基于时频分析的跳频信号欠定盲分离算法研究

摘要

跳频通信是最常用的扩频通信方式之一，以其低截获概率、抗干扰性能好、组网能力强、保密性高等特点，在军事通信领域和民用通信领域中被广泛应用。由于跳频信号是典型的非平稳信号，需要采用非平稳信号处理方法进行分析，因此本文提出一种基于时频分析的跳频信号欠定盲源分离算法进行研究。
　　本论文主要内容如下:
　　首先，针对跳频通信系统的基本理论进行简要描述;根据跳频信号的特点，对几种常用的时频分析方法进行理论介绍和时频图对比仿真分析;以盲源分离理论为基础，确定跳频信号欠定盲源分离的混合模型，并分别对几种常用的混合矩阵估计算法和源信号分离方法进行介绍。
　　其次，由于复杂电磁环境中夹杂着大量噪声点，采用一种自适应时频域支撑点阈值设定的方法，从而剔除低能量噪点的干扰;通过Davies-Bouldin Index准则结合K-均值算法对聚类分析得到的时频点进行筛选，并通过单源点检测标准对单源点提取精度不佳的问题进行改善;通过时频单源点构建时频比矩阵对混合矩阵列矢量进行估计，从而得到欠定盲源分离混合矩阵的估计值。仿真实验验证了改进算法对欠定盲源分离混合矩阵具有较好的估计性能，算法改进的效果也比较明显。
　　最后，针对跳频信号载波频率不断跳变的情况，在不同时间段内的短时傅里叶变换窗函数中，通过判断频率聚类数的不同，确定跳频信号载波频率跳变点的时刻及位置，结合构建的时频比矩阵及入射角对盲源分离算法中的顺序不确定性进行改进，从而实现时变混合矩阵估计;通过子空间投影算法实现对多跳频信号进行分离，通过对分离信号中离散噪点的进一步剔除，从而达到更好的分离效果。仿真实验可得，改进的算法对多跳频信号分离的可行性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景与意义

1．2国内外研究现状

1．2．1时频分析在跳频侦察中的发展现状

1．2．2欠定盲源分离的研究历史及发展现状

1．3论文主要工作及内容安排

第2章跳频通信及欠定盲源分离基本理论

2．1跳频通信基本理论

2．1．1跳频信号数学模型

2．1．2跳频系统的技术指标

2．1．3跳频通信系统的组网方式

2．2时频分析方法研究

2．2．1线性时频分析

2．2．2二次型时频分布

2．3欠定盲分离基本理论

2．3．1盲源分离的分类方式

2．3．2盲源分离的理论方法

2．4本章小结

第3章欠定盲分离混合矩阵估计

3．1欠定盲源分离模型及假设条件

3．1．1跳频信号盲分离模型

3．1．2欠定盲源分离假设条件

3．2基于单源点聚类的混合矩阵估计

3．2．1单源点时频比估计混合矩阵原理

3．2．2基于聚类筛选的单源检测

3．2．3混合矩阵估计算法具体步骤

3．3混合矩阵估计仿真实验与分析

3．3．1混合矩阵估计性能评价准则

3．3．2混合矩阵估计算法仿真分析

3．4本章小结

第4章跳频源信号分离与恢复

4．1跳频信号频率跳变点检测

4．1．1时频域跳变点检测

4．1．2混合矩阵列矢量重排

4．1．3时变混合矩阵估计具体步骤

4．2跳频源信号时频域分离与时域恢复

4．2．1源信号时频域子空间投影分离

4．2．2时频域去噪及源信号时域恢复

4．2．3源信号分离及恢复算法具体步骤

4．3跳频源信号分离仿真实验与分析

4．3．1源信号分离性能评价准则

4．3．2跳频源信号分离算法仿真分析

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果

致谢