突發信號

突發信號

突發信號是在數據通信中,按照特定準則或度量算作一個單位的各信號組成的序列。

簡介

在絕大多數情況下,突發信號都具有短時的特點,因此突發信號是相對於持續時間較長的連續信號而言的,突發信號的起始點、起始位置是不確定的。突發信號一般不能按照傳統的方式進行處理。

一般來說,對於連續信號的處理,人們並不太關心信號的開始和結束,但對突發信號而言,在非合作通信的情況下,由於沒有信號出現的準確先驗知識,所以必須判斷信號的起始,有時也需要判斷信號的結束。這就是突發信號的檢測問題,信號檢測可以在通帶進行,也可以在基帶進行。

套用

突發信號在實際中得到了廣泛套用,如時分多址(TDMA:time-division multiple-access)系統和地面移動蜂窩無線電使用了突發的方式傳輸數字數據;在一些時變信道如短波信道中,新型串列通信系統為了克服時變信道的影響往往將信號設計為短時突發的形式,並可以根據信道探測的結果自適應的改變信號的調製方式,信道條件好可以採用高階的調製方式,信道條件差則採用低階的調製方式,以適應信道快速的變化在某些保密通信中也往往使用突發的方式進行通聯以提高通信系統的抗截獲能力在軍事通信中得到廣泛使用的跳頻通信,其具有很強的抗干擾和抗截獲的能力,跳頻信號的每一跳都可以看作一個短時突發信號,因而跳頻信號也可以看成一種突發一號。

一般調製解調的工作模式分為連續模式和突發模式兩類,面向大量數據傳輸服務的通信系統,一般採用連續模式,如數據廣播、主幹網數據傳輸等而面向突發業務的通信服務,往往採用數據包幀來傳輸信息,如系統等,就適合用突發模式來實現。一般突發模式比連續模式的信號檢測、同步速度要求高的多,所以實現起來相對更複雜 。

同步方法

突發信號 突發信號

突發信號的同步方法,早期主要是借鑑於連續信號的方法,隨著信號處理技術的發展,基於塊處理和內插重採樣的定時同步技術引起廣泛的關注,信號經過匹配濾波、採樣,送入數據快取器暫存,定時估計單元利用數據快取器中的數據塊來估計定時誤差,並用估計出的定時誤差控制內插濾波器調整採樣時刻。同樣也可以利用基於塊的結構進行載波頻偏估計和載波相位估計。對於突發信號只要突發數據長度滿足數據塊的要求,就可以利用基於塊的結構來進行同步。

如果突發信號中攜帶同步頭、信道探針(信號中間插入的短的己知的信號結構)以及重插頭等已知的信號結構,目標接收方就可以充分利用這些先驗知識進行信號捕獲、同步和信道均衡的處理。然而突發信號一般比較短,考慮到效率原因,突發信號中可能沒有攜帶前導字或中導字,即使有,對非合作接收方來說,這些己知結構也是很難獲取的,特別是對採用互動式訓練的通信系統,由於非合作接收方不能參與通信的通聯對話的過程,即使掌握部分信息結構,也不能順利利用這些已知的信息,因此必須對這些突發信號進行盲處理,所謂盲處理是指在不利用約定的信號參數的前提下,對突發信號進行的處理。

突發信號檢測技術

自 1967 年烏爾克維茲(Urkowitz)在中提出對高斯信道環境中噪聲的不確定檢測算法以來,在此基礎上,其它研究人員進行了大量的深入研究。信號的突發檢測既可以利用時域數據,也可利用頻域數據。基於時域數據的算法有直接能量法、基於短時自相函式的能量統計算法、高階統計量法和過零檢測算法;基於頻域數據的檢測算法主要有頻域能量統計法、基於循環譜計算法。基於時域數據的檢測方法需要數據量小,但要求信噪比高,適用於突發間隔小信號實時檢測;基於頻域數據的檢測方法有較強的噪聲抑制能力,但數據量要求大,可用於突發間隔較大、信噪比較低的突發信號檢測。基於信號能量和基於信號功率的檢測算法由於實現簡單、性能穩定,在實際中得到了廣泛的套用。

滑動視窗法是基於信號能量的檢測算法中最常用的,該算法較容易實現,但是該算法的門限選取和接收方的增益有關,最後的檢測效果會受到信噪比的影響,信噪比較低時性能稍差。由於這些問題,近年來,不少學者進行了改進。隋丹等人提出一種基於主分量分析的能量檢測算法,該算法能夠用較少的數據實現信號檢測,提高了運算速度,為後續處理節省了時間 。

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