跳频信号的参数估计和调制识别

跳频信号参数盲估计算法研究及实现跳频通信是扩频通信中抗干扰能力很强的一项技术,相对于其它通信抗干扰技术,跳频通信有着不可比拟的优势。

因此在通信、指挥、控制和情报系统中发挥着重要的作用。

在电子对抗领域,开展对跳频通信对抗的研究,寻求截获、识别跳频信号的方法,是当前紧迫而困难的任务。

目前,已有不少人在这一领域作了许多有益的探索,提出了不少跳频参数估计算法,主要有建立在傅立叶变换的基础之上的FFT算法,Morlet小波算法,WVD算法,用自相关法估计跳频信号跳周期和跳变时刻等等。

然而,这些方法都只能对部分跳频参数作出估计,尚无法做到真正的盲估计。

本文在分析现有各种跳频信号参数估计方法基础上,提出了一种采用FFT与Morlet小波变换复合的快速算法来估计未知跳频信号参数的方法,该方法可以在不需要知道信号任何先验参数的情况下,估计出跳频信号的跳周期,跳变时刻和跳频频率等参数,相比现有算法,在实时性、估计精度和抗信噪比能力方面都有显著的提升。

第一章介绍军事领域中跳频电台的概况,提出了跳频通信对抗的迫切性,然后简要介绍了本文的主要工作。

第二章介绍跳频通信系统的结构、特点,技术指标及数学模型。

第三章介绍跳频信号的参数估计,包括估计信号的跳周期(Hopdu ration),跳变时刻(Hoptim ing)和跳频图案(即跳频频率)等参数的一些基本方法,包括STFT-FFT算法,WVD-SPWVD算法和Morlet小波变换分析算法。

第四章通过对对第三章分析的三种基本算法进行系统比较,在相同测试条件下总结其优劣特性,采用STFT-FFT算法和Morlet小波变换分析算法为基础,进行优化组合提出一种复合快速算法,并设计一套方案将其应用于跳频信号的干扰。

第五章通过对复合快速算法的改进,基于已有的硬件平台进行了改进的设想,并从理论上分析改进方案的可行性并得出结论。

国家无线电监测中心 国家无线电频谱管理中心数字信号调制参数测量与调制类型识别方法国家无线电监测中心 国家无线电频谱管理中心II 目录1.范围 ...................................................................... 1 2.术语、定义和缩略语 (1)2.1术语和定义 ........................................................... 1 2.2缩略语 ............................................................... 1 3.调制参数及调制类型范围 .. (1)3.1数字信号调制参数范围 ................................................. 1 3.2数字信号调制类型范围 ................................................. 2 4.信号采集和预处理 .. (3)4.1信号采集 (4)4.2信号预处理 (4)5.信号参数测量方法 (5)5.1波特率估计方法 ....................................................... 5 5.2载波频率估计方法 ..................................................... 8 5.3频率间隔估计方法 ..................................................... 9 6.信号调制类型识别方法 (10)6.1类间识别 ............................................................ 10 6.2单载波线性调制数字信号类内识别方法 .................................. 11 6.3单载波FSK 信号类内识别方法 .......................................... 13 6.4多载波信号调制类型识别方法 .......................................... 14 附录 A (15)国家无线电监测中心 国家无线电频谱管理中心1数字信号调制参数测量与调制类型识别方法1.范围本规范规定了典型数字信号调制参数测量及调制类型识别的原理性方法，同时规定了信号采集、预处理等辅助环节的处理准则和方法。

基于时频分析的跳频信号参数估计一、跳频通信系统的原理跳频技术是扩频技术的一种，是80年代以来出现的一种快速自动变换频率的新颖通信方式，用简单的术语表达就是“多频、选码、频移键控”，即用伪码序列构成跳频指令来控制频率合成器，并在多个频率中进行选择的频移键控。

其主要特点是能在高速连续改变频率的过程中实施通信，使敌方难以对无线电通信信号进行检测分析、识别与干扰。

跳频系统的简单原理图如图1.1所示：在发送端，信息数据经信息调制后，与频率合成器输出的频率进行跳频调制。

跳频系统的频率合成器输出的载波频率受到伪码序列即跳频指令控制。

在时钟的作用下，跳频指令发生器不断地生成控制指令，频率合成器不断地改变其输出载波的频率。

因此，混频器的输出信号载波频率也将随着指令不断地跳变，从而形成跳频信号。

在接收端，接收机首先从发送来的跳频信号整个提取跳频同步信号，完成本机伪随机序列控制的频率跳变与接收到的跳频信号的频率跳变同步任务，产生与发送端跳变频率完全同步一致的本地载波。

再用本地载波与接收到的跳频信号进行跳频解调，获取携带有信息的信号。

要实现跳频通信，关键之一是跳频系统的同步，包括捕获和跟踪两部分。

第一步是完成收发双方的跳频图案在频率上的同步，由搜索状态进入捕获状态，同时第二步需要进一步调整本地跳频图案与发射方图案的相位差，使收发双方的跳频图案在时间上同步。

跳频技术的关键之二是频率合成技术，即由一个基准频率源经过变换、处理后产生一系列离散频率的技术。

随着纳米技术的应用，芯片的速度大大加快，以直接数字频率合成器为主要手段的频率合成方法兴起，频率合成逐渐具有分辨率高、频率转换速度快和容易实现各种调制的优点。

从跳频信号的产生和解调过程可以看出，一个跳频系统的技术性能，主要由跳频带宽、跳频频率的数目、跳频速率和跳频系统的同步时间等指标确定。

与定频连续信号波形不同，跳频信号的波形是不连续的，这是因为频率合成器产生的跳变载波信号之间是不连续的,从而可以将跳频信号看作多个分量信号的叠加。

跳频可分为快速跳频和慢速跳频,在GSM中采用的是慢速跳频,其特点是按照固定的间隔改变一个信道使用的频率.根据GSM的建议，基站无线信道的跳频是以每一个物理信道为基础的，因此对于移动台来说，只需要在每个帧的相应时隙跳变一次，其跳频速率为217跳/秒，它在一个时隙内用固定的频率发送和接收，然后在该时隙后需跳到下一个TDMA帧，由于监视其它基站需要时间，故允许跳频的时间约为1ms，收发频率为双工频率。

但对基站系统来说，每个基站中的TRX（收发信机）要同时于多个移动台通信，因此，对于每个TRX来说，能根据通信使用的物理信道，在其每个时隙上按照不同的跳频方案来进行跳变。

一、跳频的种类及各自实现的方法GSM中的跳频可分为基带跳频和射频跳频两种。

在北电系统中采用的是射频跳频。

基带跳频是通过腔体合成器来实现的，而射频跳频是通过混合合成器来实现的。

当采用基带跳频时，它的原理是在真单元和载频单元之间加入了一个以时隙为基础的交换单元，通过把某个时隙的信号切换到相应地无线频率上来实现跳频，这种做法的特点是比较简单，而且费用也底。

但由于采用的腔体合成器它要求其每个发信机的频率都是固定发射的，当发信机要改动其频率时，只能人工调谐到新的频率上，其话音信号随着时间的变化使用不同频率发射机发射，收发信机在跳频总线上不停的扫描观察，当总线发现有要求使用某一频率时，总线就自动指向拥有该频率的发信机上来发送信号。

采用基带跳频的小区的载频数与该小区使用的频点数是一样的。

当采用射频跳频时，它是在通过对其每个TRX的频率合成器进行控制，使其在每个时隙的基础上按照不同的方案进行跳频。

它采用的混合合成器对频带的要求十分宽松，每个发信机都可使用一组相同的频率，采用不同的MAIO加以区分。

但它必须有一个固定发射携带有BCCH的频率的发信机，其他的发信机可随着跳频序列的序列值的改变而改变。

两者的区别是：1、基带跳频采用的腔体合成器最多可配置8个发信机，而且衰耗小，此时衰耗仅为3.5dB;而射频跳频采用的混合合成器的容量较小,最多可配置4个发信机,而且衰耗大,当为H2D时,衰耗为4.5dB当为H4D 时,衰耗为8dB.显然,当基站配置较大时,采用混合合成器的基站的覆盖要小.2、腔体合成器对频段的要求不如混合合成器灵活,混合合成器所带的发信机可以使用一组频率,频点的间隔要求为200 K;腔体合成器的发信机仅能使用固定的频率发射,而且所用频点的间隔要求大于600K.3、基带跳频的每个发信机TX只能对应一个频点，而射频跳频的每个发信机TX能够发送所有参与跳频的频点。

通信电子中的调频信号检测与识别调频信号是一种广泛用于通信、广播等领域的信号类型。

调频信号的特点是频率随着信息的改变而改变，因此可以携带较高的信息带宽和传输速率。

在通信电子中，调频信号的检测与识别是非常重要的技术，可以应用于信号监测、频段管理、通信安全等多个领域。

一、调频信号的特点调频信号的特点是频率随着信息的改变而改变。

这种改变可以是连续的，也可以是离散的。

调频信号可以分为线性调频信号和非线性调频信号两种。

线性调频信号的频率随时间呈线性变化，如线性调频脉冲信号（LFM）；非线性调频信号的频率随时间呈非线性变化，如非线性调频脉冲信号（NLFM）。

调频信号的频率变化可以带来很高的信号带宽，因此可以携带较高的信息。

调频信号广泛应用于通信、雷达、声纳等领域。

例如，在调频雷达中，通过发送高带宽的调频脉冲信号，可以获得高分辨率的目标信息。

二、调频信号检测的方法调频信号检测的方法可以通过多种途径实现，例如通过时间域、频域、小波域等方法。

其中，常用的方法有：匹配滤波、快速傅里叶变换、小波变换、相位解调、自适应滤波等。

匹配滤波是一种常用的调频信号检测方法。

它的原理是将接收到的调频信号与已知的载波进行匹配，以达到检测的目的。

匹配滤波器的输出是一个扫描窗口，在扫描窗口内，对输入信号和已知的载波进行相关运算。

然后将相关值与门限比较，判断是否检测到调频信号。

相位解调是一种将载波相位转化为数字形式的方法。

它的原理是将接收到的调频信号与已知的载波进行乘积运算，然后对输出进行相位解调。

相位解调将接收到的模拟信号转化为数字信号，减小了处理噪声的难度。

自适应滤波是一种根据信号的自身特性进行滤波的方法。

其原理是通过信号的统计特性，自适应地调整滤波器的系数，以对接收到的信号进行滤波。

自适应滤波器可以很好地解决信道时变的问题，适用于复杂的信号场景。

三、调频信号识别的方法调频信号识别通常分为两个步骤：信号特征提取和信号分类识别。

在特征提取阶段，通常需要对信号的幅度、频率、调制方式等特征进行提取。

强干扰下跳频信号的参数估计在无线通信中，由于各种原因，噪声和干扰一直是影响系统性能的主要因素之一。

特别是在现实应用中，强干扰一直是制约无线通信性能的主要瓶颈之一。

跳频技术是一种有效的抗干扰技术，但在强干扰的情况下，跳频信号的参数估计会面临很大的挑战，因为干扰会影响接收信号的质量和可靠性，从而影响到信号参数的估计。

在强干扰下，跳频信号的参数估计需要考虑以下几个因素：1.信道噪声在无线通信中，信号在传输过程中会受到各种噪声的干扰，比如热噪声、多径噪声等。

这些噪声会对信号的质量和可靠性产生负面影响，从而影响到信号的参数估计。

在强干扰的情况下，信道噪声会更加复杂和难以预测，因此对信号的参数估计产生很大的影响。

2.干扰噪声在强干扰的情况下，干扰噪声会对信号的质量和可靠性产生非常大的影响。

跳频信号的参数估计需要考虑到干扰噪声的存在，从而在估计过程中采取相应的措施，减小干扰噪声对信号参数估计的影响。

3.信号功率信号功率在跳频信号参数估计中起到了至关重要的作用。

在强干扰环境下，信号功率会受到干扰噪声的影响而受到很大的抑制，这将对信号的参数估计产生负面影响。

为了解决这个问题，可以采用增强信号功率的方法，如增加发射功率或优化信号的调制参数。

在强干扰环境下跳频信号参数估计的方法有很多，但最常用的方法是FFT和相关函数法。

FFT法主要是对接收的信号进行傅里叶变换，以获取信号的频谱信息，从而得到信号的跳频序列；相关函数法则是利用信道模型估计信号的同相和正交分量，从而得到信号的跳频序列。

总之，在强干扰环境下的跳频信号参数估计是一个比较复杂和困难的问题，需要综合考虑信道噪声、干扰噪声和信号功率等因素，采用相应的技术和方法进行处理，以获得准确的信号参数估计结果。