电磁频谱监测对于无线电频率管理、电子对抗等领域具有重要意义。频谱监测能够实现各种无线信号的调制识别、参数估计及辐射源定位等功能,参数估计是实现电磁频谱监测的关键技术手段。网络化频谱监测是电磁频谱监测的发展趋势,而在网络化频谱监测中,监测节点主要存在存储和运算能力有限、抗噪声能力不佳等问题。循环谱具有抗噪声能力强,包含信号特征丰富的特点,有利于特征参数的提取。
论文结合网络化电磁频谱监测的实际应用需求,重点研究了基于循环谱的典型通信信号(2ASK、BPSK、QPSK、8PSK、MSK和16QAM信号)的载频和符号速率估计算法,论文的主要工作包括以下几个方面:
1、针对频谱监测节点存储能力有限的实际情况,对循环谱估计中的频域平滑法进行了研究,并分析了离散频域平滑循环周期图单一截面对参数估计的影响,由此给出一种基于频域平滑循环周期图的相邻f截面搜索算法。该方法能在数据有限条件下充分利用离散频域平滑循环周期图两相邻f截面上的信息,有利于准确地提取信号特征参数。
2、研究了相邻f截面搜索算法在载频和符号速率估计中的应用。结合相邻截面搜索算法,给出2ASK、BPSK和MSK信号基于频域平滑相邻f截面搜索的载频估计算法以及2ASK、BPSK、QPSK,8PSK、MSK和16QAM信号基于频域平滑相邻f截面搜索的符号速率估计算法,仿真结果表明相邻截面搜索算法与单一截面搜索法相比有效地提高了参数估计的精度。针对MPSK( M≥4)信号不能直接通过循环谱f截面进行载频估计的问题,给出了一种平方律-循环谱法,仿真结果表明该算法能有效提高MPSK( M≥4)信号的载频估计性能。
3、针对监测节点接收到的信号大多数为经过脉冲成型滤波的信号的实际情况。研究了谱相干函数在符号速率估计中的应用,给出了2ASK、BPSK、QPSK,8PSK、MSK和16QAM信号基于谱相干函数的符号速率估计算法,并与基于循环谱的符号速率估计算法进行了仿真对比。仿真分析表明基于循环谱的符号速率估计算法在信噪比较低时估计性能优于基于谱相干函数的符号速率估计算法;当信噪比满足一定条件后,基于谱相干函数的符号速率估计算法性能优于前者。
4、在频谱监测节点的硬件平台上完成了参数估计模块的DSP实现及调试,结果表明所设计的参数估计模块能够较好地完成信号的载频和符号速率的提取,且估计精度满足系统设计的需求。
