跳频信号的盲检和参数盲估计.pdfVIP

中国科学扳术大学博士论爻 摘要 摘 要 扩频通信已在民删领域中得到广泛应用，而其固有的低截获概率、抗干扰能力强、必威体育官网网址 性强等优点，使它在军事通信领域中也有广泛的应用埔％频通信是扩频通信的主要类型之一。 是一种常魁的军事抗干扰遂信方式。 民用通信通常是在通信双方已知通信协议和参数的情况下进行的，属于协作式通信 (Cooperative (Noncooperalive 检测信号、估计信号参数、分离信号、干扰其通信、监昕通信内容、甚至发送欺骗信息。在 这个过程中，信号的盲检测和参数盲估计扮演了一个重要的角色，它是实现分离、干扰、监 听、欺骗的基础。奎窒篡空堑窭蘧叛f旦2篮墨鳇直焦型塑囊塑直篮鲢画塾，即：在缺少足 够的先验信息的条件r，估计信道中FH信号的个数及各自的参数集，包括跳周期(跳速的 倒数)、跳时(第一跳的出现时刻)、到达方向(DOA)和频率集。 研究FH信号的盲检测和参数盲估计在军事通信对抗中具有重大意义，在技术上也很富 有挑战性。比如：l、FH信号载频随机跳变的特性使得对它们的检测和参数估计比对一般的 定频信号困难得多：2、当信道中的噪声和干扰比较密集和强烈时，要达到较理想的性能相 当困难；3、实际中存在FH信号频段和接收机频段部分重叠的情况，称为部分带宽截获， 这增加了检测和估计的难度；4、如果FH信号对应的基带信号是以单边带(SSB)方式调制的 语音信号(这在短波波段很常见)，由于人的发音时断时续，导致接收机收到的能量时有时无， 进一步增加了分析难度；等等。 对FH信号的检测和参数估计已经有了不少方法．这些方法大体上可分为基于单天线接 收和基于多天线(天线阵)接收两大类。多数基于单天线接收的方法假设已知FH信号的全部 或部分基本参数(跳速、频率集、甚至跳时)，这使它们在实际的通信对抗环境中的应用受到 很大的限制：基于阵列信号处理的方法由于充分利用了信号的空间特征结构．具有较好的检 测和估计性能，但大都只考虑在单跳内具有单一频率的FH信号(穆为缝FH信号)，且计算 量过大。 本文首先指明了FH信号盲检测和参数盲估计的研究价值与难点所在。分类回顾了FH 信号的检测黎f参数估计等领域的现有技术，并与本文提出的方法进行了比较：然后针对单天 线接收情况，提出了一个完整的基于时频图的接收处理模型，详细描述了其中各模块的处理 流程和设计^!l想。为主要模块提供了较为详尽的理论分析，井通过仿真实验对理论进行了验 证。该模型无需知道FH信号的参数，而且适用范围不限丁纯FH信号，计算量亦可满足实 用要求。在这个适用丁挚天线接收机的模型盼基础之上，本文进一步提出了一个逢用于多大 线接收系统的接收处理模型，详细描述了其中备模块的处理过程和设计思想，为其中关键性 筒DOA估计模块提供了理论分析。最后，对这些模型进行了详细的仿真，评估了主要模块 的处理效果，验证了模型的可行性和有效性，并指出一些进一步研究的方向。 本文的土要贡献如1F： ● 提出了，种新的对FH信号进行盲检测和参数盲估计的技术路线：采用模式识别的原理， 将从时颁图中分割出来的hop作为聚类对象．为hop提供各类特征参数．通过在hop 特征空间中聚类完成FH信号的盲检测，而FH信号的参数可以由属于某子类的所有hop 中国科学技术人学博士论史 摘璺 的特祉参数求得。基于该技术路线，分别提出了适用于单天线接收机和多天线接收机的 FH信号盲检铡}lI参数盲估计模型。 · 推导出cell信号检凛8概率和虚警概率的数学表达式。由丁使用了自适应策略，即使是盎 较低信媒比且存在干扰的环境下，也具有良好的信号检铡性能。 ● 提出了一种hop生成算法。该算法能够部分缓解由信号捅警导致的hop断裂等问题。 · 分析了信号检测虚警和潺警对hop生成的影响，推导出用于计算单一真实hop对驻留时 间直方幽平均贡献的SAHADTA算法。 · 提出了一种多尺度hop生成策略，推导出尺度变换后的信号检测概率和虚警概率。该策 略对不同驻臀时间的hop使用不同的时闻尺度交换因子，提高了hop生成算法对不同驻 留时间hop的生成性能。 · 针对多天线系统．提出了一种在频域中估计hop的DOA参数的方法．给