寬帶無線信號偵測中的動態(tài)信道化技術研究.pdf

1、網(wǎng)絡電磁空間(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。現(xiàn)代電磁通訊環(huán)境日趨復雜，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)字接收機提出了越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。信道化技術，是軟件無線

2、電系統(tǒng)以及寬帶數(shù)字接收機中的一項關鍵技術，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的寬帶數(shù)字接收機具有動態(tài)范圍大、瞬時頻帶寬、能夠處理多個同時到達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)信道化技術進行研究，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)信道化技術實現(xiàn)方法?，F(xiàn)有的信道化技術大多針對已知信

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上，提出了一種基于子帶頻譜檢測的動態(tài)信道化技術實現(xiàn)方法。設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)此設計綜合濾波器組重構子信道，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)信道化技術實現(xiàn)方法。為實現(xiàn)信道最小保護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)驗值設計分析濾波器組，根據(jù)分析濾波器組的子帶頻譜檢測結果計算子信道數(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計是否合理。該方法的計算復雜度相對較高，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構的動態(tài)信道化技術實現(xiàn)方法。信道化技術從結構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)，但重構誤差較大，重構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。為克服以上兩種結構的不足，本文提出了一種新型的混合結構的動態(tài)信道化處理方法，由間接型結構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)設計相應的非均勻濾波器組用于實現(xiàn)信道化處理。當接收信號中的子信道狀態(tài)發(fā)生變化時，只需根據(jù)子帶頻譜檢測結果，重新設

6、計非均勻濾波器組，從而實現(xiàn)動態(tài)信道化處理。
　　(4)對基于信息論準則和基于蓋氏圓的信道數(shù)估計方法進行了改進。信道數(shù)估計方法是基于信道數(shù)估計的動態(tài)信道化處理結構的基礎。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)準則和AIC(Akaike Information Criteria)準則計，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)境下不能準確估計信源數(shù)的問題，提出了采用對角加載技術優(yōu)化信號協(xié)方差矩陣特征值進而改善算法性能；針對GDE方法在低信噪比時性能不佳的問題，采用jackknife技術對GDE方法進行了改進。
　　(5)對現(xiàn)有基于特征值的子帶頻譜檢測方法進行了改進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