多载波混合信号检测识别和分离技术研究

摘要

随着信息技术的发展和正交频分复用技术（OFDM）的广泛应用，多载波混合信号产生的影响正日益显现，尤其在信息侦察、频谱检测等非合作领域表现得更为突出，它不仅影响信号的接收质量，而且还制约相关技术的应用。鉴于此，本文首次对多载波混合信号处理中的一些关键技术展开探索，重点研究了多载波混合信号检测识别技术、参数估计技术、多通道盲源分离技术以及单通道盲源分离技术，并提出了一种新的基于基带混合信号波形的抗截获无线通信机制。本文的主要内容和贡献包括：
　　1.推导了多载波混合信号的检测识别算法，它是多载波混合信号处理面临的第一个问题，不同种类的多载波混合信号对应的后续处理算法不尽相同。为此，本文将多载波混合信号中的一个信号作为目标OFDM信号的干扰信号，分别利用高阶累积量和谱特征实现单载波干扰信号和多载波干扰信号的区分与识别，为后续处理提供决策依据。
　　2.证明了 OFDM+OFDM混合信号的循环平稳特性，在此基础之上分别讨论了高阶循环累积量和循环自相关函数在多载波混合信号参数估计中的应用，并结合平方谱特征准确地实现了多载波混合信号中各个OFDM信号分量的符号速率、频偏、子载波数以及时延等参数的估计。此外，本文还推导了多载波混合信号参数估计的克拉美罗界。
　　3.构建了一种基于重构抵消的双通道盲源分离算法，分析了该算法具体的应用场景，详细讨论了该算法中天线间的数据交互方案，并介绍了两种重构抵消算法：基于参数跟踪的重构抵消算法和基于自适应滤波重构抵消算法。此外，本文还定量分析了影响重构抵消性能的因素，并讨论了抵消性能对目标OFDM信号的影响。
　　4.提出了一种新的且复杂度低的单通道盲源分离算法，它将 Gibbs采样理论和QRD-M分解算法应用到混合信号分离中，并详细讨论了该算法在单载波混合信号和多载波混合信号中的实现原理和方法。与现有单通道盲源分离算法相比，本文提出的单通道盲源分离算法不仅保持了良好的分离性能，而且还极大的降低了计算复杂度。
　　5.设计了一种基带混合信号波形，它同时兼顾了频谱效率和抗截获性能的要求。此时，基带混合信号被考虑作为传输信号，并且信号间仅保留时延差异。与现有抗截获的混合信号通信机制相比，基于基带混合信号波形的通信机制不仅提升了通信的抗截获能力，尤其增加了抗多天线截获能力，而且还保持了非常高效的频谱效率。

目录

声明

缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 多载波混合信号盲检测识别算法

2.1 多载波混合信号的数学模型

2.2 基于高阶累积量的单载波载波干扰信号盲检测识别

2.3 基于谱特征的多载波载波干扰信号盲检测识别

2.4 本章小结

第三章 基于循环平稳的多载波混合信号参数估计算法

3.1 多载波混合信号循环平稳特性分析

3.2 基于高阶循环累积量的符号速率、频偏与子载波数盲估计

3.3 基于循环自相关函数的时延估计

3.4 本章小结

第四章 基于重构抵消的双通道盲源分离算法

4.1 基于重构抵消的双通道盲源分离算法的提出

4.2 双通道盲源分离数据交互技术

4.3 双通道盲源分离重构抵消算法

4.4 本章小结

第五章 低复杂度的Gibbs单通道盲源分离算法

5.1 单载波混合信号Gibbs单通道盲源分离算法

5.2 多载波混合信号Gibbs单通道盲源分离算法

5.3 本章小结

第六章 抗截获基带混合信号波形设计

6.1 引言

6.2 基带混合信号波形产生原理

6.3 基带混合信号波形性能分析比较

6.4 性能仿真与分析

6.5 本章小结

第七章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间取得的成果