1.2  本文结构安排

本文主要研究跳频信号参数估计的一系列算法。结合平滑伪魏格纳分布的特点和信号处理的理论，提出了跳频系统跳速估计、跳变时刻估计以及跳频序列估计的方法。

本文的结构安排如下：

第一章简述了跳频信号参数估计的背景，并给出了本文的章节安排。

第二章介绍了跳频系统的原理和工作方式，阐述了跳频序列、跳频同步等跳频通信系统的关键技术。

第三章介绍了跳频信号的两种时频分析方法，短时傅里叶变换和魏格纳分布。针对短时傅里叶变换的局限性和魏格纳分布交叉项的干扰，介绍了平滑伪魏格纳分布。

第四章详细研究了跳频信号的参数估计方法，对跳频信号的三个重要参数：跳变时刻(Hop timing)，跳速(Hop rate)和跳频图案(Hop pattern)做了精确估计，并介绍了跳频图案的产生。

第五章对全文进行了总结。

2  跳频系统概述

2.1  跳频通信系统原理

作为一种抗干扰通信机制，跳频通信系统在通信领域中得到了巨大的发展，同时作为一种扩频技术，在现代战争中，尤其是信息战、电子战，跳频通信起到了决定性的作用。跳频通信系统可以看作是一个“多频、选码、频移键控”的系统，即通过伪随机码序列来控制频率合成器在多个频率中进行选择的频移键控。跳频通信在军用无线通信电台和军用雷达中获得广泛应用，主要因为跳频通信具有三个突出优点，即极强的抗干扰性能、低截获性能和多址组网能力[4]。

图 2.1 跳频通信系统原理图

如图 2.1 是跳频通信系统的基本原理图，在发送端，基带信号经过信道编码以后送到数据调制器中进行信号调制，由频率合成器产生的信号进行上变频，在这里频率合成器产生的频率是由一个伪随机码控制，就是通过该伪随机码控制频率合成器输出的改变从而完成频率跳变，混频后的信号通过高通滤波器后反馈送到天线发射。在接收端，信号经过天线接收后通过一个宽带滤波器，与本地频率合成器产生的信号进行下变频。该频率合成器产生的信号也是由伪随机码控制的，接收端和发送端的伪随机码是完全一样的，但在接收端伪随机码的产生会受到同步电路的控制，其作用是完成整个跳频通信的同步过程，以保证通信过程的正常，混频后的信号经过带通滤波器后进行信号的解调。

跳频系统同时又被分为快跳系统和慢跳系统，具体有两种区分方式[5]。第一种是按照跳速来进行区分，如果跳速超过1000hop/sec称为快跳系统，反之若跳速低于1000hop/sec则称为慢跳系统。另外一种是按照跳速和码速率的关系进行区分，如果跳速低于码速率，也就是一跳传输多个码元，称为慢跳系统；如果跳速高于码速率，一个码元分为几跳进行传输，则称为快跳系统。

2.2  跳频序列产生

跳频序列是用一组伪随机码来控制跳频系统载波的跳变。同时，载波跳变的规律被称为跳频图案。其中跳频序列的作用如下[6]：

1) 控制频率跳变，实现频谱扩展。在发射机和接收机端以同样的规律控制频率在较宽的频率范围内变化时，从微观上看的话，瞬时信号带宽较窄，但从宏观上看，整个跳频信号的带宽很宽。

2) 跳频组网作为地址码。在组网中，一个用户的地址码是由分配到的一个跳频序列组成，发射机根据接收机的地址码选择自己的通信目标。用户在一个频段同时工作时，跳频序列是作为区分用户的标志。