HF/VHF通信信号分析关键技术研究与实现

论文摘要

随着通信技术的发展,高频/甚高频(HF/VHF)通信中出现了许多新的调制技术和体制,如复合调制技术和多音并行体制,使得该频段无线电监测与信号分析变得更加困难。本文从非协作通信的角度研究了乘性复合调制信号和多音并行信号的调制识别及参数估计问题,并在一个通用的信号处理平台上完成了相关算法的系统实现。主要内容如下:1、通过仿真Watterson短波信道模型,分析了信道中多径效应、多普勒频移和多普勒扩展等复杂时变因素对信号及现有某些调制识别算法的影响,为后续信号调制分析算法的选取和改进奠定了基础。2、从乘性复合调制原理和数学模型入手,分析了数字载波的调制方式和码元速率等参数对乘性复合调制信号的影响;通过推导乘性复合调制信号的外层调制特征,提出了两个反映乘性复合调制特性的参数,实现了乘性复合调制信号与非乘性复合调制信号的区分;提取了基于循环平稳的信号非线性变换离散谱线特征,实现了乘性复合调制信号的类内区分;最后设计并实现了基于判决树策略的分类器,完成了乘性复合调制信号的在线分类。仿真结果表明本文提取的特征有着良好的抗多径衰落等性能,较好的实现了信道复杂时变因素影响下的信号分类识别。3、依据乘性复合调制信号数字载波的特点,改进了基于频域质心的信号载频估计算法,实现了乘性复合调制信号载波频率的精确估计。依据循环平稳理论,总结分析了基于信号非线性变换的码元速率估计方法,推导得出了乘性复合调制信号码元速率与非线性变换特征谱线的对应关系,通过提取上述离散谱线位置完成了乘性复合调制信号码元速率的快速、准确估计。4、研究了HF/VHF频段内多音并行信号的参数估计问题。通过推导分析得出了多音并行信号功率谱密度在一定情况下会呈现余弦函数形状的特性,采用倒频谱分析的方法,实现了对该频段内几种多音并行信号子载波个数的估计。5、在上述研究工作的基础上,初步构建了相关系统,测试表明系统性能良好,文中研究的算法能够较好地完成实际HF/VHF信道环境下的通信信号分析。

论文目录

• 表目录
• 图目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 HF/VHF 通信新体制方面
• 1.2.2 信号调制分析方面
• 1.3 本文主要研究内容及思路
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 信道特性分析
• 2.1 Watterson 模型仿真
• 2.1.1 Watterson 信道模型
• 2.1.2 Watterson 模型仿真
• 2.2 复杂时变因素对信号传输影响的仿真与分析
• 2.2.1 多径效应
• 2.2.2 多普勒频移
• 2.2.3 多普勒扩展
• 2.2.4 综合仿真分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 乘性复合调制信号识别
• 3.1 乘性复合调制原理及实验仿真
• 3.1.1 复合调制概念及原理
• 3.1.2 乘性复合调制原理及数学模型
• 3.1.3 信号仿真
• 3.2 复合调制信号特征参数提取
• 3.2.1 常用分类特征参数
• 3.2.2 乘性复合调制信号特征提取
• 3.3 乘性复合调制信号分类器设计及性能仿真
• 3.3.1 调制识别分类器设计
• 3.3.2 算法仿真及性能分析
• 3.4 采用高效数字载波调制的乘性复合信号分析
• 3.4.1 数字调幅广播系统
• 3.4.2 AM-EBPSK 复合调制信号
• 3.5 本章小结
• 第四章 乘性复合调制信号参数估计
• 4.1 信号载波频率估计
• 4.1.1 常用载频估计算法
• 4.1.2 改进的乘性复合调制信号载频估计算法
• 4.2 数字载波信号码元速率估计
• 4.2.1 基于信号瞬时幅度谱的码元速率估计
• 4.2.2 基于信号高次方变换的码元速率估计
• 4.3 本章小结
• 第五章 多音并行信号参数估计
• 5.1 多音并行信号
• 5.1.1 多音并行调制信号模型
• 5.1.2 多音并行信号功率谱分析
• 5.2 多音并行信号子载波个数估计
• 5.2.1 倒频谱分析
• 5.2.2 子载波个数估计
• 5.3 本章小结
• 第六章 系统实现及性能测试
• 6.1 系统实现
• 6.2 系统性能测试
• 6.3 本章小结
• 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