基于波形變換的psk調(diào)制識別方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于波形變換的PSK調(diào)制識別方法，適應(yīng)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(fā)明充分利用基帶信號的特點，對瞬時相位進(jìn)行處理變換，使之區(qū)分極為明顯（變換前后相差約兩個數(shù)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(fā)明還成功移植到頻譜監(jiān)測接收機中頻處理模塊的硬件平臺上，并且經(jīng)RS矢量信號源測試驗證。
【專利說明】基于波形變換的PSK調(diào)制識別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號調(diào)制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于波形變換的PSK調(diào)制識別方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，通信信號的調(diào)制識別已經(jīng)成為無線通信的一個研究熱點，它有著很大的 應(yīng)用前景，尤其是在軍事通信領(lǐng)域。隨著電子對抗技術(shù)研究的不斷升溫，迫切需要進(jìn)行調(diào)制 信號自動識別技術(shù)的研究，它被廣泛應(yīng)用于：信號確認(rèn)、干擾識別、無線電偵聽、電子對抗、 信號監(jiān)測和威脅分析等領(lǐng)域。當(dāng)前最具吸引力的實現(xiàn)平臺是軟件無線電及其他可重構(gòu)通信 系統(tǒng)。
[0003] 目前已有的算法大致可W分為兩大類；基于判決理論的最大似然方法和基于特征 提取的模式識別方法。前者由于對模型失配比較敏感并且計算復(fù)雜度較高，在很大程度上 制約了它們在實際通信環(huán)境下的應(yīng)用；而后者通常形式簡單容易實現(xiàn)，在合適的條件下可 獲得近似最優(yōu)的識別性能，并且在模型失配的情況下性能仍然較為穩(wěn)健，具有較高的實用 性。
[0004] 統(tǒng)計模式識別的基本流程一般包括：信號預(yù)處理、特征提取和分類識別該H部分。
[0005] 信號預(yù)處理的任務(wù)是對信號濾波、均衡W及幅度調(diào)整等，還包括對信號的參數(shù)估 計，為后面的特征提取部分提供參考依據(jù)。在信道非理想的情況下，信號預(yù)處理還進(jìn)行信道 參數(shù)的估計，減弱信道干擾的影響。
[0006] 特征提取部分就是從信號的樣本數(shù)據(jù)中提取對調(diào)試識別有用的數(shù)學(xué)特征參數(shù)。特 征的選擇與提取是統(tǒng)計模式識別中的核也部分，可W在時域進(jìn)行，也可W在頻域中進(jìn)行。特 征的選擇，取決于要識別信號的種類、參數(shù)范圍等因素。在實際應(yīng)用中，很難找到一個對眾 多信號都具有良好分辨率的特征，為了取得好的識別性能，不同的調(diào)試方式對應(yīng)特征的差 別應(yīng)該盡可能的明顯。
[0007] 統(tǒng)計特征提取的方法，主要可分為W下幾類：
[0008] (1)基于信號瞬時特征提取的方法
[0009] 由于調(diào)制信號可W提取比較簡單的特征參數(shù)，比如瞬時包絡(luò)、瞬時相位和瞬時頻 率，因此可W利用確定其特征參數(shù)來識別信號的調(diào)制方式。Nandi和Azzouz等在調(diào)制識別 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(biāo)準(zhǔn)差等特 征識別方法，可W比較全面的區(qū)分各種模擬和數(shù)字調(diào)制信號。
[0010] (2)基于高階信號統(tǒng)計量及譜特征提取的方法
[0011] 高階統(tǒng)計量能夠反映出星座圖的分布特征，運算量相對較小，并且能夠有效地抑 制高斯白噪聲，所W廣泛用于幅度相位調(diào)制方式的識別。
[0012] 由于不同調(diào)制信號所對應(yīng)的譜特征（頻譜特征和功率譜特征等）是不同的，因此 也可W通過譜特征來提取特征參數(shù)完成調(diào)制信號的識別。
[0013] (3)基于變換域特征提取的方法
[0014] 由于通信信號的調(diào)制波形具有周期平穩(wěn)的特性，其值和相關(guān)函數(shù)等統(tǒng)計量也具有 周期性，所W可W利用不同頻帶之間的相關(guān)特性（譜相關(guān)）來掲示該些周期性。
[0015] 上世紀(jì)90年代，A. K. Nandi和E. E. Azzouz發(fā)表了一系列有關(guān)信號調(diào)制識別的文 章[31'12542?，提出了一種基于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 的特征參數(shù)，可W在一定的信噪比條件下將一些常用的數(shù)字和模擬信號進(jìn)行識別區(qū)分，一 定信噪比條件下識別率較高。由于該種算法具有優(yōu)良的識別效果和可操作性，成了信號識 別領(lǐng)域里的經(jīng)典算法。該種對特征參數(shù)的提取算法，至今也具有很好的指導(dǎo)意義，后來的很 多識別算法也借鑒了該種算法。
[001引針對本發(fā)明，簡要介紹A. K. Nandi和E. E. Azzouz提出的算法，主要是 特征參數(shù)的提取，僅介紹數(shù)字調(diào)制信號的自動識別。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(shù)字調(diào)制信號的特征參數(shù)主要有W下六個：
[0018] (1) 零中也歸一化瞬時幅度絕對值的標(biāo)準(zhǔn)偏差），用來區(qū)分待識別信號是 2ASK還是4ASK信號。
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于波形變換的PSK調(diào)制識別方法，其特征在于：包括以下步驟， 步驟1、對信號源進(jìn)行預(yù)處理，得到零中頻信號，即32K點I、Q路基帶信號； 步驟2、由預(yù)處理的零中頻信號一32K點I、Q路基帶信號求瞬時相位，經(jīng)相位去卷疊后 得到瞬時頻率，再由非弱信號計算剩余載波，弱信號的幅度的判決門限為1. l*ma，ma為信 號平均幅度，即幅度小于該門限則為弱信號； 步驟3、去除線性相位，再根據(jù)瞬時幅度，通過幅值判決判斷BPSK和QPSK調(diào)制信號的相 位跳變點，對跳變點相位由之前的非跳變相位進(jìn)行替代，即去除相位跳變點； 步驟4、根據(jù)BPSK、QPSK分別有兩個、四個相位值的特點，對瞬時相位進(jìn)行集中變換，使 之更加集中，從而使統(tǒng)計特征的區(qū)分更加明顯，根據(jù)相位特征實現(xiàn)調(diào)制方式識別； 步驟5、步驟4區(qū)分出BPSK后，再區(qū)分開QPSK和QAM，利用QPSK有四個相位而QAM多 于四個相位的特征，再對QPSK和QAM進(jìn)行集中變換的處理，根據(jù)相位特征實現(xiàn)調(diào)制方式識 別。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調(diào)制識別方法，其特征在于：所述 步驟1的具體過程為：中頻調(diào)制器Modulator輸出經(jīng)AWGN信道后得到附加高斯噪聲SNR = 10dB的IF信號，將32K點該信號存為文件，經(jīng)FFT變換和估計，得到相應(yīng)信號的載波頻率和 信號帶寬；再根據(jù)估計得到的載波頻率和帶寬，進(jìn)行數(shù)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(diào)制信號識別后續(xù)處理的信號源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調(diào)制識別方法，其特征在于：所述 步驟4中，相位特征包括標(biāo)準(zhǔn)偏差的平方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調(diào)制識別方法，其特征在于：所述 步驟5中，對QPSK和QAM進(jìn)行集中變換的處理過程為： 對模〇. 5pi后的信號進(jìn)行32組分組，每組1024點，這1024個數(shù)據(jù)進(jìn)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征量，變換后QPSK和QAM的方差相差兩個數(shù)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(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)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(xué)