复杂电磁环境下无线信源的参数估计与调制识别研究

袁夕华

（山东省潍坊市无线电监测站，山东潍坊 261041）

1.复杂电磁环境下无线信源的参数估计

1.1 基于BPSK信号的载波估计

1.1.1 时频混叠信号模型

无线电信号在复杂环境下，存在这时频混叠的现象，导致高、低频信号重合在一起，即使对信号进行再次组合，也无法将高、低频成分分离开，甚至出现相互取代的现象，导致信号无法被有效地识别。为此，对时频混叠信号进行研究非常必要，可以提高对该信号的认知程度，有利于无线信源参数估计工作的进行。时频混叠信号模型如下：

由公式可知，同一频段内的载频信号使不同的，这是由于时频混叠现象所导致的。该信号模型主要是在脉冲噪声影响下形成的，可以基于BPSK信号对其进行载波估计，对时频混叠信号进行有效地分析，进而降低噪声信号对无线电信号的影响[1]。

1.1.2 循环相关熵

无线电信号传输过程中会受到脉冲噪声信号的影响，导致无法对干扰信号进行滤除，无法对无线电信号进行有效地分析。为了有效地解决这一问题，需要将循环相关熵理论应用在其中，用于解决参数估计、目标定位等问题。循环相关熵主要运用了信号的映射机制，保障无线电信号在脉冲噪声信号的影响下能够平稳地进行过渡，这样便可以降低外界干扰对无线电信号的影响，进而提高信号的识别效率。通过循环相关熵可以对噪声进行抑制，将无线电信号特征最大化地保留，进而保障无线电信号能够稳定性传输。

假设非平稳无线电信号为x(t)，则可以将时变相关熵定义为：

将上式进行傅里叶变换后，可以得到循环相关熵函数如下：

1.1.3 时频混叠信号载频估计

时频混叠信号载频估计方法如下：首先，需要对Vx(t;τ)进行泰勒级数展开，可以得到如下式子：

通过上式可以对BPSK信号循环的平稳性进行分析，使载频估计过程更加地准确。其次，需要得到二阶循环自相关函数，具体表示如下：

最后，对时频混叠信号载频进行分析。

1.2 基于广义循环熵的时延估计

1.2.1 信号噪声模型

噪声信号的来源往往是未知的，这将会增加噪声信号定位的难度，为了对噪声信号进行有效地定位，需要构建信号噪声模型，对噪声信号的来源进行评估，使时延估计过程更加地有效，保障估计结果的精准程度。假设接收到的信号分别为x(t)和y(t)，则信号噪声模型表示如下：

x(t)和y(t)为相同信号源通过不同路径传输的信号，采用不同路径是为了能够对噪声进行准确地定位，降低同频干扰信号对对分析过程的影响。在公式中，D1和D2是待评估的参数，为了使研究过程更加地方便，可以令A1=A2=1，对信号噪声模型进行简化，保障分析更加易于实现。

1.2.2 循环相关时延估计

为了对循环相关延时进行估计，需要得到x(t)的循环自相关函数与x(t)、y(t)之间的循环自相关函数，可以分别表示如下：

由上式可知，目标信号与同频干扰信号的循环频率不同，这导致噪声信号不具备平滑过渡的特性，说明噪声信号对无线电信号的影响较大，需要进一步对其进行分析。为了得到目标信号的循环自相关谱，通过傅里叶变换后可得到下式：

1.2.3 广义循环熵时延估计

为了降低噪声对无线电信号的影响，需要进行广义循环熵时延估计，使时延估计过程更加地准确。广义循环相关熵是时延估计的重要方法，可以有效地解决脉冲信号同频干扰问题，使无线信源的参数估计更加地可靠。广义循环相关熵函数公式如下：

由上式可以对无线电信号的平稳特性进行判断，对信号的稳定状态进行评估，使时延分析过程更加可靠。

2.复杂电磁环境下无线信源的调制识别

2.1 有界非线性函数

在脉冲噪声的影响下，无线电信号的调制识别方式一般分为2种：一种为低阶统计量法，另一种为抑制脉冲中野点法。相对来说，后者调制识别的准确度要高一些，为此，需要通过大幅值野点法进行分析，可以得到有界非线性函数公式如下：

上述式子连续性较差，为了使其具有良好的连续性，需要将其转换为连续可导有界非线性函数，具体公式如下：

2.2 MPSK信号模型

MPSK是信号的重要调制方式，可以有效地对相位进行调节，生成不同相位的载波信号。脉冲噪声下接收信号模型如下：

通过相位调节可以将s(t)变为4类信号，分别为BPSK、QPSK、OQPSK、8PSK，统称为MPSK信号。若是采用M进制相位调节方式，可以得到s(t)的时域模型如下：

2.3 广义高阶积累量

广义高阶积累量需要根据有界非线性函数进行实现，这样才能对噪声信号进行有效处理，降低噪声信号的影响。通过广义高阶积累量可以提高高阶矩的处理效率，对随机信号实现有效的处理，使信号识别分析过程更加准确。广义高阶矩具有良好的收敛特性，这使得广义高阶积累量也具备收敛特性。

假设接受信号为r(n)，在脉冲噪声环境下，广义k阶矩表示如下：

通过上述公式，可以将其按照阶级进行展开，以广义二阶积累量展开为例，当k=2时，展开后二阶矩式子如下：

GC20=GM20

GC21=GM21

当k=n时，展开后可以得到n阶矩式子，将不予以一一列举。

3.结论

无线电信号所处环境较为复杂，为了降低外界信号的干扰，通过无线电监测检测技术，可以准确地对干扰信号进行定位，从根本上消除干扰信号对无线电传输的影响，保障无线电能够顺利地传输，使其能够更好地应用在通信领域。