基于波形變換的psk調制識別方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于波形變換的PSK調制識別方法，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(fā)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(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RS矢量信號源測試驗證。
【專利說明】基于波形變換的PSK調制識別方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號調制【技術領域】，特別涉及一種基于波形變換的PSK調制識別方 法。

【背景技術】
[0002] 近年來，通信信號的調制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，迫切需要進行調制 信號自動識別技術的研究，它被廣泛應用于：信號確認、干擾識別、無線電偵聽、電子對抗、 信號監(jiān)測和威脅分析等領域。當前最具吸引力的實現(xiàn)平臺是軟件無線電及其他可重構通信 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：信號預處理、特征提取和分類識別該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(shù)估 計，為后面的特征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(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)據中提取對調試識別有用的數(shù)學特征參數(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在時域進行，也可W在頻域中進行。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，不同的調試方式對應特征的差 別應該盡可能的明顯。
[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] 由于調制信號可W提取比較簡單的特征參數(shù)，比如瞬時包絡、瞬時相位和瞬時頻 率，因此可W利用確定其特征參數(shù)來識別信號的調制方式。Nandi和Azzouz等在調制識別 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、相位和頻率的標準差等特 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制方式的識別。
[0012] 由于不同調制信號所對應的譜特征（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] 由于通信信號的調制波形具有周期平穩(wěn)的特性，其值和相關函數(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(fā)表了一系列有關信號調制識別的文 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 別領域里的經典算法。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準偏差），用來區(qū)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調制識別方法，其特征在于：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，再根據瞬時幅度，通過幅值判決判斷BPSK和QPSK調制信號的相 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(tǒng)計特征的區(qū)分更加明顯，根據相位特征實現(xiàn)調制方式識別； 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進行集中變換的處理，根據相位特征實現(xiàn)調制方式識 別。
2. 根據權利要求1所述的一種基于波形變換的PSK調制識別方法，其特征在于：所述 步驟1的具體過程為：中頻調制器Modulator輸出經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(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，做為調制信號識別后續(xù)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調制識別方法，其特征在于：所述 步驟4中，相位特征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調制識別方法，其特征在于：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后的信號進行32組分組，每組1024點，這1024個數(shù)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