數(shù)字中頻接收機關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于現(xiàn)代電子接收設(shè)備正處于越來越惡劣的電磁環(huán)境中，對接收系統(tǒng)的抗干擾性能提出了更高要求，所以對于抗干擾能力和靈活性較差的模擬接收系統(tǒng)來說已變得越來越不能適應(yīng)。20世紀(jì)80年代后，為充分利用可靠性高、抗干擾能力和靈活性強的數(shù)字處理技術(shù)，模擬接收系統(tǒng)逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展。而從90年代開始，提出了軟件無線電概念。但由于受到模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理等技術(shù)發(fā)展水平限制，研究數(shù)字中頻接收機成了一種折衷方案。因此，研制高效的遙測數(shù)字接收機對于完成遙測

2、通信接收系統(tǒng)數(shù)字化改造，提高遙測通信接收系統(tǒng)性能，實現(xiàn)最終軟件無線電接收系統(tǒng)具有重要意義。
　　現(xiàn)有遙測通信接收系統(tǒng)存在以下問題：多種型號并存，且彼此不兼容；接收設(shè)備體積較大，不利于野外靈活作業(yè)；各種型號接收設(shè)備參數(shù)不同，在已知信號參數(shù)前提下進行接收；接收設(shè)備的升級換代需要更換硬件設(shè)備，周期長，成本高。解決上述問題的唯一技術(shù)途徑就是在軟件無線電技術(shù)基礎(chǔ)上研制能夠自動識別遙測信號的調(diào)制制式和調(diào)制參數(shù)，并可以實現(xiàn)多種調(diào)制制式解調(diào)的新型

3、遙測通信接收設(shè)備。即使用數(shù)字化技術(shù)、軟件無線電技術(shù)、片上系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場可編程技術(shù)、動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)構(gòu)建具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用遙測平臺，實現(xiàn)新一代遙測系統(tǒng)的一體化、智能化設(shè)計。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的快速發(fā)展，實現(xiàn)這種設(shè)備是可行的。
　　為此本課題將研究的重點放在數(shù)字化接收的關(guān)鍵技術(shù)上，即通過對遙測系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制制式自動識別技術(shù)、數(shù)字調(diào)制的調(diào)制參數(shù)估計技術(shù)、數(shù)字調(diào)制信號的信噪比估計技術(shù)等進行深入研究，構(gòu)建一個能實現(xiàn)各種型號兼容

4、的遙測通用接收系統(tǒng)。
　　首先，為了實現(xiàn)遙測數(shù)字接收機的多制式解調(diào)，需對接收到的不同制式調(diào)制信號進行調(diào)制方式的自動識別。本文先深入研究了文獻中提出的各種調(diào)制識別方法，提出了一種基于決策樹的識別算法。與傳統(tǒng)識別算法相比，本文提出的算法識別率更高，且算法復(fù)雜度更小，有較好應(yīng)用價值。通過對基于小波變換的自動識別技術(shù)進行研究，提出一種利用小波變換幅度、頻率和相位信息來進行數(shù)字遙測通信調(diào)制類型分類的方法。仿真結(jié)果表明，在高斯噪聲信道環(huán)境下，

5、在信噪比較低情況下仍可獲得較高識別率。
　　其次，為了在未知調(diào)制載波參數(shù)條件下接收遙測數(shù)字調(diào)制信號，考慮到實際工程應(yīng)用，本文提出兩種針對實信號并且適合硬件實現(xiàn)的短數(shù)據(jù)快速載波頻率估計算法，即基于擴展的PRONY的載波頻率估計算法和基于線性擬合的載波頻率估計算法。仿真結(jié)果表明，在同等條件下，線性擬合頻率估計算法有相對較好的頻率估計性能，但從硬件實時實現(xiàn)角度來說，基于改進的擴展Prony頻率估計算法有較小的運算量，實時性較好。

6、　　為了在未知碼速率參數(shù)條件下接收遙測數(shù)字調(diào)制信號，提出利用最佳尺度因子信號作為特征信號的基于Haar小波的碼速率估計算法。與傳統(tǒng)算法相比，其具有更好抗噪效果和精度，采樣率可任意選擇，不用設(shè)定門限，消除了門限的影響。另外還提出一種基于模板匹配的碼速率估計算法，該方法估計精度較高，無需先驗知識，運算量介于常規(guī)延遲相乘法和周期相關(guān)法之間。
　　然后，為了實現(xiàn)極化分集接收，本文對信噪比估計技術(shù)進行了深入研究，提出兩種不需要輔助數(shù)據(jù)的信噪

7、比估計算法。一種是改進的MDL-SVD算法，此算法不依賴于接收信號調(diào)制制式。仿真結(jié)果表明，在AWGN信道中能對信噪比進行精確估計。另外一種是基于吉布斯抽樣的信噪比估計算法。該算法不需先驗知識，只需較短數(shù)據(jù)就可實現(xiàn)信噪比估計。仿真結(jié)果表明，在AWGN信道中的性能優(yōu)于傳統(tǒng)算法。
　　最后，在對傳統(tǒng)極化分集合并方案進行分析基礎(chǔ)上，提出一種改進型合并方案，與傳統(tǒng)雙環(huán)鎖相結(jié)構(gòu)相比，實現(xiàn)更簡單，控制更方便。在現(xiàn)有器件條件基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)一個