寬帶無線信號偵測中的動態(tài)信道化技術(shù)研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)電磁空間(Cyberspace)，又稱網(wǎng)電空間，是繼陸、海、空、天戰(zhàn)場之后新的國際戰(zhàn)場，網(wǎng)電空間戰(zhàn)包括網(wǎng)電態(tài)勢感知、網(wǎng)電維護(hù)和防御、網(wǎng)電攻擊、網(wǎng)電支持等環(huán)節(jié)。信息偵測是實現(xiàn)網(wǎng)電態(tài)勢感知的重要手段，而無線信號偵測是信息偵測中的重要組成部分?，F(xiàn)代電磁通訊環(huán)境日趨復(fù)雜，偵測信號帶寬內(nèi)的通常包含多個子信道，且子信道的狀態(tài)，如中心頻率、帶寬、信道數(shù)等，常常會在接收過程中動態(tài)變化，這對寬帶數(shù)字接收機(jī)提出了越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。信道化技術(shù)，是軟件無線

2、電系統(tǒng)以及寬帶數(shù)字接收機(jī)中的一項關(guān)鍵技術(shù)，用于分離包含在接收信號帶寬內(nèi)的單個或多個相互獨立的子信道信號?；谛诺阑夹g(shù)的寬帶數(shù)字接收機(jī)具有動態(tài)范圍大、瞬時頻帶寬、能夠處理多個同時到達(dá)信號以及截獲概率高等優(yōu)點，可實現(xiàn)無線偵測信號的寬帶接收、窄帶處理。
　　本文針對無線信號偵測中的動態(tài)信道化技術(shù)進(jìn)行研究，主要完成工作以及創(chuàng)新有以下幾點：
　　(1)提出了一種基于子帶頻譜檢測的動態(tài)信道化技術(shù)實現(xiàn)方法。現(xiàn)有的信道化技術(shù)大多針對已知信

3、號先驗信息的情況，或者僅能用于協(xié)作通信條件，無法滿足無線信號偵測的需求。為實現(xiàn)無線信號的動態(tài)信道化處理，在已有研究成果的基礎(chǔ)上，提出了一種基于子帶頻譜檢測的動態(tài)信道化技術(shù)實現(xiàn)方法。設(shè)計分析濾波器組將接收信號劃分為多個子帶，通過子帶頻譜檢測方法確定接收信號頻譜在子帶中的分布，并據(jù)此設(shè)計綜合濾波器組重構(gòu)子信道，實現(xiàn)動態(tài)信道化處理。
　　(2)提出了一種基于信道數(shù)估計的動態(tài)信道化技術(shù)實現(xiàn)方法。為實現(xiàn)信道最小保護(hù)間隔未知情況下的信道化處理

4、，一方面通過信源數(shù)估計算法得到接收信號中包含的子信道數(shù)，另一方面采用子帶數(shù)目的經(jīng)驗值設(shè)計分析濾波器組，根據(jù)分析濾波器組的子帶頻譜檢測結(jié)果計算子信道數(shù)的另一估計值，將上述兩個子信道數(shù)的估計值比較即可判斷分析濾波器組的設(shè)計是否合理。該方法的計算復(fù)雜度相對較高，但不需要接收信號的任何先驗信息，可實現(xiàn)無線信號偵測的盲信道化處理。
　　(3)提出了一種新型混合機(jī)構(gòu)的動態(tài)信道化技術(shù)實現(xiàn)方法。信道化技術(shù)從結(jié)構(gòu)可分為間接型和直接型兩種，間接型計算

5、簡單容易實現(xiàn)，但重構(gòu)誤差較大，重構(gòu)后的通帶平坦度難以保證；直接型雖然能克服間接型的缺點，但是需要接收信號的子信道頻譜分布信息。為克服以上兩種結(jié)構(gòu)的不足，本文提出了一種新型的混合結(jié)構(gòu)的動態(tài)信道化處理方法，由間接型結(jié)構(gòu)獲取接收信號的頻譜分布信息，再采用系數(shù)抽取法(coefficient decimation method,CDM)設(shè)計相應(yīng)的非均勻濾波器組用于實現(xiàn)信道化處理。當(dāng)接收信號中的子信道狀態(tài)發(fā)生變化時，只需根據(jù)子帶頻譜檢測結(jié)果，重新設(shè)

6、計非均勻濾波器組，從而實現(xiàn)動態(tài)信道化處理。
　　(4)對基于信息論準(zhǔn)則和基于蓋氏圓的信道數(shù)估計方法進(jìn)行了改進(jìn)。信道數(shù)估計方法是基于信道數(shù)估計的動態(tài)信道化處理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。由于每個獨立的子信道通常包含一個獨立的信源，借鑒陣列信號處理中基于信息論的最小描述字長(minimum description length,MDL)準(zhǔn)則和AIC(Akaike Information Criteria)準(zhǔn)則計，以及基于蓋氏圓(Gerschgorin

7、’s disk estimation,GDE)的信源數(shù)估計方法實現(xiàn)子信道數(shù)估計。針對基于信息論的信源數(shù)估計方法在有色噪聲環(huán)境下不能準(zhǔn)確估計信源數(shù)的問題，提出了采用對角加載技術(shù)優(yōu)化信號協(xié)方差矩陣特征值進(jìn)而改善算法性能；針對GDE方法在低信噪比時性能不佳的問題，采用jackknife技術(shù)對GDE方法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　(5)對現(xiàn)有基于特征值的子帶頻譜檢測方法進(jìn)行了改進(jìn)并提出了一種基于特征子空間劃分的子帶頻譜檢測方法。對均勻濾波器組的輸出