基于MWC的数字接收机结构以及信号检测方法的研究

摘要

随着被动雷达、电子侦察等这样的宽带系统的带宽越来越大，如果依据现有的奈奎斯特采样原理对信号进行采集，则越大的信号带宽不仅意味着会产生海量的采样数据，还会对数据的存储和后续数据处理系统带来很大压力。对于这一问题的解决，压缩采样理论的提出给出了一条新的道路。
　　对于如何使用压缩采样理论对信号进行亚奈奎斯特采样，模拟信息转换器（AIC）和调制宽带转换器（MWC）结构先后被提出。本文首先根据压缩采样理论，结合了调制宽带转换器和多相滤波的信道化结构，提出了一种新的数字信号接收机结构。该结构由数字混频模块、前置低通滤波器模块、抽取器模块、信道化滤波器模块、信道选择模块共5个模块组成。按奈奎斯特采样得到的输入信号的离散序列和伪随机二值的Bernoulli序列经数字混频模块后，其频谱变为以原频谱周期移位的线性组合，同时其组合频谱为等间隔分布；混频后信号经前置低通滤波器得到所需要的R路子带信号；再采用信道化滤波器模块实现对频谱等间隔分布的R路信号的信道化处理；最后利用信道选择模块从M路中选取R路子带信号作为压缩采样的观测采样数据；从而实现压缩采样。
　　从当前研究压缩采样的文献来看，对采样后的数据进行精确重构依然是学者们研究的重点。然而在实际的雷达信号处理中，获得信号的目的并不完全是要恢复出原始的信号，有时只是为了得到观测目标的某些有用的信息而已。因此，本文所要讨论的问题是利用调制宽带转换器完成对宽带稀疏信号进行检测。在此提出一种利用MWC压缩采样结构构建检测模型及其在该结构下对压缩采样检测方法的研究与实现。该方法应用其MWC结构对信号进行采样，得到采样数据矩阵，计算采样数据协方差矩阵并进行特征值分解，得到其特征值后进一步进行归一化处理，利用特征值在不同情况下的分布情况构造信号检测的判定准则，完成对信号的检测。仿真结果表明了在低信噪比情况下依据少量数据进行信号检测的有效性。
　　超宽带信号（UWB）具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力以及能提供数厘米的定位精度等诸多优点，能够极大的满足军事通信保密以及安全方面的要求。所以对UWB信号的检测问题的研究将具有十分重要的意义。本文依据调制宽带转换器采样结构，提出了通过对采样序列能量的检测，从而判断UWB信号存在与否。通过与传统的能量检测方法相比，本方法在低信噪比下依然具有较好的检测性能。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文主要研究内容以及章节安排

第2章 压缩采样理论基础

2.1压缩采样理论概述

2.2信号的稀疏表示

2.3测量矩阵的设计

2.4信号的重构

2.5恢复算法仿真

2.6本章小结

第3章 基于MWC的数字接收机结构

3.1接收机设计综述

3.2调制宽带转换器（MWC）采样结构

3.3数字信道化结构

3.4基于MWC的压缩采样宽带数字接收机结构

3.5本章小结

第4章 基于MWC结构的压缩采样信号检测

4.1基于MWC结构的压缩采样信号特征值得检测方法

4.2基于最小二乘原理的压缩采样信号检测方法

4.3本章小结

第5章 基于MWC的超宽带信号检测

5.1超宽带信号简述

5.2超宽带信号特征分析

5.3超宽带雷达信号的检测

5.4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