基于波形變換的psk調製識別方法

2023-11-03 15:47:47

基于波形變換的psk調製識別方法
【專利摘要】本發明提出一種基于波形變換的PSK調製識別方法，適應性強，使待識別的信號，在更低的信噪比條件下，取得了更高的識別率。本發明充分利用基帶信號的特點，對瞬時相位進行處理變換，使之區分極為明顯（變換前後相差約兩個數量級），大大改善識別效果，且很容易選擇判決門限。除此之外，本發明還成功移植到頻譜監測接收機中頻處理模塊的硬體平臺上，並且經RS矢量信號源測試驗證。
【專利說明】基于波形變換的PSK調製識別方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於信號調製【技術領域】，特別涉及一種基于波形變換的PSK調製識別方 法。

【背景技術】
[0002] 近年來，通信信號的調製識別已經成為無線通信的一個研究熱點，它有著很大的 應用前景，尤其是在軍事通信領域。隨著電子對抗技術研究的不斷升溫，迫切需要進行調製 信號自動識別技術的研究，它被廣泛應用於：信號確認、幹擾識別、無線電偵聽、電子對抗、 信號監測和威脅分析等領域。當前最具吸引力的實現平臺是軟體無線電及其他可重構通信 系統。
[0003] 目前已有的算法大致可W分為兩大類；基於判決理論的最大似然方法和基於特徵 提取的模式識別方法。前者由於對模型失配比較敏感並且計算複雜度較高，在很大程度上 制約了它們在實際通信環境下的應用；而後者通常形式簡單容易實現，在合適的條件下可 獲得近似最優的識別性能，並且在模型失配的情況下性能仍然較為穩健，具有較高的實用 性。
[0004] 統計模式識別的基本流程一般包括：信號預處理、特徵提取和分類識別該H部分。
[0005] 信號預處理的任務是對信號濾波、均衡W及幅度調整等，還包括對信號的參數估 計，為後面的特徵提取部分提供參考依據。在信道非理想的情況下，信號預處理還進行信道 參數的估計，減弱信道幹擾的影響。
[0006] 特徵提取部分就是從信號的樣本數據中提取對調試識別有用的數學特徵參數。特 徵的選擇與提取是統計模式識別中的核也部分，可W在時域進行，也可W在頻域中進行。特 徵的選擇，取決於要識別信號的種類、參數範圍等因素。在實際應用中，很難找到一個對眾 多信號都具有良好解析度的特徵，為了取得好的識別性能，不同的調試方式對應特徵的差 別應該儘可能的明顯。
[0007] 統計特徵提取的方法，主要可分為W下幾類：
[0008] (1)基於信號瞬時特徵提取的方法
[0009] 由於調製信號可W提取比較簡單的特徵參數，比如瞬時包絡、瞬時相位和瞬時頻 率，因此可W利用確定其特徵參數來識別信號的調製方式。Nandi和Azzouz等在調製識別 方面做了大量研究，提出了中也歸一化幅度的最大功率譜密度、相位和頻率的標準差等特 徵識別方法，可W比較全面的區分各種模擬和數字調製信號。
[0010] (2)基於高階信號統計量及譜特徵提取的方法
[0011] 高階統計量能夠反映出星座圖的分布特徵，運算量相對較小，並且能夠有效地抑 制高斯白噪聲，所W廣泛用於幅度相位調製方式的識別。
[0012] 由於不同調製信號所對應的譜特徵（頻譜特徵和功率譜特徵等）是不同的，因此 也可W通過譜特徵來提取特徵參數完成調製信號的識別。
[0013] (3)基於變換域特徵提取的方法
[0014] 由於通信信號的調製波形具有周期平穩的特性，其值和相關函數等統計量也具有 周期性，所W可W利用不同頻帶之間的相關特性（譜相關）來掲示該些周期性。
[0015] 上世紀90年代，A. K. Nandi和E. E. Azzouz發表了一系列有關信號調製識別的文 章[31'12542?，提出了一種基於決策理論的識別算法，它是通過從接收的信號中提取幾個簡單 的特徵參數，可W在一定的信噪比條件下將一些常用的數字和模擬信號進行識別區分，一 定信噪比條件下識別率較高。由於該種算法具有優良的識別效果和可操作性，成了信號識 別領域裡的經典算法。該種對特徵參數的提取算法，至今也具有很好的指導意義，後來的很 多識別算法也借鑑了該種算法。
[001引針對本發明，簡要介紹A. K. Nandi和E. E. Azzouz提出的算法，主要是 特徵參數的提取，僅介紹數字調製信號的自動識別。出處Nandi A.K. ,Azzouz E. E.，Algorithms for Automatic 民ecognition of Communication Signals. IEEE Trans. Commun.，1998, 46:431-436.
[0017] 數字調製信號的特徵參數主要有W下六個：
[0018] (1) 零中也歸一化瞬時幅度絕對值的標準偏差），用來區分待識別信號是 2ASK還是4ASK信號。
[0019]

【權利要求】
1. 一種基于波形變換的PSK調製識別方法，其特徵在於：包括以下步驟， 步驟1、對信號源進行預處理，得到零中頻信號，即32K點I、Q路基帶信號； 步驟2、由預處理的零中頻信號一32K點I、Q路基帶信號求瞬時相位，經相位去卷疊後 得到瞬時頻率，再由非弱信號計算剩餘載波，弱信號的幅度的判決門限為1. l*ma，ma為信 號平均幅度，即幅度小於該門限則為弱信號； 步驟3、去除線性相位，再根據瞬時幅度，通過幅值判決判斷BPSK和QPSK調製信號的相 位跳變點，對跳變點相位由之前的非跳變相位進行替代，即去除相位跳變點； 步驟4、根據BPSK、QPSK分別有兩個、四個相位值的特點，對瞬時相位進行集中變換，使 之更加集中，從而使統計特徵的區分更加明顯，根據相位特徵實現調製方式識別； 步驟5、步驟4區分出BPSK後，再區分開QPSK和QAM，利用QPSK有四個相位而QAM多 於四個相位的特徵，再對QPSK和QAM進行集中變換的處理，根據相位特徵實現調製方式識 別。
2. 根據權利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調製識別方法，其特徵在於：所述 步驟1的具體過程為：中頻調製器Modulator輸出經AWGN信道後得到附加高斯噪聲SNR = 10dB的IF信號，將32K點該信號存為文件，經FFT變換和估計，得到相應信號的載波頻率和 信號帶寬；再根據估計得到的載波頻率和帶寬，進行數字混頻和濾波，即得到I、Q路基帶信 號，存儲32K點I、Q路基帶信號，做為調製信號識別後續處理的信號源。
3. 根據權利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調製識別方法，其特徵在於：所述 步驟4中，相位特徵包括標準偏差的平方。
4. 根據權利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調製識別方法，其特徵在於：所述 步驟5中，對QPSK和QAM進行集中變換的處理過程為： 對模〇. 5pi後的信號進行32組分組，每組1024點，這1024個數據進行方差的計算，取 32組方差中的最小值作為各個信號最終的表徵量，變換後QPSK和QAM的方差相差兩個數量 級。
【文檔編號】H04L27/20GK104363194SQ201410612489
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】羅義軍, 謝左雷, 李勁, 張享, 陸冬冬, 胡文慶 申請人:武漢大學