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一种采用卡尔曼滤波与正则匹配的信号盲检测法

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无线电通信技术 2023年第1期49卷 182-186页

作者：史飞牛慧莹王济吕鹏河北省电磁频谱认知与管控重点实验室河北石家庄050081 中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081

信号检测是电磁频谱感知的有效手段之一,但受电磁环境非平稳特性、样本数据有限性及傅里叶变换全域能量分布特性等诸多因素影响,使得基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的频谱数据抖动较大,无法适应低信噪比、大动态范围... 详细信息

信号检测是电磁频谱感知的有效手段之一,但受电磁环境非平稳特性、样本数据有限性及傅里叶变换全域能量分布特性等诸多因素影响,使得基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的频谱数据抖动较大,无法适应低信噪比、大动态范围的信号检测。为了提高信号检测性能,提出了一种采用卡尔曼滤波的频谱累积平滑方法,在此基础上提取了能够反映信号能量分布变化的曲率特征,设计了基于符号正则匹配的方法,实现对信号能量分布特征的检测。介绍了处理方法的主要原理并进行了仿真分析,结果表明在信噪比大于2 dB时,信号检测准确率达到100%,且相比能量检测门限法具有更优的搜索动态范围。

关键词：信号盲检测卡尔曼滤波曲率正则表达式

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点对点电力能源交易系统终端多用户信号盲检测算法

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通信电源技术 2023年第24期40卷 39-41页

作者：王小丽中广核铀业发展有限公司北京100000

针对信号检测结果信噪比较低,难以应对恶劣条件的问题,为了减少点对点电力能源交易系统终端多用户信号检测的时间,研究了一种新的多用户信号盲检测算法。利用信号盲检测方法,通过软件无线电内部的智能化盲接收机,进行多用户信号处理,完... 详细信息

针对信号检测结果信噪比较低,难以应对恶劣条件的问题,为了减少点对点电力能源交易系统终端多用户信号检测的时间,研究了一种新的多用户信号盲检测算法。利用信号盲检测方法,通过软件无线电内部的智能化盲接收机,进行多用户信号处理,完整监视与捕捉终端系统传输的信号数据,同时加强数据间的联系,构建一体化检测处理空间,执行信号盲检测算法的计算指令。选取适宜的信号特征集,根据信号归类的方式,划分不同的系统终端信号数据,提取信号因子之间的关联参数,分配信号传输的关键因子,完成信号盲检测算法设计。实验结果表明,该算法在盲检过程中花费的时间最短,且始终低于3 s;在低信噪比的恶劣条件下显示出极好的性能。

关键词：点对点电力能源交易系统终端多用户信号信号盲检测

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高斯白噪声信道下的弱信号盲检测方法

现代电子技术 2018年第9期41卷 6-10,16页

作者：冯帅高扬王勇哈尔滨工业大学电子工程技术研究所黑龙江哈尔滨150001 中国电子科技集团公司第29研究所四川成都610036

在电子侦察领域中,由于信号先验信息的缺失,传统时域检测方法的检测效果并不理想,变换域检测方法被大量应用,其中频域检测方法是应用最多且性价比最高的。在由时域向频域的信号变换中,DFT运算虽然可以改善信噪比,但在信号较弱时,需要做... 详细信息

在电子侦察领域中,由于信号先验信息的缺失,传统时域检测方法的检测效果并不理想,变换域检测方法被大量应用,其中频域检测方法是应用最多且性价比最高的。在由时域向频域的信号变换中,DFT运算虽然可以改善信噪比,但在信号较弱时,需要做点数较多的DFT运算以满足检测器要求。提出一种基于噪声迭代估计的虚拟杂波参考通道建立方法,以减少双通道频域CFAR检测方法对硬件条件的依赖。在频域CA-CFAR检测方法现有研究成果的基础上引入非相干积累方法,在经过一定次数的频域能量积累后,保持信号频域峰均比不变的同时降低噪声的频域峰均比,得到了较优的检测性能。通过仿真分析两种算法经过一定次数非相干积累以及对门限进行一定的经验修正后,可得到虚警率和漏警率均小于0.1%的检测门限。

关键词：电子侦察信号盲检测频域检测非相干积累信噪比频域峰均比

基于时频图语义分割的卫星信号盲检测方法研究

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基于时频图语义分割的卫星信号盲检测方法研究

作者：董哲宇北京邮电大学

学位级别：硕士

在现代卫星通讯系统中,信号盲检测是接收端一项重要的功能。准确的信号盲检测在商业领域和军事领域都具有重要的价值。现有的检测方法存在难以适应信号密集、高噪声的情况,所以在实际信道环境中的表现并不理想。本文面向卫星信号检测的... 详细信息

在现代卫星通讯系统中,信号盲检测是接收端一项重要的功能。准确的信号盲检测在商业领域和军事领域都具有重要的价值。现有的检测方法存在难以适应信号密集、高噪声的情况,所以在实际信道环境中的表现并不理想。本文面向卫星信号检测的应用场景,研究了基于深度学习的信号盲检测技术,提出了一种基于时频图语义分割的卫星信号盲检测方法,再对其时间性能进行了改进,主要包含如下两个创新点:（1）基于时频图语义分割的卫星信号盲检测技术提出一种基于深度学习的卫星信号盲检测的方法。首先设计了一种高精度时频图的绘制方法,使得单张图像中能够尽可能多的保留信号能量、信号边界、基底起伏等细节信息。然后,应用深度学习中的语义分割技术将时频图中的信号作为语义划分出来。最后,结合信号频谱图的特点进行后处理,实现信号中心频率和带宽的检测任务。使用两颗实际卫星信道的数据进行验证,结果表明,本文提出的方法能够获得精确率97%、准确率97%和召回率100%的结果。（2）基于模型组合的信号盲检测性能改进提出一种基于模型组合的信号盲检测性能改进方法。针对基于时频图语义分割的盲检测方法处理时间较长的问题,提出:首先,通过目标检测模型对时频图信号进行预划分,减少语义分割的计算量;然后,将语义分割模型的普通卷积替换为深度可分离卷积以缩减计算量,并加入Attention结构加速模型收敛、避免非必要的特征计算。使用相同的数据集验证,基于模型组合的信号盲检测方法与原方法相比,在精度降低2.26%的情况下,速度提升了 7.6倍。实验证明本文提出的方法能够有效完成复杂信道环境下信号盲检测任务,为利用深度学习技术解决通信领域经典而复杂的问题提供了新的思路。

关键词：信号盲检测时频图频谱分析语义分割深度学习

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面向5G的信号盲检测技术的研究

面向5G的信号盲检测技术的研究

作者：吴云飞北京邮电大学

学位级别：硕士

信号检测技术是无线通信里的基础技术,随着第五代移动通信的到来,对信号进行盲检测的场景越来越多。本文主要研究两个5G盲信号检测的场景:多址接入场景和光纤回传网场景。多址接入技术为接入无线系统的用户分配资源,新型多址技术的产生... 详细信息

信号检测技术是无线通信里的基础技术,随着第五代移动通信的到来,对信号进行盲检测的场景越来越多。本文主要研究两个5G盲信号检测的场景:多址接入场景和光纤回传网场景。多址接入技术为接入无线系统的用户分配资源,新型多址技术的产生预示着移动通信系统的更新换代。面向5G大容量,高速率,海量连接的应用场景,免授权的非正交多址技术是5G研究的重点。由于用户免授权接入,因此需要对用户的状态进行盲检测。为满足5G高速率传输的要求,连接基站与分组网的回传网的带宽需要进一步提升。采用OOK调制的光纤回传网的路径损耗随着速率的提升而增大,因此需要全新的光纤调制方案。在光纤回传网中,灵活分配PAM调制方案,将提升光网络聚合速率,因此在光纤回传网中PAM调制的应用日益受到产业界的青睐。光纤回传网中灵活分配PAM调制,会使得多种调制格式的符号在信道中混合传输,在信道条件未知的情况下,需要对这些调制符号进行盲检测,这是5G信号盲检测的另一大应用场景。首先,本文介绍了 5G的三大应用场景:增强型移动宽带接入(Enhance Mobile Broadband,eMBB),大规模机器类通信(massive machine type of communication,mMTC)和超可靠低时延通信(Ultra-relaible and Low Latencycommunication,uRLLC)及5G场景中应用的关键技术:5G多址接入技术和5G光纤回传网的调制技术。其次针对多址接入技术,为实现多用户免授权接入5G网络,需要对用户的状态和传输数据进行盲检测,本文基于SCMA非正交多址技术设计了 5G盲多用户检测方案。本方案通过在发送端为用户分配两套SCMA码本,使接收端能够盲检测出用户的状态和发送的数据。用户空闲时,发送全0码字;用户活跃时,发送 SCMA 码本中的码字。在接收端应用 Log-MPA(LogMesssage Propagation Algo-rithm,Log-MPA)算法进行多用户盲检测,若用户的数据被判决为星座图中的原点时,该用户为空闲用户,否则为活跃用户。由于Log-MPA盲检测算法在一次迭代过程中校验节点的更新使用的均是上一次迭代所得到的变量节点的信息,没有利用本次迭代过程中得到的更新的信息,导致算法收敛速度较慢。为加快收敛速度,本文提出了快速收敛的Log-MPA多用户盲检测算法(FC-Log-MPA)。FC-Log-MPA可以在校验节点逐个进行更新计算的同时,不断更新变量节点信息,下一个校验节点均利用上一个校验节点更新之后的信息,从而加快收敛速度。针对回传网技术,由于光纤回传网采用不同调制格式的数据(2/4/8PAM)混合传输并且信道状态未知,需要对光纤回传网中的数据进行盲检测。为实现数据的盲检测,本文提出了三种盲检测方案,分别为最大似然预检测,LMS(Least Mean Square)线性均衡盲检测和PSP(Per-survivorProcessing)盲均衡检测。最大似然预检测将能量归一化后的信号根据星座图中各个星座点的欧氏距离进行硬判决。以最大似然预检测的结果为依据分别对数据进行LMS线性盲均衡检测和PSP非线性盲均衡检测。LMS线性盲均衡检测通过自适应算法估计信道,能够有效消除码间干扰。PSP检测时,信道检测与数据检测迭代进行,使得PSP能够快速适应信道变化,及时检测数据。通过仿真可知,符号ML检测效果有限,因为符号ML检测没有考虑符号间干扰带来的影响。应用LMS自适应线性盲均衡器检测算法可以消除码间干扰,线性盲均衡检测性能比ML好很多。PSP盲均衡的检测性能优于线性盲均衡检测。综上所述,在5G的多址接入和光纤回传网的盲检测场景中,本文提出的盲检测方案具有很好的检测性能和实际应用价值。

关键词：非正交多址 SCMA 信号盲检测快速收敛算法

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通信信号的盲检测与识别算法优化研究

通信信号的盲检测与识别算法优化研究

作者：吴思超电子科技大学

学位级别：硕士

在非协作通信中,对未知信号进行调制识别的前提是将信号进行分离,对未知信号进行分离的前提是知道信号源的数量。本文以此为出发点对信号盲检测算法、信号分离算法和通信信号调制识别算法进行研究和优化,并通过仿真实验和搭建系统实验... 详细信息

在非协作通信中,对未知信号进行调制识别的前提是将信号进行分离,对未知信号进行分离的前提是知道信号源的数量。本文以此为出发点对信号盲检测算法、信号分离算法和通信信号调制识别算法进行研究和优化,并通过仿真实验和搭建系统实验平台进行实验对算法进行验证。首先对于信号源数量检测问题,研究了基于最小信息准则、最小描述长度准则和基于盖尔圆准则的检测算法的性能和适用范围。对不受噪声模型限制的基于盖尔圆准则的算法,从校正因子取值的优化和盖尔圆半径的修改两个角度出发对其进行改进,并通过实验进行验证。实验结果表明改进后算法的检测率比改进前提升了13.25%。其次对于盲源分离问题,研究并优化了基于负熵的快速独立分量分析盲分离算法。一方面通过观测信号的四阶累积量矩阵求出联合对角化矩阵,再用求出的矩阵对观测信号进行联合对角化处理减少算法运算量,另一方面通过使用改进的牛顿迭代法来减少算法的迭代次数。实验结果表明改进后的方法达到相同的分离效果所需要的迭代次数更少,且算法运行的时间减少了26.86%。再次对于通信信号的调制识别算法,分析了不同调制方式的信号在高阶累积量、瞬时信息、经过小波变换后的图形和星座图上的区别,总结出相应的特征参数并对其进行了优化。一方面在特征值提取部分进行了优化,利用最优尺度下的小波变换优化了图形波峰个数的提取,利用一种灵活选择半径的基于密度的聚类算法优化了星座图的点数提取。另一方面在两种不同调制方式的信号有多种特征参数不同时,通过对比实验选择最优的特征参数对其进行区分。以此为基础构建了基于决策树分类器的信号调制识别算法,并对15种通信信号进行实验,结果表明该算法在在信噪比为5 d B时的平均识别率为96.87%。最后搭建了系统实验平台,完成对采集信号的信源数量盲检测、信号分离以及调制方式识别的整个过程,并对改进前后的算法进行比较,进一步证明了改进的有效性。

关键词：信号盲检测盲源分离调制识别系统试验

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直扩信号盲检测方法研究

舰船电子工程 2014年第7期34卷 145-148页

作者：刘杰张立民王建雄海军航空工程学院电子信息工程系烟台264001 海军航空工程学院科研部烟台264001

文中应用谱相关法、倒谱法、高阶累计量法、基于特征值分析等方法对DSSS信号的盲检测进行了分析,总结了各种方法的原理及实现过程,并用Matlab对其检测性能进行了仿真分析,在相同的条件下比较各种方法的检测性能随信噪比和采样点数的变... 详细信息

文中应用谱相关法、倒谱法、高阶累计量法、基于特征值分析等方法对DSSS信号的盲检测进行了分析,总结了各种方法的原理及实现过程,并用Matlab对其检测性能进行了仿真分析,在相同的条件下比较各种方法的检测性能随信噪比和采样点数的变化情况。结果表明,谱相关法对低信噪比的适应能力差,要达到90%的检测概率,所需的信噪比为-6dB。倒谱法、高阶累计量法在采样点数小于4000时,二者的性能和谱相关法相当,随着仿真采样点数的增加,性能提升明显,因此实时性较差。基于特征值分析的方法各方面的性能比较均衡,可以作为一种快速通用检测算法。

关键词：信号盲检测直接序列扩频信号特征值分析

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Link-16信号的盲检测接收方案设计

空军工程大学学报（自然科学版） 2012年第1期13卷 63-67页

作者：张东伟郭英霍文俊齐子森张波空军工程大学电讯工程学院陕西西安710077

设计有效的高速跳频检测接收方案是Link-16信号检测接收的基础,基于多通道辐射计架构给出了一种Link-16信号的跳频检测接收方法。通过详细分析Link-16的通信体制及其信号的高速跳频特性,针对直接将多通道辐射计引入Link-16信号检测存在... 详细信息

设计有效的高速跳频检测接收方案是Link-16信号检测接收的基础,基于多通道辐射计架构给出了一种Link-16信号的跳频检测接收方法。通过详细分析Link-16的通信体制及其信号的高速跳频特性,针对直接将多通道辐射计引入Link-16信号检测存在的不足,设计了新的自适应门限算法和判决规则,提出了简单可行的通道检测结果修正准则,最终实现了基于多通道辐射计的Link-16信号检测接收。仿真结果表明:该检测方案的门限算法对信号幅度有较强的适应能力,使得通道判决结果不受背景噪声影响,在低信噪比条件下,可有效地解决Link-16信号检测问题,从而验证了本方案的有效性。

关键词： Link-16 联合战术信息分发系统信号盲检测信道化自适应门限

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太赫兹宽带信号的盲检测研究

太赫兹宽带信号的盲检测研究

作者：李英浩电子科技大学

学位级别：硕士

自第四次工业革命（信息革命）以来,现代电子信息技术的产生引起了新一轮的技术变革,使现代的社会经济结构产生了质的飞跃。随着第五代移动通信（5th Generation Mobile Networks,5G）标准的基本确定,不少国家已经提出了在2020年前将5G... 详细信息

自第四次工业革命（信息革命）以来,现代电子信息技术的产生引起了新一轮的技术变革,使现代的社会经济结构产生了质的飞跃。随着第五代移动通信（5th Generation Mobile Networks,5G）标准的基本确定,不少国家已经提出了在2020年前将5G商用、民用化的目标。随着5G标准的尘埃落定,各国已开始了对下一代通信的预研工作,太赫兹无线通信凭借其可用频带宽、方向性好、安全性高和抗干扰能力强的特点引起了世界的广泛关注。各国已在民用和军用领域对太赫兹技术进行了针对性研究。信号的盲检测技术的作用是对非合作通信中的接受信号进行检测和估计,是在民用领域中的频谱监测与管理和在军用领域中的电子对抗战中不可或缺的关键性技术。为对未来太赫兹无线通信的全面应用做准备,本论文对太赫兹背景下的宽带信号盲检测技术进行了研究。本论文首先信号盲检测技术的基础理论进行了调研与介绍,对常用调制信号的时域和频域特征进行了介绍,并详细阐述了信号载频估计与调制类型识别的常用方法及理论。然后分析了太赫兹宽带信号盲检测系统的性能需求,确定了太赫兹宽带信号盲检测系统需要完成的主要功能。本系统以FFT粗估计与CZT频谱细化算法作为载频估计的核心算法,将均值漂移聚类算法应用于调制种类识别。并详细介绍了所用算法的原理,并进行仿真,载频估计算法的频谱分辨率达到了0.25Hz,信噪比为20dB时最大绝对误差不超过200Hz,在20dB信噪比下调制识别算法能有效识别BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM和64QAM信号,结果证明其算法性能达到系统的要求。系统的硬件部分以宽带接收电路与FPGA数据传输平台为核心,完成了对太赫兹信号的接收与传输工作。以此,规划好了整个太赫兹宽带信号盲检测系统的架构。最后本论文对太赫兹宽带信号盲检测系统及其测试平台进行了搭建,完成了系统的硬件实现。重点阐述了如何对太赫兹宽带调制信号进行载频估计与调制识别的详细流程,并对此两种功能在测试平台上进行了实验,完成其功能测试。然后针对太赫兹盲检测系统的性能指标进行了性能测试,测试结果表明系统能在2s内对目标信号进行盲检测,并输出结果,在检测带宽范围为0.210THz到0.230THz内进行载频估计的最大误差不超过300Hz,并可准确对BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、32QAM和64QAM信号进行分类。

关键词：太赫兹通信信号盲检测硬件实现