【摘 要】
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加权分数傅里叶变换(Weighted-type Fractional Fourier Transform,WFRFT)是一种具有广泛应用前景的通信信号射频隐身设计方法。通过加权分数傅里叶域的信号处理,可以改变通信信号的调制特征,将原始信号的调制特征模拟为目标信号调制特征,从而降低信号的截获风险,为电子对抗中的信号伪装、调制域加密等手段提供新的解决思路。本文从WFRFT变换域通信的基本原理出发,深入
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加权分数傅里叶变换(Weighted-type Fractional Fourier Transform,WFRFT)是一种具有广泛应用前景的通信信号射频隐身设计方法。通过加权分数傅里叶域的信号处理,可以改变通信信号的调制特征,将原始信号的调制特征模拟为目标信号调制特征,从而降低信号的截获风险,为电子对抗中的信号伪装、调制域加密等手段提供新的解决思路。本文从WFRFT变换域通信的基本原理出发,深入分析了星座裂变和星座模糊等关键参数作用机理,针对不同信号的调制特征模拟需求,分别提出了基于变换阶数和信噪比约束的单参数WFRFT信号调制特征模拟设计方法、基于目标信号特征和关键参数联合优化的多参数WFRFT信号调制特征模拟设计方法。在此基础上,采用软件无线电平台实现了单参数、多参数WFRFT调制信号产生,并利用软件截获接收机完成了WFRFT信号的抗识别能力评估和测试。本文主要研究工作和创新性成果如下:(1)针对单参数WFRFT信号的调制特征模拟问题,提出了基于变换阶数和信噪比约束的单参数WFRFT信号设计方法。该方法在目标信号的信噪比特征约束下,通过变换阶数的优化设计,实现不同信噪比约束下的WFRFT信号调制特征模拟。实验结果表明,该设计方法可以实现特定信噪比约束条件下的信号调制特征模拟设计。(2)针对复杂调制特征模拟问题,提出了基于目标信号特征和关键参数联合优化的多参数WFRFT信号设计方法。该方法选取星座图的裂变点数、裂变构型、裂变样式及模糊程度作为关键参数,引入遗传算法进行迭代计算,获取最优控制参数集。实验结果表明,该设计方法可以实现星座图模糊、星座图裂变等复杂调制特征的模拟设计。(3)针对WFRFT实际信号生成问题,采用射频芯片AD9361和FPGA芯片ZYNQ7045作为软件无线电硬件平台,完成了WFRFT射频隐身通信系统搭建。实验结果表明,本文所提软件无线电平台可以实现单参数WFRFT和多参数WFRFT通信信号设计。(4)针对WFRFT信号抗识别性能评估问题,采用高阶累计量评估方法,完成WFRFT信号的调制特征识别,并采用软件截获接收机系统,对WFRFT通信信号的抗识别性能进行了测试和评估,验证了WFRFT信号设计方法的有效性。
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