通信对抗原理第4章-通信侦察系统的信号处理-OK.ppt

图4.3-23典型信号的星座图*4.4通信信号解调4.4.1概述在通信侦察系统中，信号解调的主要目的是获取通信信号中所传输的信息内容，获取对方的作战情报信息，了解其作战意图。此外，为了分析某些调制参数，或者进行调制识别，也需要对通信信号进行解调。在通信系统中，通信信号的解调是最基本的技术。但是在通信对抗系统中，解调相对是比较困难的，其原因之一是：作为第三方和非协作方，与通信双方的情况完全不同。通信双方对通信信号的参数如载波频率、调制样式、调制参数、码元速率等都是预先约定和确知的，而通信侦察方对通信信号的参数*是未知的。因此，通信侦察系统中的解调器是一种被动式的解调，也称为盲解调。另外，通信侦察系统面对的是多种的调制方式，它需要解调的调制样式比通信设备的解调器多得多。相比之下，通信设备的解调器的调制样式是事先约定好的，因此实现起来也相对简单一些。除了适应调制样式的变化外，通信侦察使用的解调器的调制参数也是变化的，它要能适应信号调制参数的变化。在通信侦察系统中完成对信号解调之前，首先需要识别信号的调制方式，估计信号的调制参数，包括载波频率、码元速率、进制数，甚至其成形滤波器的参数等，才能够根据信号的调制样式，使用不同的解调器进行解调。*在获取了信号的调制参数后，可以利用通信系统中常用的各种解调方法对通信信号进行解调，通信系统的解调器的载波同步、位同步和帧同步技术也可以用于侦察系统的解调器的同步环路中。这些解调和同步技术的原理，可以参考通信原理的相关书籍和资料。近年来，通信信号的数字化解调技术得到了迅速的发展，利用数字信号处理器(DSP)、可编程阵列(CPLD/FPGA)可以构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台，将各种信号的解调用软件来实现，这对于无线电侦察具有重要意义。本节主要介绍几种数字化盲解调器的原理和技术。*4.4.2MFSK信号盲解调在通信系统中，频移键控(FSK)信号的解调方法很多，如鉴频法、过零检测法和差分检测、相干解调等方法。近年来，在对FSK信号的数字解调中，出现了利用短时傅立叶变换分析、自适应递归数字滤波器和直接将模拟频率检测器变换为数字形式的方法实现FSK信号的数字解调。本节主要讨论利用时频分析技术实现MFSK信号的数字解调。1.瞬时频率法在时频分析中，一般把信号分为单分量和多分量信号两大类。单分量信号在任意时刻都只有一个频率，该频率称为信号的瞬时频率。多分量信号则在某些时刻具有各自的瞬时频率。由于MFSK信号是单分量信号，即在任意时刻都只有一个频率,因此我们很自然的就可以想到利用瞬时频率解调MFSK信号。*设MFSK采样得到的实信号序列x(i)的频间是fsep，码元速率是Rb，码元宽度是Tb=1/Rb，采样频率为fs，计算它的解析信号z(i)，并求其模2π的瞬时相位φ(i)：(4.4-1)式中是实信号x(i)的希尔伯特变换。因为φ(i)是按模2π计算的，存在相位卷叠，所以必须给模2π瞬时相位序列{φ(i)}加上如下校正相位序列{Ck(i)}：(4.4-2)*Ck(0)=0，因此，去卷叠后的相位序列{φuw(i)}为φuw(i)=φ(i)+Ck(i)(4.4-3)至此可得瞬时频率f(i)为(4.4-4)对瞬时频率序列{f(i)}进行中值滤波，设中值滤波器的窗宽为n，中值滤波器的输入/输出关系为(4.4-5)*中值滤波器对分析窗里的数据进行从小到大排序，然后选取幅度为中间大小的一个值作为输出值。它对高频毛刺(脉冲噪声)具有优异的抑制能力，可滤除脉冲宽度小于等于的脉冲噪声(int表示取整)。取中值滤波器的窗口宽度n=2k+1，且，则fMed(i)=Med［f(i)|n］=Median［f(i－k),…,f(i),…，f(i+k)］(4.4-6)其中,{fMed(i)}是滤波后的瞬时频率序列。然后进行归一化，再对输出序列按照下列条件对瞬时频率进行量化处理,如果*则v(i)=j得到量化输出序列{v(i)}。对量化输出序列进行码元宽度检测，得到解调输出。图4.4-1给出了利用瞬时频率解调某16FSK信号的波形，其中图(a)是信号的时域波形，图(b)是瞬时频率序列{f(i)}的波形，图(c)是序列{fMed(i)}的波形，图(d)是归一化序列{u(i)}的波形，图(e)是序列{u(i)}均值滤波后的波形，图(f)是序列{v(i)}的波形，上面标的数字是解调出的码元符号。瞬时频率法简单、运算量小。但是它对噪声比较敏感，因此，仅适合于在高信噪比条件下使用。