通信对抗原理第4章通信侦察系统的信号处理

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1、第4章通信侦察系统的信号处理4.1概述4.2通信信号参数的测量分析4.3通信信号调制类型识别4.4通信信号解调习题4.1概述通信侦察系统信号处理的任务是，在一个由多种信号构成的复杂和多变的信号环境中，从其中分选和分离多个通信信号，测量和分析各个通信信号的基本参数，识别通信信号的调制类型和网台属性，并进一步对信号进行解调处理，监听或者获取它所传输的信息作为通信情报。通信信号的分选和分离、参数的测量分析是通信侦察预处理的功能。在通信侦察系统瞬时带宽内，一般存在多个通信信号。预处理的任务之一是将多个重叠在一起的通信信号分离出来，这称为通信信号的分选或者分离。通信信号的分选和

2、分离通常是一种盲分离，因为落在瞬时带宽内的通信信号的参数是未知的，这是通信信号分选的基本特点。通信侦察系统首先对信号进行粗的频率分析，如采用窄带接收机、信道化接收机、DFT/FFT分析等方法，粗略地分析和估计信号的中心频率和带宽，对多个信号进行分离，然后才能测量信号的各种参数，最后实现调制分类和识别等信号处理任务。这是因为大多数通信信号参数测量分析的方法都是在单个通信信号的条件下才能有效地发挥作用，也就是说，在进行参数测量分析时，分析带宽内最好只有一个通信信号。通信信号分选和分离的任务通常是在接收机中完成，如窄带接收机、信道化接收机，在完成信号载波频率粗分选测量的同时，也

3、完成了信号分离的任务。而对于宽带搜索接收机，通常采用DFT/FFT分析或者其他分选方法实现信号分离的任务。信号参数分选测量是信号调制分类识别的基础，信号参数分选测量的精度会直接影响调制分类识别的可靠性和准确性。例如，载波频率估计不准确，调制分类和识别的准确性就会下降，后续解调器的性能也会受到影响。4.2通信信号参数的测量分析通信信号的调制样式多，不同的调制样式有不同的调制参数。对模拟调幅(AM)信号，它的主要参数有载波频率、信号电平、带宽、调幅度等；对于模拟调频(FM)信号，除了载波频率、信号电平、带宽外，其调制参数还包括最大频偏、调频指数等；对于数字通信信号，除了

4、载波频率、信号电平、带宽等通用参数外，还有码元速率、符号速率等基本参数。4.2.1通信信号的载频测量分析不管是宽带数字接收机，还是数字信道化接收机，其输出还需要后续的测频处理，才能得到信号的精确频率，这就是测频算法需要完成的任务。1.一阶差分法测频模拟信号的瞬时频率f(t)与瞬时相位φ(t)的关系为(4.2-1)则在数字域瞬时频率f(n)与瞬时相位φ(n)序列的关系为(4.2-2)式中,T为采样时间间隔;相位差Δφ(n)=φ(n)－φ(n－1)。上式表明，在数字域频率和相位的关系是简单的一阶差分关系。这样我们利用瞬时相位进行一阶差分，就可以得到瞬时频率值。但是，由于

5、正弦周期信号的瞬时相位被限定在［－π,π］之间，因此会造成相位差的不连续性，出现相位模糊现象。用下面的两个式子来解模糊:(4.2-3)(4.2-4)可得信号的瞬时频率为(4.2-5)由于一阶相位差分法测频对于噪声影响比较敏感，需要取多点平均，则输出信号的频率估计为(4.2-6)其中,N为输出的采样点数。输入信号的频率　　　　　　，fL为本振频率。一阶相位差分法的特点是运算量小、速度快、简单，特别适合于实时处理系统。但是它对噪声比较敏感，只适合于信噪比较高的场合。2.FFT法测频信号的频率可以利用FFT粗测，也可以精测。设FFT长度为N，采样频率为fs，则FFT的测频

6、精度为(4.3-7)采用FFT测频时，测频误差与信号频率有关，其最大测频误差为FFT的分辨率　　，最小测频误差为0。如果测频误差在　　　　　内均匀分布，则测频精度(均方误差)为(4.2-8)利用FFT测频时，为了得到较高的测频精度，需要增加FFT的长度来保证。因此，精确的测频会延长处理的时间。对信号的采样序列x(n)进行FFT，得到它的频谱序列为X(k)=FFT{x(n)}(4.2-9)然后估计其中心频率：(4.2-10)频域估计方法适合于对称谱的情况，如AM/DSB、FM、FSK、ASK、PSK等大多数通信信号。3.互相关法测频通信信号受到信道噪声、多径衰落和接收

7、机内部噪声的影响，都不同程度地叠加了噪声。因此，通信侦察系统接收到的是有噪声的信号，但是大部分噪声与信号是统计不相关的。设接收的信号为x(t)=s(t)+n(t)(4.2-11)其中，s(t)为通信信号；n(t)为窄带平稳随机噪声。s(t)与n(t)在任意时刻不相关。接收信号的相关函数为Rx(τ)=E{x(t)x(t+τ)}=Rs(τ)+Rn(τ)(4.2-12)其中,Rs(τ)和Rn(τ)分别是信号和噪声的相关函数，并且已经利用了两者不相关的性质。由于n(t)为窄带平稳随机噪声，因此其相关函数具有以下性质(4