现代功率谱估计算法在无线电干扰信号检测中的研究与应用

摘要

频谱资源是一项十分稀缺的资源，在仅有的频率带宽内，无线电管理部门已经规划各种业务使用的频率。但是，在无线电业务的正常使用中经常会遇到干扰信号，这些干扰信号的存在对无线电业务造成了巨大的影响，其中非法电台的存在对无线电业务的干扰尤为严重。为了排除干扰信号保证无线电业务的正常、安全运行，需要对频谱资源进行监测。由于无线传输的开放性以及无线信号传输过程中的复杂性，在频谱监测中经常会遇到干扰信号与被干扰信号的频点十分接近，或者幅度较小的干扰信号，这些都对频谱资源监测工作的取证造成了很大的难度。
　　对频谱资源进行监测时使用的接收机以及上位机软件的性能决定了监测质量，目前在上位机中进行谱估计的算法普遍都为经典算法，经典算法虽然计算速度快，计算过程简单，但是在最小分辨率上还是受限于原始信号长度。同时由于对原始数据进行了截取，所以不可避免的使用了矩形窗，对最后信号的分辨率也会有一定的影响。使用现代功率谱估计算法进行谱估计时，最终的分辨率可以不由原始信号长度所决定，由于采用了外推等方法，可以在相同的长度的信号的情况下获得更高的分辨精度。
　　本文在已有的软硬件基础上，首先对平稳信号和信号的统计特征进行了学习，随后着重研究了几种谱估计方法，同时提出了一种改进的多帧统计谱方法。接下来对各种方法进行了在LabWind ows/CVI平台以及MATLAB平台的仿真实验，最后在将算法移植到已有的平台并在真实环境中进行了测试。
　　通过仿真可知，使用AR估计的方法的确可以获得分辨率更高的谱，但是原始信号底噪幅度不能过高，否则会出现伪峰，同时使用AR法时计算时间会比较长，在实际应用中很难实现实时监测。而在使用Welch法以及改进的多帧统计谱法时，虽然估计谱的效果不如AR法那么好，但是这两种方法对原始信号要求低，计算速度快，是更加均衡的谱估计算法。
　　将算法移植到已有的软件及硬件平台后，通过真实环境测试可知，在使用Welch和改进的多帧统计谱法时都能很有效的提高谱的方差特性以及分辨率，但是需要注意的是，在频谱的跨距较窄时往往能够对微小信号获得更好的分辨效果，同时在使用改进的多帧统计谱法时在频域处理会比在时域处理获得更好的效果。

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1 绪论

1. 1 背景及意义

1. 2 发展历程及国内外研究现状

1. 3 论文研究的主要内容和组织结构

2 干扰信号检测理论介绍

2. 1 平稳随机信号

2. 2 经典功率谱信号

2. 3 参数模型功率谱估计

2. 4 多帧统计谱估计

2. 5 本章小结

3 干扰信号检测方法仿真研究

3. 1 仿真的软件平台

3. 2 底噪的降低

3. 3 Welch功率估计方法

3.4 AR功率估计方法

3. 5 改进的多帧统计谱法

3. 6 本章小结

4 真实环境实时检测测试

4. 1 硬件平台介绍

4. 2 软件平台介绍

4. 3 算法的移植

4. 4 各个方法真实环境实时检测

4. 5 本章小结

结论

致谢

参考文献