基于数字信号特征提取的测频方法研究

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1、第２８卷第５期航天电子对抗５７欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟基于数字信号特征提取的测频方法研究曹颖（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄０５００８１）摘要：传统的幂次谱特征能简便有效地提取信号特征并测量参数，但在样本数较少、信噪比较低的情况下，特征就变得不明显了。利用最佳采样点再进行幂次的非线性运算，能够完成特征提取及载频的精确测量。经仿真实验和实际工程验证，在信噪比不大于１０ｄＢ、样本数不大于１０００个符号时，该

2、方法切实、有效。关键词：低信噪比；特征分析；载频估计；最佳采样中图分类号：ＴＮ９７５文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｓｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎＣａｏＹｉｎｇ（Ｔｈｅ５４ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒｕｍｃａｎｅｘｔｒａｃｔｆｅａｔｕｒｅａｎｄｅｓｔｉｍａｔｅｐａ

3、ｒａｍｅｔｅｒｓ．ＢｕｔｉｔｃａｎｎｏｔｂｅｃｏｍｅｅｖｉｄｅｎｔｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｌｏｗｅｒＳＮＲａｎｄｌｅｓｓｎｕｍｂｅｒｏｆｓｙｍｂｏｌｓ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｂｅｓｔｓａｍｐｌｅ，ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｏｅｘｔｒａｃｔｆｅａｔｕｒｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＷｈｅｎＳＮＲｉｓｎｏｔｌｏｗｅｒｔｈａｎ１０ｄＢａｎｄｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｓｙｍｂｏｌｓ

4、ｉｓｆｅｗｔｈａｎ１０００，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｉｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗｉｔｈｌｏｗｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｎｄｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗＳＮＲ；ｆｅａｔｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｅｓｔｉｍａｔｅｃａｒｒｉｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｔｈｅｂｅｓｔｓａｍｐｌｅ完成实际复杂环境中信号特征提取及参数估计。０引言１载波频率测量方法在非合作通信系统中，如通信信号侦察、频谱监测等，接收信号的调制参数、通信信道条件、接收信

5、号的１．１利用频谱带宽中心测频大致信噪比范围等都是未知的。截获方若要正确接收使用Ｗｅｌｃｈ修正平均周期图法（Ｗｅｌｃｈ的ＦＦＴ）信号，必须首先从观测数据中，判断出调制方式，估计估计功率谱Ｐ（ｆ），然后对功率谱密度进行积分，得到［１］出相应的调制参数。数字调制信号的调制参数包功率分布函数，可以使用求图形拐点的方法求起止频括：载波频率、符号速率、信噪比、数字脉冲成型滤波器率ｆｌ、ｆｈ，从而得到信号带宽ｆｈ－ｆｌ，计算出信号的中滚降系数等。环境的影响带来了信号信噪比的下降，心频率（ｆｈ＋ｆｌ）／２。以及

6、信号的畸变，使得特征提取及参数估计更为困难。或对数据Ｘ（ｉ），ｉ＝０，１，２，…，Ｎ－１，求其ＦＦＴ变因此必须选用较为合理的算法，实现在较低信噪比的［３］换得到Ｘ（ｆ），信号载波频率可以按下式计算：情况下，较短时间内完成特征提取和参数估计［２］。Ｎ／２Ｎ／２＾ｉＸｉ（）２／Ｘ（ｉ）２）（ｆ／Ｎ）（１）ｆｃ＝（∑∑ｓ基于幂次谱特征能够简便有效地提取ＢＰＳＫ、ｉ０ｉ０ＱＰＳＫ、ＯＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、ＭＳＫ的特征，具有较１．２利用特征谱线测频强的稳健性，同时该特征包含了信号调制参数信息。采用

7、幂次法提取ＰＳＫ信号（包括ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、［４］但在较低信噪比、样本数也较少的情况下，谱线特征不８ＰＳＫ）特征谱线。ＢＰＳＫ信号平方后在二倍载频处明显。本文通过提取最佳采样点，特征就凸现出来，能产生一个单谱线。ＱＰＳＫ、ＯＱＰＳＫ信号四次方后在四［５］倍载频处产生一个单谱线。对于８ＰＳＫ信号，八次方谱在八倍载频处有相对很强的分量。ＱＡＭ类信号收稿日期：２０１２－０５－２９；２０１２－０８－３１修回。作者简介：曹颖（１９８０－），女，工程师，硕士，主要研究方向为电子为ＱＰＳＫ信号的叠加，４次方谱

8、中也存在谱线特征，对抗中的信号处理。ＭＳＫ信号平方谱中存在两根单谱线的特征。通过检５８航天电子对抗２０１２（５）测这类谱线特征，区分调制样式。通过倍频后对单谱线的测量得到信号载频，倍频处单谱线对应的频率为载频的倍数。可以使用增加ＦＦＴ点数提高谱线分辨率，从而提高测频精度。对于ＭＳＫ信号，平方谱中存在两根单谱线，两谱线对应频率中心即为信号载频。［６］此外，还可利用采样ＺｏｏｍＦＦ