连续相位调制信号的循环平稳特性及被动检测技术研究

论文摘要

随着通信技术的发展，通信的体制及调制样式愈来愈丰富，信号频谱越来越密集，这无论是对于军事通信中的信息侦察，还是民用通信中的频谱管理都提出了严峻的挑战。在军事通信中，为了解调出敌方的信号以达到更有效的监视、跟踪、威胁识别、甚至干扰的目的，首先必须检测出信号并准确的估计接收信号的参数以实现信号的盲解调；在民用通信中，通信管理部门为了更好的实现频谱资源的管理以达到准确的确认合法信号和监视非法通信，同样需要对接收信号进行检测、参数估计并准确识别。本论文所研究的内容属于通信对抗中的通信侦察范围，其目的是在没有或少有先验信息的情况下如何有效地检测信号并对确认的信号进行参数估计，从而为侦察方的后续处理服务。本文主要研究了两类数字通信信号的检测及参数估计—连续相位调制信号(Cominuous Phase Modulation Signal，简称CPM)和多进制相移键控(MPSK)信号。 循环平稳特性是大多数人为调制信号的一个重要特征，利用循环平稳理论进行信号处理比利用传统方法进行信号处理具有更优越的性能。自上世纪八十年代以来，有较多的学者研究了通信信号的循环平稳特性，然而对CPM信号的循环平稳性却较少有人研究，本文作者在前人工作的基础上，对CPM信号的循环平稳特性进行了深入研究，并利用这种特性对该类信号的被动检测及盲参数估计技术进行了探讨。其主要工作可概括如下： 1 对循环平稳理论及应用进行了比较完整的综述，包括循环平稳理论的起源、数学表述、应用领域、计算方法以及实现等。 2 通过研究CPM信号模型，对这类信号的自相关函数和功率谱密度函数的计算进行了详细地归纳和整理，并对这类非线性调制信号的线性化表示—Laurent分解方法进行了深入研究，提出一种利用欧拉公式和三角恒等变换将CPM信号表示成PAM迭加的更直接的推导方法。 3 推导并深入研究了不同调制指数情况下全响应CPM信号的循环谱表达式，根据解析结果，将通常情况下双频率平面(f，α)上的三维循环谱幅度切换到二维平面上，全面剖析了循环频率α与调制指数h、载频f_c、码元宽度T、峰值频偏f_d之间的关系。 4 推导并深入研究了不同调制指数情况下部分响应CPM信号的循环谱表

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 通信侦察在军事领域的应用
• 1.1.2 通信侦察在非军事领域的应用
• 1.2 本论文研究的信号类型及其在通信对抗中的应用
• 1.2.1 连续相位调制通信信号的对抗
• 1.2.2 MPSK信号在通信对抗中的应用
• 1.3 非合作通信中的信号检测和参数估计研究现状
• 1.4 本文的主要内容及贡献
• 第二章 循环平稳的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 集总平均框架下的周期平稳（非平稳）过程
• 2.2.1 周期平稳过程的谱表示
• 2.2.2 周期平稳过程的统计参数分析
• 2.3 分时概率分布框架下的循环平稳过程
• 2.3.1 分时概率分布
• 2.3.2 二阶循环平稳理论的统计参数分析
• 2.3.3 循环谱密度函数估计的离散化表示
• 2.4 带通信号的循环谱与其对应复包络循环谱的关系
• 2.5 循环谱的计算方法
• 2.5.1 线性周期时变变换
• 2.5.2 基于随机矩阵方法计算线性数字调制信号的循环谱
• 2.6 小结
• 第三章 连续相位调制信号模型及线性表示
• 3.1 引言
• 3.2 连续相位调制信号模型
• 3.3 CPM信号的自相关和功率谱密度分析
• 3.4 CPM信号的线性近似（Laurent表示）
• 3.5 小结
• 第四章 全响应CPM信号的循环平稳特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 二进制全响应CPM基带信号的循环谱
• 4.3 全响应CPFSK带通信号的循环谱
• 4.3.1 调制指数为整数
• 4.3.2 调制指数为半整数
• 4.3.3 调制指数为其它情况
• 4.4 频率响应函数为其它脉冲时二进制CPM信号的二阶循环谱
• 4.5 CPFSK信号与传统MFSK信号循环平稳特性的比较
• 4.6 小结
• 第五章 部分响应CPM信号的循环平稳特性分析
• 5.1 引言
• 5.2 部分响应连续相位调制信号的基带循环平稳特性分析
• 5.3 部分响应CPM带通信号的循环平稳特性分析
• 5.3.1 调制指数为偶整数
• 5.3.2 调制指数为奇整数
• 5.3.3 调制指数为半整数
• 5.3.4 调制指数任意的情况
• 5.4 脉冲相关长度和频率响应函数的形状对循环谱的影响
• 5.4.1 脉冲相关长度的影响
• 5.4.2 频率响应脉冲函数形式的影响
• 5.5 小结
• 第六章 连续相位调制信号的检测及参数估计
• 6.1 引言
• 6.2 加性高斯白噪声背景下未知参数信号的检测方法
• 6.3 加性高斯白噪声背景下CPM信号的检测方法
• 6.4 性能评估及仿真结果
• 6.4.1 性能评估方法
• 6.4.2 仿真结果
• 6.5 CPM信号参数的循环平稳估计
• 6.6 小结
• 第七章 MPSK信号的载频与码片时宽估计
• 7.1 引言
• 7.2 MPSK信号模型及循环谱密度表达式
• 7.2.1 MPSK信号模型及表示
• 7.2.2 MPSK信号的循环谱
• 7.3 MPSK信号的载频及码元宽度估计方法
• 7.4 仿真结果
• 7.5 小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者撰写的学术论文
• 个人简历