直接序列扩频信号检测与参数估计方法研究

论文摘要

扩频通信是为了对抗传统干扰而引入的一种全新抗干扰通信体制,它具有伪噪声的特点,通常隐蔽在背景噪声中传播。常规的侦察手段至少需要有6dB以上的信噪比,才能将淹没在噪声里且功率谱密度很低的直接序列扩频信号提取出来。为了适应未来战争对电子侦察技术的需要,进一步研究低信噪比下直接序列扩频信号参数估计方法具有重要的现实意义。由于直接序列扩频信号具有循环平稳特性,可以通过循环谱分析来发掘信号的周期循环特性。本文在简要介绍循环谱理论的基础上,提出了一种改进的直扩信号循环谱分析算法,重点研究直扩信号载波频率和伪码速率估计两方面内容。该算法利用直扩信号循环频率域所表现的特征进行参数估计,具体实现方案为:对预采样得到的有限时间数据进行时域处理,以降低数据量,提高运算效率;根据预处理后的数据,从循环谱密度物理意义入手,进行循环谱密度估计;采用分段加窗平滑方法,降低噪声对循环谱密度的影响,使信号循环频率域特征谱线更显著,更易于检测,最终达到提高参数估计信噪比容限的目的。本文仿真实验部分证明了该算法的有效性,在相同指标下,参数估计信噪比容限较传统算法可以提高2~3个dB,具有较大应用价值。为了验证算法,并提供现实的BPSK调制的直接序列扩频信号,本文最后提出基于DSP的硬件平台设计,包括多参数可调扩频信号源和信号检测电路两部分内容,分别给出了硬件方案和相应的软件流程。本文所进行的研究工作,验证了循环谱分析技术的有效性,从而为直扩信号的检测与参数估计提供了一种有效、使用的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 直扩信号检测与参数估计方法研究现状
• 1.3 本文的主要工作和内容安排
• 第2章 循环平稳理论基础
• 2.1 周期平稳随机过程
• 2.1.1 周期和几乎周期函数
• 2.1.2 循环平稳随机过程的定义及研究方法
• 2.2 循环谱理论
• 2.2.1 循环自相关函数
• 2.2.2 循环谱密度
• 2.2.3 滤波对循环谱密度的影响
• 2.2.4 波形相乘对循环谱密度的影响
• 2.3 循环谱密度估计算法
• 2.4 几种典型通信信号的循环谱密度函数
• 2.4.1 AM 信号的循环谱密度函数
• 2.4.2 PAM 信号的循环谱密度函数
• 2.4.3 DS 信号的循环谱密度函数
• 2.5 循环谱分析方法的优点
• 2.6 扩频通信系统简述
• 2.6.1 直接序列扩频通信系统组成
• 2.6.2 直接序列扩频信号模型
• 2.6.3 直接序列扩频系统特点
• 2.7 本章小结
• 第3章 基于循环谱的直扩信号检测与估计
• 3.1 直扩信号循环谱分析
• 3.1.1 直扩信号存在性检测
• 3.1.2 载频估计原理
• 3.1.3 伪码速率估计原理
• 3.2 改进的直扩信号循环谱密度算法
• 3.2.1 循环谱密度估计的两种表达式
• 3.2.2 频域平滑法估计谱密度
• 3.2.3 时域预处理
• 3.2.4 循环谱密度表征信息
• 3.2.5 改进算法的性能分析
• 3.2.6 算法的数字实现方案
• 3.3 算法仿真与性能分析
• 3.3.1 仿真框架及仿真参数设置
• 3.3.2 仿真结果及性能分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 循环谱分析的DSP 设计方案
• 4.1 发射部分硬件方案
• 4.1.1 发射电路原理
• 4.1.2 发射电路软件设计
• 4.2 检测部分硬件方案
• 4.2.1 检测电路原理
• 4.2.2 检测电路软件设计
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢