通信对抗原理第4章 通信侦察系统的信号处理

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
第4章 通信侦察系统的信号处理
求解x1(t)和x2(t)的互相关函数 R x 1 x 2() E x 1 (t)x 2(t)，
对互相关函数Rx1x2 ()作傅立叶变换，得到互功率谱 Sx1x2 () ，
而按照前面的分析，有 Sx1x2()Ss()
利用互相关估计得到的功率谱进行频率估计，可以有效地 抑制窄带噪声，比直接用瞬时频率估计频率受噪声的影响小，
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
第4章 通信侦察系统的信号处理
第4章 通信侦察系统的信号处理
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
第4章 通信侦察系统的信号处理
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
第4章 通信侦察系统的信号处理
第4章 通信侦察系统的信号处理
第4章 通信侦察系统的信号处理
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
f (t) d(t)
(4.2-1)
dt
则在数字域瞬时频率f(n)与瞬时相位φ(n)序列的关系为
f(n)(n) 2T(n1)
(4.2-2)
用了两者不相关的性质。
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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
Rn
( ) 0, 0 10/Δfn
0
(4.2-13)
其中,Δfn是窄带噪声的带宽；τ0是窄带噪声的相关时间。因此， 接收信号的相关函数可以表示为
Rx(τ)=Rs(τ),τ>τ0
(4.2-14)
f
1f
ff//22x2dx1/2
f
23
(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)
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然后估计其中心频率：
4.平方法测频 对于相位调制类的MPSK信号，当信息码元等概分布时， 其发送信号中不包含载波频率分量。因此，对于这类信号，在 进行载波频率估计前，需要进行平方(或高次方)变换，恢复信
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:
利用信号的相关函数的上述性质，从接收信号x(t)截取两
段不相重叠的信号x1(t)和x2(t):
x1(t)=x(t),0≤t≤T1 x2(t)=x(t－T0),T0≤t≤T1+T0,T1<T0 (4.2-15) 其中,T1是x1(t)和x2(t)的持续时间，T0是信号x2(t)的延迟时间， 并且T0>τ0
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的测频精度为
f fs N
(4.3-7)
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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 f ，最小测频误差为0。如果测频误差
在
－
f 2
, f 2
2 内均匀分布，则测频精度(均方误差)为
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C(n 1) 2 若(n) (n 1)
C(n) C(n 1) 2 若(n) (n 1)
C(n)
其他
(4.2-3)
(n)(n)＋C(n) Δ(n来自百度文库(n)－(n－1)
(4.2-4)
可得信号的瞬时频率为
f (n) Δ(n)
(4.2-5)
2πT
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
ˆf
1
N1
f (n)
N1 n1
(4.2-6)
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其中,N为输出的采样点数。输入信号的频率 ˆfk ˆf fL ，fL
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
2.FFT法测频
N s / 2 k
X
(k )
2
ˆf 0
k 1
Ns/2 X (k ) 2
k 1
(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。
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3. 通信信号受到信道噪声、多径衰落和接收机内部噪声的影
响，都不同程度地叠加了噪声。因此，通信侦察系统接收到的
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