无线环境下基于循环谱相关技术的调制信号检测
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摘要
循环谱相关技术的理论基础是循环平稳理论，在通信、遥测、雷达和声纳系统中得到了广泛的应用。由于循环统计量可以抑制任何平稳的有色噪声，而且不同类型的调制信号可能具有不同的循环谱相关函数，因此循环谱相关技术在信号检测领域也得到人们越来越多的关注。
无线通信技术的不断发展，为无线通信信号的监测和管理带来了新的挑战。实现对无线通信信号的检测和识别，成为刻不容缓的研究课题。其中，对无线通信系统中都得到广泛应用的相移键控调制技术进行检测和识别，以及对无先验知识条件的直接序列扩频信号的参数估计，是该领域的两大重要任务。
本论文将循环谱相关技术作为研究工具，对这一具有挑战性的课题进行了一些有益的探索性的工作。
首先从循环平稳理论出发，讨论循环谱计算机仿真的实现方法，并且得到几种典型信号的循环谱相关函数。随后对OQPSK调制信号的谱相关特征进行分析，提出可以利用谱相关特征进行信号的识别和检测这一有实际意义的结论。进而对OQPSK调制直接序列扩频信号的谱相关函数进行研究，利用计算机仿真估计调制参数和扩频参数，验证了采用循环谱相关技术对无先验知识条件下的DS-OQPSK信号进行检测和参数估计的可行性。此后分别对IS-95反向接入信道和cdma2000反向业务信道进行Simulink仿真，利用循环谱分析这两种信道所产生的信号，得到各自的循环谱的特点并进行比较，结果证明循环谱相关技术可以用于识别和检测这两种信号。最后考虑将循环谱相关技术用于OFDM信号，并着重分析IEEE 802.11a无线局域网信号，得到的结论具有进一步研究意义。
研究结果表明，循环谱相关技术可以对无先验知识条件下的几种无线通信信号进行检测，并且估计相关参数，具有十分重要的意义。
Cyclostationary spectral analysis is widely used in many systems such as Communications, Remote-sensing, Radar, Sonar and so on. As the cyclic statistics can restrain any stationary colored noise, and different modulation signals sometimes have different cyclic spectral correlation functions, this technology has been growing concern in the area of signal detection.
The development of wireless communication technologies brings new challenges to the monitoring and management of wireless signals. The realization of the wireless signal detection and identification has two tasks to complete: one is to detect and identify the PSK signals which are widely used in many wireless systems; the other one is to estimate the parameters of DSSS signal without prior knowledge.
This paper will use cyclostationary spectral analysis as a research tool to do a number of useful exploratory works on this challenging subject.
At first, we introduce the theory of cycle spectrum, discuss the computer simulation method and present some typical signals' spectral correlation functions. Then by analyzing the spectral correlation characteristics of OQPSK signal, we conclude that the cyclostationary spectral analysis can be used to detect and identify OQPSK signal. After the research and the simulation of DS-OQPSK signal, we prove the feasibility of using cyclostationary spectral analysis to estimate the parameters of DS-OQPSK signal without prior knowledge. We use Simulink to simulate IS-95 Reverse Access Channel and cdma2000 Reverse Channel and compare the cyclic spectral correlation functions of the signals generated by these two channels. Results show that cyclostationary spectral analysis can also be used to detect and identify these two signals. At last, we set IEEE 802．11a WLAN wireless signal, which uses OFDM technology, as the study object and the conclusion is of further significance.
The results note that cyclostationary spectral analysis can be used to detect and identify several kinds of wireless signals without prior knowledge, and can estimate the signals' parameters.
无线通信技术的不断发展，为无线通信信号的监测和管理带来了新的挑战。实现对无线通信信号的检测和识别，成为刻不容缓的研究课题。其中，对无线通信系统中都得到广泛应用的相移键控调制技术进行检测和识别，以及对无先验知识条件的直接序列扩频信号的参数估计，是该领域的两大重要任务。
本论文将循环谱相关技术作为研究工具，对这一具有挑战性的课题进行了一些有益的探索性的工作。
首先从循环平稳理论出发，讨论循环谱计算机仿真的实现方法，并且得到几种典型信号的循环谱相关函数。随后对OQPSK调制信号的谱相关特征进行分析，提出可以利用谱相关特征进行信号的识别和检测这一有实际意义的结论。进而对OQPSK调制直接序列扩频信号的谱相关函数进行研究，利用计算机仿真估计调制参数和扩频参数，验证了采用循环谱相关技术对无先验知识条件下的DS-OQPSK信号进行检测和参数估计的可行性。此后分别对IS-95反向接入信道和cdma2000反向业务信道进行Simulink仿真，利用循环谱分析这两种信道所产生的信号，得到各自的循环谱的特点并进行比较，结果证明循环谱相关技术可以用于识别和检测这两种信号。最后考虑将循环谱相关技术用于OFDM信号，并着重分析IEEE 802.11a无线局域网信号，得到的结论具有进一步研究意义。
研究结果表明，循环谱相关技术可以对无先验知识条件下的几种无线通信信号进行检测，并且估计相关参数，具有十分重要的意义。
Cyclostationary spectral analysis is widely used in many systems such as Communications, Remote-sensing, Radar, Sonar and so on. As the cyclic statistics can restrain any stationary colored noise, and different modulation signals sometimes have different cyclic spectral correlation functions, this technology has been growing concern in the area of signal detection.
The development of wireless communication technologies brings new challenges to the monitoring and management of wireless signals. The realization of the wireless signal detection and identification has two tasks to complete: one is to detect and identify the PSK signals which are widely used in many wireless systems; the other one is to estimate the parameters of DSSS signal without prior knowledge.
This paper will use cyclostationary spectral analysis as a research tool to do a number of useful exploratory works on this challenging subject.
At first, we introduce the theory of cycle spectrum, discuss the computer simulation method and present some typical signals' spectral correlation functions. Then by analyzing the spectral correlation characteristics of OQPSK signal, we conclude that the cyclostationary spectral analysis can be used to detect and identify OQPSK signal. After the research and the simulation of DS-OQPSK signal, we prove the feasibility of using cyclostationary spectral analysis to estimate the parameters of DS-OQPSK signal without prior knowledge. We use Simulink to simulate IS-95 Reverse Access Channel and cdma2000 Reverse Channel and compare the cyclic spectral correlation functions of the signals generated by these two channels. Results show that cyclostationary spectral analysis can also be used to detect and identify these two signals. At last, we set IEEE 802．11a WLAN wireless signal, which uses OFDM technology, as the study object and the conclusion is of further significance.
The results note that cyclostationary spectral analysis can be used to detect and identify several kinds of wireless signals without prior knowledge, and can estimate the signals' parameters.
引文
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