數(shù)字中頻接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于現(xiàn)代電子接收設(shè)備正處于越來(lái)越惡劣的電磁環(huán)境中，對(duì)接收系統(tǒng)的抗干擾性能提出了更高要求，所以對(duì)于抗干擾能力和靈活性較差的模擬接收系統(tǒng)來(lái)說(shuō)已變得越來(lái)越不能適應(yīng)。20世紀(jì)80年代后，為充分利用可靠性高、抗干擾能力和靈活性強(qiáng)的數(shù)字處理技術(shù)，模擬接收系統(tǒng)逐漸向數(shù)字化方向發(fā)展。而從90年代開(kāi)始，提出了軟件無(wú)線電概念。但由于受到模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理等技術(shù)發(fā)展水平限制，研究數(shù)字中頻接收機(jī)成了一種折衷方案。因此，研制高效的遙測(cè)數(shù)字接收機(jī)對(duì)于完成遙測(cè)

2、通信接收系統(tǒng)數(shù)字化改造，提高遙測(cè)通信接收系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)最終軟件無(wú)線電接收系統(tǒng)具有重要意義。
　　現(xiàn)有遙測(cè)通信接收系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：多種型號(hào)并存，且彼此不兼容；接收設(shè)備體積較大，不利于野外靈活作業(yè)；各種型號(hào)接收設(shè)備參數(shù)不同，在已知信號(hào)參數(shù)前提下進(jìn)行接收；接收設(shè)備的升級(jí)換代需要更換硬件設(shè)備，周期長(zhǎng)，成本高。解決上述問(wèn)題的唯一技術(shù)途徑就是在軟件無(wú)線電技術(shù)基礎(chǔ)上研制能夠自動(dòng)識(shí)別遙測(cè)信號(hào)的調(diào)制制式和調(diào)制參數(shù)，并可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制制式解調(diào)的新型

3、遙測(cè)通信接收設(shè)備。即使用數(shù)字化技術(shù)、軟件無(wú)線電技術(shù)、片上系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)可編程技術(shù)、動(dòng)態(tài)可重構(gòu)技術(shù)構(gòu)建具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用遙測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)新一代遙測(cè)系統(tǒng)的一體化、智能化設(shè)計(jì)。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)這種設(shè)備是可行的。
　　為此本課題將研究的重點(diǎn)放在數(shù)字化接收的關(guān)鍵技術(shù)上，即通過(guò)對(duì)遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)字調(diào)制制式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、數(shù)字調(diào)制的調(diào)制參數(shù)估計(jì)技術(shù)、數(shù)字調(diào)制信號(hào)的信噪比估計(jì)技術(shù)等進(jìn)行深入研究，構(gòu)建一個(gè)能實(shí)現(xiàn)各種型號(hào)兼容

4、的遙測(cè)通用接收系統(tǒng)。
　　首先，為了實(shí)現(xiàn)遙測(cè)數(shù)字接收機(jī)的多制式解調(diào)，需對(duì)接收到的不同制式調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別。本文先深入研究了文獻(xiàn)中提出的各種調(diào)制識(shí)別方法，提出了一種基于決策樹(shù)的識(shí)別算法。與傳統(tǒng)識(shí)別算法相比，本文提出的算法識(shí)別率更高，且算法復(fù)雜度更小，有較好應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)對(duì)基于小波變換的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行研究，提出一種利用小波變換幅度、頻率和相位信息來(lái)進(jìn)行數(shù)字遙測(cè)通信調(diào)制類型分類的方法。仿真結(jié)果表明，在高斯噪聲信道環(huán)境下，

5、在信噪比較低情況下仍可獲得較高識(shí)別率。
　　其次，為了在未知調(diào)制載波參數(shù)條件下接收遙測(cè)數(shù)字調(diào)制信號(hào)，考慮到實(shí)際工程應(yīng)用，本文提出兩種針對(duì)實(shí)信號(hào)并且適合硬件實(shí)現(xiàn)的短數(shù)據(jù)快速載波頻率估計(jì)算法，即基于擴(kuò)展的PRONY的載波頻率估計(jì)算法和基于線性擬合的載波頻率估計(jì)算法。仿真結(jié)果表明，在同等條件下，線性擬合頻率估計(jì)算法有相對(duì)較好的頻率估計(jì)性能，但從硬件實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)角度來(lái)說(shuō)，基于改進(jìn)的擴(kuò)展Prony頻率估計(jì)算法有較小的運(yùn)算量，實(shí)時(shí)性較好。

6、　　為了在未知碼速率參數(shù)條件下接收遙測(cè)數(shù)字調(diào)制信號(hào)，提出利用最佳尺度因子信號(hào)作為特征信號(hào)的基于Haar小波的碼速率估計(jì)算法。與傳統(tǒng)算法相比，其具有更好抗噪效果和精度，采樣率可任意選擇，不用設(shè)定門限，消除了門限的影響。另外還提出一種基于模板匹配的碼速率估計(jì)算法，該方法估計(jì)精度較高，無(wú)需先驗(yàn)知識(shí)，運(yùn)算量介于常規(guī)延遲相乘法和周期相關(guān)法之間。
　　然后，為了實(shí)現(xiàn)極化分集接收，本文對(duì)信噪比估計(jì)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出兩種不需要輔助數(shù)據(jù)的信噪

7、比估計(jì)算法。一種是改進(jìn)的MDL-SVD算法，此算法不依賴于接收信號(hào)調(diào)制制式。仿真結(jié)果表明，在AWGN信道中能對(duì)信噪比進(jìn)行精確估計(jì)。另外一種是基于吉布斯抽樣的信噪比估計(jì)算法。該算法不需先驗(yàn)知識(shí)，只需較短數(shù)據(jù)就可實(shí)現(xiàn)信噪比估計(jì)。仿真結(jié)果表明，在AWGN信道中的性能優(yōu)于傳統(tǒng)算法。
　　最后，在對(duì)傳統(tǒng)極化分集合并方案進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，提出一種改進(jìn)型合并方案，與傳統(tǒng)雙環(huán)鎖相結(jié)構(gòu)相比，實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單，控制更方便。在現(xiàn)有器件條件基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)