在非合作通信领域中,通信信号的检测、调制识别以及特征识别构成了无线电通信侦察对抗的重要基础。在研究复杂高阶调制信号的侦察与分析时,如何设计实现实时高效的侦测设备来应对较少先验信息以及快速多变的电磁环境等不利因素成了目前一项富有挑战的课题。本文面向实时高速的硬件结构,围绕非合作通信系统中任意小数倍数采样率变换问题和基于传统模式特征参数提取的调制类型识别方法进行了深入讨论与研究,全文的主要工作和贡献包括:面向非合作信号的采集和分析识别,论文研究了传统信号内插与抽取结构、分数倍速率转换理论和一般的Farrow及其转置结构滤波器。针对非合作通信信号的数据预处理中需要灵活选择信号输出采样率的问题,提出了一种结构简单、可实时配置、基于Farrow插值滤波器结构的任意倍数速率变换实现结构。通过小数延迟参数的累加计算代替查找表方式,并利用小数延迟作为逻辑控制决定输出序列插值点位置,有效解决了目前高速实时信号处理硬件中Farrow结构滤波器系数固定,不能灵活配置转换比的问题。针对非合作信号的盲识别,论文对主流的调制识别方式进行了比较分析,研究了通信信号盲识别中特征参数提取与选择的问题。根据实际信号条件和硬件环境提出基于高阶累积量与高次谱特征的调制识别方法。首先针对盲识别中载波同步前的信号,提出了一种基于抽取滤波谱线的载频估计算法,通过多级抽取滤波器逐级放大频谱分辨率以达到相对精准的载波频率估计和残留频偏纠正的目的,该方法下载频估计相对误差较传统估计方法减小3个数量级。在此基础上可提取到可靠的特征参数,进而设计出一种针对MQAM、MPSK、MFSK信号的盲识别决策分类器。实现结果表明,在信噪比大于8d B时,基于高阶累积量与高次谱特征的调制识别方法识别成功率达到95%。设计构建了通信信号调制方式识别及变速率处理系统,搭建了以FPGA为核心的高速数字信号处理平台,对本文提出的信号预处理与调制识别方法进行了集成。通过实际采集十余种调制信号进行系统验证,系统可以有效地实现信号速率变换和调制方式的快速识别。