卫星通信系统中,电磁频谱资源日益紧张,同一通信频段上的调制信号越来越密集,时频混叠信号广泛存在。在非合作背景下的宽带接收中,单通道接收方式最为普遍。课题针对此类单通道混合信号非合作接收下的检测和参数估计问题,从宽带多信号检测出发,给出存在性判断,然后从循环平稳分析的角度研究算法,估计调制参数以及确定其调制方式,实现了由{BPSK、QPSK、OQPSK、8PSK、8QAM、16QAM、16APSK、32APSK、CPM}混合的单通道混合信号的盲检测和调制参数分析,为后续的信号分离、解调译码以及信息还原等处理奠定基础,拓展单通道混合信号分析研究的广度和深度。本文主要的工作和创新如下:1.针对宽带多信号检测问题,提出一种基于多尺度功率谱子带梯度的频谱感知算法。该算法不要先验信息,对功率谱进行分段计算梯度,再进行自适应双阈值检测,通过多尺度的技巧提高了宽带频谱感知的稳定性。论文对该算法在不同信道模型下的统计特性、虚警概率、检测概率以及判决门限的表达式进行了理论推导。理论和仿真实验表明,算法适用于高斯噪声信道和平坦衰落信道,能够有效克服色噪声,并且能够实现用户频带范围定位;运算复杂度低;对噪声不确定度具有鲁棒性,能够用于低信噪比场合。2.给出了非合作条件接收下的单通道混合信号的概念和数学模型,并且对循环平稳理论的基本概念、各统计量之间的关系以及有关性质做了详细介绍,最后对常见卫星通信信号的循环平稳特性进行分析,推导了信号循环累积量和循环谱的表达式,为下文的参数估计和调制分类奠定基础。3.针对单通道混合信号参数估计问题,提出了一种基于循环累积量-改进循环谱的参数联合估计快速算法。系统给出整套参数估计算法流程,通过高阶累积量以及功率中心方法确定信号个数以及载波频率,然后利用循环谱提取符号速率谱线,完成单通道混合信号参数估计。论文对改进算法的渐进性均值和方差进行了理论推导。理论和仿真实验表明,算法不需要同步码等先验信息,适用于高斯噪声信道和平坦衰落信道,同时降低了计算复杂度、存储空间、估计方差以及数据量的需求,验证了算法的有效性和可行性。4.针对单通道混合信号调制识别问题,在已估计出混合信号载频和符号速率的前提下,利用循环频率特征的差异性完成信号区分,对没有明显循环频率特征的信号构造幅度模板进行匹配识别,提出一套调制识别算法。针对系统中的QPSK/16QAM区分难的薄弱环节,本文提出一种基于能量归一化的四阶循环累积量分类算法,并进行了原理推导。在加性高斯白噪声条件下进行了不同噪声、功率比、重叠度以及三个分量条件下的单通道多信号调制分类,验证了算法的有效性和可行性5.构建了混合信号条件下基于DVB-RCS2协议的串行级联CPM信号接收仿真环境,并对本文提出的信号检测和参数估计算法进行了性能测试。测试结果表明,参数估计中载频偏差较符号速率偏差更影响SCCPM信号解调正确率,参数正确估计条件下将对SCCPM混合信号解调具有指导意义。