改进的跳频信号检测及参数估计技术

摘要

跳频通信作为扩频通信中最为常用的手段之一，在通信领域得到了广泛应用，尤其在军事通信领域发挥了巨大潜力。其低功率发射特性以及伪随机序列控制的频率跳变，使跳频通信具有了低截获概率、抗定频干扰等能力。跳频通信在军事通信中的广泛使用，给通信对抗带来了严峻的挑战。如何检测跳频信号的存在，如何对跳频信号的参数进行估计等难题也随之而来。为了解决这两个问题，本文重点研究了跳频信号的盲检测及参数估计技术。
　　论文首先阐述了跳频通信系统的基本原理，并对估计算法中涉及的主要参数做了简要说明。同时深入研究了在非平稳信号处理领域常用的频谱感知、时频分析等技术，为后续算法设计提供理论基础。
　　然后，针对跳频信号的检测，本文首先探讨了基于多跳自相关算法的跳频信号检测方案，并对该方案进行仿真，评估其算法性能。而后结合频谱感知技术原理，提出了一种新型的基于功率谱对消的跳频信号检测算法，以弥补传统的功率谱对消检测方案在算法通用性、实用性等方面的不足。与现有的基于自相关和能量检测的算法相比，该算法无需对跳频信号的跳频周期、跳频图案、频率跳变时刻等参数作任何假设，并构造了一个确定阈值的判决参数，以满足不同信号条件下的检测。利用该检测方案，在大幅降低算法运算复杂度的前提下，可实现对跳频信号、定频信号、高斯白噪声信号的同步检测。通过大量仿真，证明该算法相比自相关检测算法具有更好的鲁棒性以及更少的计算量。
　　最后，以传统的基于时频分析的跳频信号参数估计方法为基础，针对其固定窗函数对接收跳频信号存在限制的缺点，设计了一种自适应窗函数的时频分析方法。采用自适应窗结构后，针对不同跳频信号，系统首先对信号进行一定预处理，估计适合该跳频信号的窗函数宽度。然后，通过对时频矩阵的相关处理实现了跳频参数的估计，并探讨了对其估计性能进行优化的可能性。同时，通过MATLAB仿真，深入分析了短时傅里叶变换和平滑伪魏格纳维尔分布两种时频分析方法在跳频信号参数估计方面的优缺点，为实际工程在时频分析方案的选择上提供了相应的理论基础。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.3 论文主要内容及结构安排

第2章 跳频信号处理及其关键技术

2.1 跳频通信概述

2.2 伪随机序列

2.3 跳频通信系统主要参数

2.4 频谱感知技术

2.5 时频分析

2.6 本章小结

第3章 跳频信号的检测

3.1 基于多跳自相关算法的跳频信号检测

3.2 基于功率谱对消算法的跳频信号检测

3.3 算法比较及仿真分析

3.4 本章小结

第4章 基于时频分析的跳频信号参数估计

4.1 时频分析方法概述

4.2 基于时频分布矩阵的跳频信号参数估计

4.3 实验仿真与结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢