當(dāng)頻率不等時(shí),相位均勻分布,因此可以通過此來確定頻偏的頻率。m,kCPS的頻率相位譜如圖2-11所示,仿真參數(shù)如表2-4,可見給定得頻率mf越接近于cf,m,kCPS譜峰值越明顯。這里用四階矩計(jì)算m,kCPS的峰值:14,01LmmkkCPSLCPS==(2-27)計(jì)算不同頻率mf下的mCPS,取最大值對(duì)應(yīng)的頻率即為估計(jì)頻偏。圖2-11基于CPS的頻率相位譜圖(SNR=20dB)為了更好的理解基于星座相位的頻偏估計(jì)算法,圖2-12給出了詳細(xì)的算法流程圖。由圖可見,算法首先假設(shè)信號(hào)的頻偏在一定范圍內(nèi),然后等間距設(shè)置頻點(diǎn),先遍歷單個(gè)頻點(diǎn)的不同相位區(qū)間的統(tǒng)計(jì),然后遍歷所有的頻點(diǎn),因此算法需要循環(huán)計(jì)算ML次,可知當(dāng)頻點(diǎn)和相位區(qū)間設(shè)置越密集,算法復(fù)雜度就會(huì)越高,遍歷完頻點(diǎn)后,找出最大值即為估計(jì)的頻偏。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于改進(jìn)算法的調(diào)制信號(hào)的載波頻率估計(jì)[J]. 趙穎. 電子設(shè)計(jì)工程. 2016(06)
[2]采用紋理特征的跳頻信號(hào)盲檢測(cè)算法[J]. 呂晨杰,王斌. 信號(hào)處理. 2015(04)
[3]形態(tài)學(xué)濾波與組合時(shí)頻分布跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)[J]. 趙方超,蔣建中,郭軍利,陳正虎. 太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2013(06)
[4]一種突發(fā)直擴(kuò)信號(hào)盲檢測(cè)算法[J]. 劉萬賢,彭華. 信息工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[5]一種基于STFT的跳頻參數(shù)估計(jì)新方法[J]. 秦永利,呂明. 電子科技. 2013(11)
[6]一種組合時(shí)頻分布在跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)中的應(yīng)用[J]. 馮濤,袁超偉. 西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[7]基于延遲相乘和能量累積的DSSS信號(hào)參數(shù)估計(jì)算法[J]. 熊輝,王鷹,張穎光,常琳. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2010(10)
[8]突發(fā)信號(hào)盲存在性檢測(cè)的兩種算法[J]. 隋丹,葛臨東. 信號(hào)處理. 2008(05)
[9]一種新的基于能量檢測(cè)的突發(fā)信號(hào)存在性檢測(cè)算法[J]. 隋丹,葛臨東,屈丹. 信號(hào)處理. 2008(04)
[10]BP算法改進(jìn)的研究[J]. 陸瓊瑜,童學(xué)鋒. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2007(03)
碩士論文
[1]直接序列擴(kuò)頻信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)及DSP實(shí)現(xiàn)[D]. 萬方鵬.哈爾濱工程大學(xué) 2019
[2]非平穩(wěn)無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 吳定馨.電子科技大學(xué) 2017
[3]分布式協(xié)同信號(hào)參數(shù)估計(jì)與盲識(shí)別技術(shù)研究[D]. 周超.電子科技大學(xué) 2016
本文編號(hào):3366661
【文章來源】:電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:90 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
基于功率譜的頻偏估計(jì)流程框圖
電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16圖2-9基于改進(jìn)二次方譜的頻偏估計(jì)流程框圖在實(shí)際工程中,為了進(jìn)一步提高估計(jì)性能,一般會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分段處理;诟倪M(jìn)的二次方譜頻偏估計(jì)算法流程如圖2-9所示,圖中M表示分段數(shù);趫D2-9給出的改進(jìn)的二次方譜頻偏估計(jì)流程的基礎(chǔ)上,本文給出改進(jìn)的多次方譜的頻偏估計(jì)流程如圖2-10所示。二次方譜估計(jì)四次方譜估計(jì)八次方譜估計(jì)譜線是否存在?N譜線是否存在?結(jié)束開始輸入信號(hào)輸出頻率NYY譜線是否存在?Y圖2-10基于改進(jìn)多次方譜的頻偏估計(jì)流程圖2.3.1.3基于星座相位標(biāo)記的頻偏估計(jì)基于功率譜和基于多次方譜的頻偏估計(jì)都是在采樣級(jí)進(jìn)行估計(jì),但基于功率譜的頻偏估計(jì)精度不高,基于多次方譜的頻偏估計(jì)算法無法估計(jì)32QAM調(diào)制信號(hào),因此下面給出一種在符號(hào)級(jí)進(jìn)行精確估計(jì)的基于星座相位標(biāo)記(ConstellationPhaseSignature,CPS)的頻偏估計(jì)算法[2]。在無信道衰減和定時(shí)誤差的理想環(huán)境下,簡化(2-2)可以得到符號(hào)級(jí)的信號(hào)的表達(dá)為:02,0,1,,1csijfTnjnrnsnnsennN+=+=+=(2-21)該算法有效的前提是需要保證21/csfT,其余參數(shù)見非擴(kuò)頻信號(hào)模型。計(jì)算信號(hào)的四次方后,信號(hào)sn可表示為:()()()()004424444arg244csincijfTtjnjsijftjnsnsesee++==(2-22)
第二章非擴(kuò)頻通信信號(hào)偵收算法設(shè)計(jì)17這里arg表示取復(fù)數(shù)的相位,當(dāng)我們對(duì)信號(hào)的四次方譜乘上頻率4mf有:()44arg4024(),1,2,inmcsjsijffTnmnYnseemM+==(2-23)當(dāng)mcf=f時(shí),mYn的相位分布只與調(diào)制方式i有關(guān)。將相位2分為L份得:()()22,1,0,1,,1kLIkkkLLL=+=(2-24)由于每個(gè)符號(hào)都存在一個(gè)相位值,為了統(tǒng)計(jì)符號(hào)相位的分布,先確定符號(hào)是否落入某一相位區(qū)間,具體定義函數(shù)如下:()1arg()()0kkmLmYnIdn=其他(2-25)下面給出判決的方法,定義累積方程為:()()1,01NkmkmLnCPSYndnN==(2-26)由公式(2-26)可知:當(dāng)mcf=f時(shí),相位分布存在明顯峰值,當(dāng)頻率不等時(shí),相位均勻分布,因此可以通過此來確定頻偏的頻率。m,kCPS的頻率相位譜如圖2-11所示,仿真參數(shù)如表2-4,可見給定得頻率mf越接近于cf,m,kCPS譜峰值越明顯。這里用四階矩計(jì)算m,kCPS的峰值:14,01LmmkkCPSLCPS==(2-27)計(jì)算不同頻率mf下的mCPS,取最大值對(duì)應(yīng)的頻率即為估計(jì)頻偏。圖2-11基于CPS的頻率相位譜圖(SNR=20dB)為了更好的理解基于星座相位的頻偏估計(jì)算法,圖2-12給出了詳細(xì)的算法流程圖。由圖可見,算法首先假設(shè)信號(hào)的頻偏在一定范圍內(nèi),然后等間距設(shè)置頻點(diǎn),先遍歷單個(gè)頻點(diǎn)的不同相位區(qū)間的統(tǒng)計(jì),然后遍歷所有的頻點(diǎn),因此算法需要循環(huán)計(jì)算ML次,可知當(dāng)頻點(diǎn)和相位區(qū)間設(shè)置越密集,算法復(fù)雜度就會(huì)越高,遍歷完頻點(diǎn)后,找出最大值即為估計(jì)的頻偏。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于改進(jìn)算法的調(diào)制信號(hào)的載波頻率估計(jì)[J]. 趙穎. 電子設(shè)計(jì)工程. 2016(06)
[2]采用紋理特征的跳頻信號(hào)盲檢測(cè)算法[J]. 呂晨杰,王斌. 信號(hào)處理. 2015(04)
[3]形態(tài)學(xué)濾波與組合時(shí)頻分布跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)[J]. 趙方超,蔣建中,郭軍利,陳正虎. 太赫茲科學(xué)與電子信息學(xué)報(bào). 2013(06)
[4]一種突發(fā)直擴(kuò)信號(hào)盲檢測(cè)算法[J]. 劉萬賢,彭華. 信息工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(06)
[5]一種基于STFT的跳頻參數(shù)估計(jì)新方法[J]. 秦永利,呂明. 電子科技. 2013(11)
[6]一種組合時(shí)頻分布在跳頻信號(hào)參數(shù)估計(jì)中的應(yīng)用[J]. 馮濤,袁超偉. 西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(06)
[7]基于延遲相乘和能量累積的DSSS信號(hào)參數(shù)估計(jì)算法[J]. 熊輝,王鷹,張穎光,常琳. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2010(10)
[8]突發(fā)信號(hào)盲存在性檢測(cè)的兩種算法[J]. 隋丹,葛臨東. 信號(hào)處理. 2008(05)
[9]一種新的基于能量檢測(cè)的突發(fā)信號(hào)存在性檢測(cè)算法[J]. 隋丹,葛臨東,屈丹. 信號(hào)處理. 2008(04)
[10]BP算法改進(jìn)的研究[J]. 陸瓊瑜,童學(xué)鋒. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2007(03)
碩士論文
[1]直接序列擴(kuò)頻信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)及DSP實(shí)現(xiàn)[D]. 萬方鵬.哈爾濱工程大學(xué) 2019
[2]非平穩(wěn)無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 吳定馨.電子科技大學(xué) 2017
[3]分布式協(xié)同信號(hào)參數(shù)估計(jì)與盲識(shí)別技術(shù)研究[D]. 周超.電子科技大學(xué) 2016
本文編號(hào):3366661
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