宽带信号侦察中的动态信道化技术

论文摘要

信道化技术是宽带信号侦察中的关键技术之一,用于提取包含在接收带宽内的多个子带信号。为满足多体制、多标准通信的要求,软件无线电系统的中频带宽内通常包含有多个不同带宽、频带非均匀分布的子带信号,并且子带信号的个数和带宽等参数还可能在接收过程中发生变化。本文在子带信号参数未知的条件下对动态信道化方法进行了深入研究。论文工作是作者所在实验室承担的某大型预研项目的重要组成部分。本文主要研究内容如下:对宽带信号进行频谱检测。通过对信号分段后加窗重叠求功率谱,并用曲线拟合的方法消除了宽带内不同频率噪声能量变化的影响。提出了一种变步长差分搜索的方法,结合信噪比门限,较精确地估计出了每一个子带信号的频带分布。完全重构滤波器组是信道化的基础。本文提出了使用过渡带具有平方根余弦滚降特性的原型滤波器设计完全重构滤波器组的方法,并采用二阶锥规划(SOCP)算法进行原型滤波器的求解。使用这种原型滤波器,可以更好的满足设计完全重构滤波器组所需的幅度平坦性条件,从而设计出具有低重构误差的滤波器组。为适应子带信号在接收过程中发生变化的情况,研究了对子带非均匀分布的宽带信号进行动态信道化处理的结构。通过频谱检测确定分析滤波器组的通道数,用分析滤波器组将宽带信号均匀分割,再根据子带信号的分布状态设计重构滤波器组,将子带信号所在的相邻通道进行重构,恢复出子带信号。在子带信号状态发生变化时改变分析滤波器组和重构滤波器组的通道数,按新的状态进行信道化,从而实现动态的信道化处理。为了进一步对信道化输出的信号进行分析和处理,需要进行采样率转换。针对信道化输出信号的特点提出一种基于因子分解的任意倍采样率转换方案,并采用分级结构实现。该方案的实现复杂度低并且各级结构稳定,适合对信道化输出信号进行采样率转换。另外提出了一种与信道化结构相结合的近似处理方案,该方案具有更小的运算量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 滤波器组技术
• 1.2.2 信道化技术
• 1.2.3 采样率转换技术
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 各章内容安排
• 第二章 频谱检测技术
• 2.1 引言
• 2.2 基于能量检测法的频谱检测
• 2.2.1 信号的功率谱
• 2.2.2 窗口重叠率对检测性能的影响
• 2.2.3 能量门限法进行频谱检测
• 2.3 变步长差分搜索法进行频谱检测
• 2.4 小结
• 第三章 完全重构调制滤波器组的设计
• 3.1 引言
• 3.2 调制滤波器组的两种形式
• 3.3 完全重构余弦调制滤波器组的设计
• 3.4 SOCP 法设计原型滤波器
• 3.5 余弦调制滤波器组的设计步骤和设计实例
• 3.6 小结
• 第四章 动态信道化方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 信道化技术
• 4.3 子带非均匀分布的信道化方法
• 4.4 动态信道化的实现
• 4.5 与现有方法的比较
• 4.6 仿真实例
• 4.7 小结
• 第五章 分数倍采样率转换方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 整数倍采样率转换
• 5.2.1 抽取中的几个问题
• 5.2.2 半带滤波器
• 5.2.3 CIC 滤波器
• 5.3 分数倍采样率转换
• 5.3.1 一般结构
• 5.3.2 多相结构
• 5.3.3 Farrow 结构及改进形式
• 5.4 分级实现分数倍采样率转换
• 5.4.1 任意转换因子的分解
• 5.4.2 分级实现中各抽取级的设计
• 5.4.3 与现有分解方式的比较
• 5.5 结合信道化结构的采样率转换
• 5.6 仿真分析
• 5.7 小结
• 结束语
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢