復雜電磁環境下無線信源的參數估計與調制識別研究

袁夕華

（山東省濰坊市無線電監測站，山東濰坊 261041）

1.復雜電磁環境下無線信源的參數估計

1.1 基于BPSK信號的載波估計

1.1.1 時頻混疊信號模型

無線電信號在復雜環境下，存在這時頻混疊的現象，導致高、低頻信號重合在一起，即使對信號進行再次組合，也無法將高、低頻成分分離開，甚至出現相互取代的現象，導致信號無法被有效地識別。為此，對時頻混疊信號進行研究非常必要，可以提高對該信號的認知程度，有利于無線信源參數估計工作的進行。時頻混疊信號模型如下：

由公式可知，同一頻段內的載頻信號使不同的，這是由于時頻混疊現象所導致的。該信號模型主要是在脈沖噪聲影響下形成的，可以基于BPSK信號對其進行載波估計，對時頻混疊信號進行有效地分析，進而降低噪聲信號對無線電信號的影響[1]。

1.1.2 循環相關熵

無線電信號傳輸過程中會受到脈沖噪聲信號的影響，導致無法對干擾信號進行濾除，無法對無線電信號進行有效地分析。為了有效地解決這一問題，需要將循環相關熵理論應用在其中，用于解決參數估計、目標定位等問題。循環相關熵主要運用了信號的映射機制，保障無線電信號在脈沖噪聲信號的影響下能夠平穩地進行過渡，這樣便可以降低外界干擾對無線電信號的影響，進而提高信號的識別效率。通過循環相關熵可以對噪聲進行抑制，將無線電信號特征最大化地保留，進而保障無線電信號能夠穩定性傳輸。

假設非平穩無線電信號為x(t)，則可以將時變相關熵定義為：

將上式進行傅里葉變換后，可以得到循環相關熵函數如下：

1.1.3 時頻混疊信號載頻估計

時頻混疊信號載頻估計方法如下：首先，需要對Vx(t;τ)進行泰勒級數展開，可以得到如下式子：

通過上式可以對BPSK信號循環的平穩性進行分析，使載頻估計過程更加地準確。其次，需要得到二階循環自相關函數，具體表示如下：

最后，對時頻混疊信號載頻進行分析。

1.2 基于廣義循環熵的時延估計

1.2.1 信號噪聲模型

噪聲信號的來源往往是未知的，這將會增加噪聲信號定位的難度，為了對噪聲信號進行有效地定位，需要構建信號噪聲模型，對噪聲信號的來源進行評估，使時延估計過程更加地有效，保障估計結果的精準程度。假設接收到的信號分別為x(t)和y(t)，則信號噪聲模型表示如下：

x(t)和y(t)為相同信號源通過不同路徑傳輸的信號，采用不同路徑是為了能夠對噪聲進行準確地定位，降低同頻干擾信號對對分析過程的影響。在公式中，D1和D2是待評估的參數，為了使研究過程更加地方便，可以令A1=A2=1，對信號噪聲模型進行簡化，保障分析更加易于實現。

1.2.2 循環相關時延估計

為了對循環相關延時進行估計，需要得到x(t)的循環自相關函數與x(t)、y(t)之間的循環自相關函數，可以分別表示如下：

由上式可知，目標信號與同頻干擾信號的循環頻率不同，這導致噪聲信號不具備平滑過渡的特性，說明噪聲信號對無線電信號的影響較大，需要進一步對其進行分析。為了得到目標信號的循環自相關譜，通過傅里葉變換后可得到下式：

1.2.3 廣義循環熵時延估計

為了降低噪聲對無線電信號的影響，需要進行廣義循環熵時延估計，使時延估計過程更加地準確。廣義循環相關熵是時延估計的重要方法，可以有效地解決脈沖信號同頻干擾問題，使無線信源的參數估計更加地可靠。廣義循環相關熵函數公式如下：

由上式可以對無線電信號的平穩特性進行判斷，對信號的穩定狀態進行評估，使時延分析過程更加可靠。

2.復雜電磁環境下無線信源的調制識別

2.1 有界非線性函數

在脈沖噪聲的影響下，無線電信號的調制識別方式一般分為2種：一種為低階統計量法，另一種為抑制脈沖中野點法。相對來說，后者調制識別的準確度要高一些，為此，需要通過大幅值野點法進行分析，可以得到有界非線性函數公式如下：

上述式子連續性較差，為了使其具有良好的連續性，需要將其轉換為連續可導有界非線性函數，具體公式如下：

2.2 MPSK信號模型

MPSK是信號的重要調制方式，可以有效地對相位進行調節，生成不同相位的載波信號。脈沖噪聲下接收信號模型如下：

通過相位調節可以將s(t)變為4類信號，分別為BPSK、QPSK、OQPSK、8PSK，統稱為MPSK信號。若是采用M進制相位調節方式，可以得到s(t)的時域模型如下：

2.3 廣義高階積累量

廣義高階積累量需要根據有界非線性函數進行實現，這樣才能對噪聲信號進行有效處理，降低噪聲信號的影響。通過廣義高階積累量可以提高高階矩的處理效率，對隨機信號實現有效的處理，使信號識別分析過程更加準確。廣義高階矩具有良好的收斂特性，這使得廣義高階積累量也具備收斂特性。

假設接受信號為r(n)，在脈沖噪聲環境下，廣義k階矩表示如下：

通過上述公式，可以將其按照階級進行展開，以廣義二階積累量展開為例，當k=2時，展開后二階矩式子如下：

GC20=GM20

GC21=GM21

當k=n時，展開后可以得到n階矩式子，將不予以一一列舉。

3.結論

無線電信號所處環境較為復雜，為了降低外界信號的干擾，通過無線電監測檢測技術，可以準確地對干擾信號進行定位，從根本上消除干擾信號對無線電傳輸的影響，保障無線電能夠順利地傳輸，使其能夠更好地應用在通信領域。