專利名稱：無需先驗(yàn)知識(shí)的常用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及常用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別方法。
現(xiàn)有的通信系統(tǒng)都是根據(jù)特定用途和特定應(yīng)用環(huán)境來設(shè)計(jì)的。不同的通信系統(tǒng)間存在著工作頻段、調(diào)制方式的差異，導(dǎo)致不同系統(tǒng)間難以實(shí)現(xiàn)互通，形成了通信裝備品種雜、系列多、互通差、協(xié)同難的局面，很難適應(yīng)未來信息時(shí)代方便快捷進(jìn)行信息交換的需要。針對這樣一個(gè)現(xiàn)狀，1992年5月，Joe.Mitola在美國國家遠(yuǎn)程系統(tǒng)會(huì)議上首次提出了“軟件無線電(Software Radio)”的概念。軟件無線電系統(tǒng)的目標(biāo)之一就是通信自動(dòng)化。通過信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別及其它一些相應(yīng)手段，最終可以實(shí)現(xiàn)不同通信系統(tǒng)間的互連互通。因此，信號(hào)的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別是一項(xiàng)富于挑戰(zhàn)性的課題。
埃及開羅軍事技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系E.E.Azzouz和英國格拉斯哥市斯特拉斯克萊德大學(xué)(University of Strathclyde)電子電氣工程系A(chǔ).K.Nandi聯(lián)合編著的《Automatic Modulation Recognition of Communication Signals》一書詳細(xì)論述了對模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的識(shí)別方法；另外該書還評述了近年來發(fā)表的許多自動(dòng)調(diào)制識(shí)別方法。其中的數(shù)字調(diào)制識(shí)別方法工作流程如

圖1所示，包括以下步驟1)假設(shè)處理數(shù)據(jù)是數(shù)字調(diào)制信號(hào)2)計(jì)算γmax，如果其值小于門限 那么判定是移頻鍵控(FSK)信號(hào)，則計(jì)算σaf，如果大于該門限，則將其它信號(hào)歸為一類，計(jì)算σap；3)計(jì)算σaf，如果其值小于門限 那么判定為二頻移頻鍵控(FSK2)信號(hào)，反之為四頻移頻鍵控(FSK4)信號(hào)；4)計(jì)算σap，如果其值大于門限 那么判定為四相移相鍵控(PSK4)信號(hào)，反之則計(jì)算σdp；5)計(jì)算σdp，如果其值大于門限 判定為二相移相鍵控(PSK2)信號(hào)，反之，為ASK信號(hào)；6)對ASK信號(hào)計(jì)算σaa，如果其值大于門限 判定為四進(jìn)制幅度鍵控(ASK4)信號(hào)，反之，為二進(jìn)制幅度鍵控(ASK2)信號(hào)。
該方法各步驟相關(guān)參數(shù)說明如下1.該方法中零中心歸一化瞬時(shí)幅度的功率譜密度的最大值γmax為γmax＝max{DFT[acn(i)]}2/Ns式中，Ns為取樣點(diǎn)數(shù)，acn(i)為零中心歸一化瞬時(shí)幅度，acn(i)＝an(i)-1，an(i)＝a(i)/ma，ma=1NsΣi=1Nsa(i)]]>為瞬時(shí)幅度a(i)的均值。
參數(shù)γmax主要用來區(qū)分是恒包絡(luò)信號(hào)還是非恒包絡(luò)的信號(hào)，因?yàn)閷φ{(diào)頻(FM)、載波(CW)、FSK信號(hào)其瞬時(shí)幅度為常數(shù)(恒定不變)，所以它的零中心歸一化瞬時(shí)幅度acn(i)≈0，對應(yīng)其譜密度也就為零。而對調(diào)幅(AM)、殘余邊帶(DSB)、移相鍵控(PSK)等信號(hào)，由于其瞬時(shí)幅度不為恒定值，所以譜密度不為零。假設(shè)判決門限為 判決規(guī)則如下γmax≤tγmax]]>時(shí)，判為恒包絡(luò)信號(hào)；γmax>tγmax]]>時(shí)，判為非恒包絡(luò)信號(hào)2.該方法中的非弱信號(hào)段零中心歸一化瞬時(shí)頻率的絕對標(biāo)準(zhǔn)差σaf為σaf=1cΣan(i)>atfN2(i)-(1cΣan(i)>at|fN(i)|)2]]>式中，at是判斷弱信號(hào)段的一個(gè)幅度門限，C是在全部取樣數(shù)據(jù)Ns中屬于非弱信號(hào)的個(gè)數(shù)，fN(i)＝fm(i)/fc，fm(i)＝f(i)-mf，mf=1NsΣi=1Nsf(i),]]>fc為數(shù)字信號(hào)的中頻，f(i)為信號(hào)的瞬時(shí)頻率。
該參數(shù)σaf用來區(qū)分是2FSK信號(hào)還是4FSK信號(hào)。因?yàn)?FSK信號(hào)的瞬時(shí)頻率只有兩個(gè)值，所以它的零中心歸一化瞬時(shí)頻率的絕對值是常數(shù)，則其標(biāo)準(zhǔn)差σaf≈0，而4FSK信號(hào)的瞬時(shí)頻率有四個(gè)值，所以它的零中心歸一化瞬時(shí)頻率的絕對值不為常數(shù)，合理設(shè)定判決門限 就可以區(qū)分這兩種信號(hào)。
3.該方法中的非弱信號(hào)段零中心瞬時(shí)相位非線性分量的絕對標(biāo)準(zhǔn)差σap為σap=1cΣan(i)>atφNL2(i)-(1cΣan(i)>at|φNL(i)|)2]]>式中，φNL(i)是經(jīng)零中心化處理后瞬時(shí)相位的非線性分量，在載波完全同步時(shí)，φNL(i)＝φ(i)-φ0，其中φ0=1NsΣi=1Nsφ(i).]]>σap用來區(qū)分有相位變化的信號(hào)中DSB、BPSK信號(hào)還是其它信號(hào)。因?yàn)镈SB和BPSK的φNL只有-π/2和π/2兩個(gè)取值，不含絕對相位信息。通過選取合適的門限 就可以區(qū)分這兩類信號(hào)。
4.該方法中的非弱信號(hào)段零中心瞬時(shí)相位非線性分量的直接標(biāo)準(zhǔn)差σdp為σdp=1cΣan(i)>atφNL2(i)-(1cΣan(i)>atφNL(i))2]]>式中，σdp用來區(qū)分調(diào)制信號(hào)有無相位變化，可以門限設(shè) 區(qū)分PSK、FSK、FM、DSB、SSB與AM、ASK、CW調(diào)制信號(hào)。
5.該方法中的中心歸一化瞬時(shí)幅度的絕對標(biāo)準(zhǔn)差σaa為σaa=1NsΣi=1Nsacn2(i)-(1NsΣi=1Ns|acn(i)|)2]]>式中，σaa主要用來區(qū)分是2ASK信號(hào)還是4ASK信號(hào)。因?yàn)?ASK信號(hào)的幅度絕對值是一常數(shù)，不含幅度信息，所以有σaa≈0。而4ASK信號(hào)的幅度絕對值不是常數(shù)，仍含有幅度信息，所以σaa≠0。假設(shè)其判決門限為 該方法存在以下不足1.該方法的算法依賴于先驗(yàn)知識(shí)，比如說信號(hào)準(zhǔn)確的載波頻率、載波相位、波特率、碼元同步及信號(hào)采樣率與信號(hào)碼元成整數(shù)倍關(guān)系等；但實(shí)際情況這些參數(shù)很難得到，或者只能估計(jì)得到準(zhǔn)確性較差值，這些參數(shù)的誤差對信號(hào)特征及其判決影響很大。
2.側(cè)重于理論研究，并沒有考慮實(shí)際調(diào)制信號(hào)的調(diào)制參數(shù)的影響，因此其建立的數(shù)學(xué)模型本身就有較大的誤差，可行性不佳。
3.該方法及其它很多文獻(xiàn)可以識(shí)別信號(hào)調(diào)制種類有限，要求接收的必須是其討論范圍中的信號(hào)，當(dāng)未知信號(hào)是該范圍中的調(diào)制方式時(shí)，可以識(shí)別，而當(dāng)未知信號(hào)不是討論范圍中的調(diào)制方式時(shí)，會(huì)誤判。
4.并沒有對噪聲進(jìn)行有效的分離，這點(diǎn)很重要，因?yàn)樵趯?shí)際的通信信號(hào)識(shí)別中，噪聲的分離是第一步的，如果不對其進(jìn)行分離，無法實(shí)現(xiàn)識(shí)別的自動(dòng)化。
5.沒有對使用最多的QPSK、OQPSK及pi/4QPSK信號(hào)進(jìn)行分類，而只是簡單地將其分為一類。
本發(fā)明提出的一種無需先驗(yàn)知識(shí)的常用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟1)接收待處理數(shù)據(jù)；2)分離噪聲計(jì)算加性高斯白噪聲的A1、A2參數(shù)，判斷A1、A2的值是否大于門限TA1，如果大于TA1，那么該數(shù)據(jù)是通信信號(hào)，進(jìn)入下一步處理；如果小于門限TA1，那么判定該數(shù)據(jù)是噪聲，結(jié)束流程；3)計(jì)算載波因子的Rcw參數(shù)，判斷Rcw值是否大于門限TRcw，如果大于該門限，判定該數(shù)據(jù)為CW信號(hào)，結(jié)束流程；否則，仍作為未知信號(hào)進(jìn)入下一步處理；4)估計(jì)該未知信號(hào)的帶寬及載頻，對信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，并將該信號(hào)變頻到合適的頻段；5)對該未知信號(hào)計(jì)算R參數(shù)；6)如果R參數(shù)的值大于門限TR，將該未知信號(hào)歸類為模擬信號(hào)或未知的非恒包絡(luò)信號(hào)，結(jié)束流程；如果小于門限TR，則仍作為未知信號(hào)進(jìn)入下一步處理；7)對該未知信號(hào)計(jì)算瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的Cp，如果小于門限TCp，將信號(hào)歸類為調(diào)頻信號(hào)，包括調(diào)頻及移頻鍵控信號(hào)；反之，歸類為調(diào)相信號(hào)；8)對調(diào)頻信號(hào)計(jì)算信號(hào)瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的峰值數(shù)Nf，如果等于2，則信號(hào)為FSK信號(hào)，否則為FM信號(hào)，結(jié)束流程；9)對調(diào)相信號(hào)進(jìn)行平方處理，計(jì)算功率譜；10)計(jì)算平方處理后功率譜的載波因子參數(shù)Rcw1，如果大于門限T2S，判定為BPSK信號(hào)，結(jié)束流程；反之，進(jìn)入下一步處理；11)計(jì)算信號(hào)四次方功率譜的N4參數(shù)，如果N4＝2，則為pi/4 QPSK信號(hào)，結(jié)束流程；如果N4＝0，則歸類為未知的恒包絡(luò)信號(hào)，結(jié)束流程；如果N4＝1，則為QPSK和OQPSK信號(hào)，進(jìn)入下一步處理；12)計(jì)算信號(hào)平方功率譜的速率指示參數(shù)F2r，如果F2r＝1，判定為QPSK信號(hào)，否則為OQPSK信號(hào)，結(jié)束處理流程。
本發(fā)明有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的方法不依賴于先驗(yàn)知識(shí)，包括信號(hào)滾降系數(shù)或調(diào)制指數(shù)、信噪比、準(zhǔn)確載波頻率、載波相位、碼元同步等；全面考慮了最常用調(diào)制參數(shù)對信號(hào)特征及調(diào)制識(shí)別的影響，建立的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際非常相近，識(shí)別率高；2.提出一組魯棒性強(qiáng)的特征參數(shù)用于識(shí)別，其中首次提出了瞬時(shí)頻率歸一化分布參數(shù)和AWGN因子參數(shù)，其特征明顯，分類效果好；3.充分考慮了信號(hào)識(shí)別的完備性，即當(dāng)未知信號(hào)是識(shí)別集合中的元素時(shí)，能正確識(shí)別，當(dāng)未知信號(hào)不是識(shí)別集合中的元素時(shí)，也能給出相應(yīng)的分類指示；4.有效地對噪聲進(jìn)行識(shí)別分離。
5.處理的數(shù)據(jù)特征提取和算法所用的判決規(guī)則簡單，關(guān)于調(diào)制方式的判決可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成，完全可以在線分析。
本發(fā)明達(dá)到的良好效果在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中最常用的是數(shù)字調(diào)制技術(shù)而非模擬調(diào)制技術(shù)，因此，對數(shù)字調(diào)制方式的識(shí)別是現(xiàn)代調(diào)制識(shí)別的主流。本發(fā)明研究了基于譜分析的通信信號(hào)調(diào)制方式自動(dòng)識(shí)別，提出了一組具有魯棒性強(qiáng)的特征參數(shù)，本發(fā)明的特點(diǎn)是無需先驗(yàn)知識(shí)，能對加性高斯白噪聲(AWGN)信道中的常用通信調(diào)制方式BPSK、QPSK、OQPSK、pi/4 QPSK、最小移頻鍵控(MSK)、FSK、FM、CW等信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并對其它種類的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分類。仿真結(jié)果表明其總體識(shí)別率達(dá)95％以上。
圖2為本發(fā)明的數(shù)字調(diào)制自動(dòng)識(shí)別方法流程圖。
上述各流程步驟的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)方法說明如下1、加性高斯白噪聲(AWGN)因子參數(shù)A1、A2的計(jì)算方法A1＝(E2-E1)/E1、A2＝(E3-E2)/E1。其中E1是未知信號(hào)功率譜的均值，E1=1NΣn=1nF(n),]]>F(n)是信號(hào)的功率譜；E2是高于E1的功率譜分量值部分的均值；E3是高于E2的功率譜分量值部分的均值，計(jì)算經(jīng)過大量的仿真統(tǒng)計(jì)表明當(dāng)處理信號(hào)的樣點(diǎn)數(shù)大于2048點(diǎn)時(shí)，為AWGN時(shí)，其值均在0.7～1.5范圍內(nèi)；當(dāng)為信號(hào)時(shí)，A1、A2之值大于2。
2、載波因子Rcw的計(jì)算方法對未知信號(hào)功率譜F(n)(1≤n≤N)，搜索出最大值Fmax及次大值Fsec定義最大值和次大值的比為載波因子Rcw，Rcw＝Fmax/Fsec。；顯然，當(dāng)Rcw的值大于門限TRcw時(shí)，可判定其為載波信號(hào)CW。
3、帶寬、載頻估計(jì)及數(shù)字變頻實(shí)現(xiàn)方法的詳細(xì)流程如下(1)用計(jì)算AWGN因子時(shí)得到的信號(hào)功率譜F(n)的均值E1及小于E1部分的功率譜再次求均值E4；(2)設(shè)定門限Tsn＝(E1+E4)*0.5，作為帶內(nèi)信號(hào)和噪聲的判決門限；(3)對功率譜F(n)從序號(hào)1開始按順序往上搜索，如果F(n)中連續(xù)有四次大于Tsn，則記該位置為pos1；(4)對功率譜F(n)從序號(hào)N/2開始往下搜索F(n)，如果F(n)中連續(xù)有四次大于Tsn，則記該位置為pos2；(5)設(shè)定起始數(shù)字頻率F1＝pos1-(pos2-pos1)*0.15；(6)設(shè)定截止數(shù)字頻率F2＝pos2+(pos2-pos1)*0.15；(7)設(shè)定信號(hào)數(shù)字帶寬BW＝F2-F1，數(shù)字載頻F0＝(F1+F2)*0.5；(8)在頻域?qū)π盘?hào)進(jìn)行理想帶通濾波，即對小于F1和大于F2部分的信號(hào)FFT得到的復(fù)序列S(n)置0；
(9)對信號(hào)進(jìn)行頻域數(shù)字變頻，即對S(n)進(jìn)行相應(yīng)的移位，使其滿足，F(xiàn)0＝0.15*N；其中N為信號(hào)處理長度；(10)對S(n)進(jìn)行IFFT變換，得到濾波、變頻后的時(shí)域信號(hào)s(n)，后續(xù)步驟的所有處理均是對該信號(hào)s(n)進(jìn)行的。
4、R參數(shù)的計(jì)算方法R參數(shù)反應(yīng)信號(hào)包絡(luò)的變化程度，R參數(shù)的推導(dǎo)及其特性在Y.T.CHAN and L.G.GADBOIS“Identification of The Modulation Type of Signal”Signal Processing 16(1989)，pp149～154，North-Holland.文獻(xiàn)中有詳細(xì)的說明，該文獻(xiàn)給出R參數(shù)的如下特征AM、單邊帶調(diào)幅(SSB)、DSB等包絡(luò)變化劇烈的信號(hào)，R參數(shù)的值也較大；FM、FSK、PSK、CW等信號(hào)包絡(luò)變化較小，R參數(shù)的值也較小；通過R參數(shù)，可以很好地將這兩類信號(hào)分類。
5、瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中Cp及Nf的計(jì)算方法未知信號(hào)因其準(zhǔn)確的載頻未知，因此其瞬時(shí)相位、瞬時(shí)頻率存在誤差而不可信，而作為統(tǒng)計(jì)量的經(jīng)過數(shù)字濾波的信號(hào)瞬時(shí)頻率分量出現(xiàn)概率能較好地反映信號(hào)的性能。本發(fā)明首次提出該參數(shù)，其實(shí)現(xiàn)方法如下(1)信號(hào)s(n)＝x(n)+i*y(n)的瞬時(shí)相位的公式如下φ[n]=arctan(y(n)x(n))(1≤n≤N)]]>(2)對瞬時(shí)相位進(jìn)行相位去卷疊。相位去卷疊算法是給模2π相位序列φ(n)加上如下校正相位序列Ck(n) 其中Ck(0)＝0，得到去卷疊后的相位序列θ(n)＝φ(n)+Ck(n)；(3)去卷疊后的相位序列消除線性相位，得到信號(hào)的瞬時(shí)頻率f1(n)f1(n)=f11(n)-1NΣ1Nf11(n),]]>其中，f1(n)為相位序列的差分序列f11(n)＝θ(n)-θ(n-1)；(4)對f1(n)進(jìn)行絕對值大于π/2的統(tǒng)計(jì)，得到的統(tǒng)計(jì)次數(shù)Cp小于門限TCp時(shí)，判為沒有相位跳變的信號(hào)，當(dāng)Cp大于門限時(shí)，判為移相信號(hào)。
(5)對沒有相位跳變的信號(hào)的f1(n)中絕對值大于π/2的值進(jìn)行插值處理，消除因噪聲突變引起的相位突變，插值處理后得到f2(n)，插值處理的方法是
(6)對f2(n)進(jìn)行歸一化處理得到信號(hào)的歸一化頻率f(n)f(n)=f2(n)Maxi=1N(abs(f2(i)))]]>(7)對f(n)進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，得到峰值個(gè)數(shù)Nf。
6、四次方功率譜的N4參數(shù)的計(jì)算方法信號(hào)四次方處理具體步驟如下(1)對復(fù)信號(hào)s(n)＝x(n)+i*y(n)；實(shí)部和虛部分別平方，得到新的序列x2(n)和y2(n)，令s2(n)＝x2(n)+i*y2(n)，對其FFT變換，得到S2(n)＝X2(n)+i*Y2(n)(2)對復(fù)數(shù)序列S2(n)中序號(hào)小于F1的部分清0，以消除信號(hào)滾降對以后處理的影響。
(3)對復(fù)數(shù)序列S2(n)，進(jìn)行頻域數(shù)字下變頻，即按式S2D(n)＝S2(n-F1)對該復(fù)數(shù)序列移位，得到新的序列S2D(n)(0＜n＜N+1)(4)對S2D(n)進(jìn)行IFFT變換，得到復(fù)時(shí)域信號(hào)s2(n)＝x2(n)+i*yd(n)信號(hào)。
(5)對sd(n)的實(shí)部和虛部分別平方，得到s4(n)＝x4(n)+i*y4(n)(6)對s4(n)進(jìn)行FFT變換，得到頻域信號(hào)S4(n)＝X4(n)+i*Y4(n)(7)對S4(n)求功率譜P4(n)＝(X4(n))2+(Y4(n))2(8)對F4(n)序列中序號(hào)小于F1的部分清0；(9)搜索F4(n)序列，得到極大值MAX，次大值SEC，和第三大值THD(10)如果MAX/THD足夠大，大于門限TN4，證明有一條離散譜分量，N4＝1；(11)如果SEC/THD也大于門限TN4，證明有兩條離散譜分量，N4＝2；(12)否則，沒有足夠大的離散譜分量，N4＝0；7、速率指示參數(shù)Rate的計(jì)算方法速率指示參數(shù)Rate的具體算法如下(1)對處理數(shù)據(jù)s(n)＝x(n)+i*y(n)，求包絡(luò)p2(n)=x2(n)+y2(n)]]>(2)對包絡(luò)數(shù)據(jù)求對數(shù)p1(n)＝ln(p2(n))(3)對p1(n)序列FFT運(yùn)算，得到復(fù)數(shù)序列P1(n)P1(n)＝P1r(n)+i*P1i(n)(4)對P1(n)求模P(n)=P1r2(n)+P1i2(n)]]>(5)從0到BW點(diǎn)，對P(n)搜索，求出極大值max及其的位置pos(6)對極大值附近區(qū)域求平均comp=0.1*(Σpos-9pos-5P(i)+Σpos+5pos+9P(i))]]>(7)再與極大值進(jìn)行比較max/comp，如果其值大于門限TRate，說明有碼元速率指示F2r＝1，否則F2r＝0。
本發(fā)明提出的一種無需先驗(yàn)知識(shí)的常用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別方法實(shí)施例的步驟如上所述，不再復(fù)述。
本實(shí)施例以實(shí)際通信系統(tǒng)中最常用的BPSK、QPSK、OQPSK、pi/4 QPSK、FSK、FM、CW等信號(hào)及AWGN為例，進(jìn)行調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別計(jì)算機(jī)仿真，使用隨機(jī)序列作為數(shù)字調(diào)制信號(hào)的信源。調(diào)制信號(hào)碼元速率、載波頻率、取樣頻率進(jìn)行了歸一化，分別選定為1、1.5、10。用均值為0正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生加性高斯白噪聲AWGN序列。FSK信號(hào)調(diào)制指數(shù)從0.5到2，步進(jìn)為0.25；PSK信號(hào)的滾降系數(shù)從0.3到1.0，步進(jìn)為0.1；SNR變化范圍從6dB到24Db，步進(jìn)為2dB。每個(gè)識(shí)別樣本用4096個(gè)樣點(diǎn)。每個(gè)識(shí)別樣本仿真400次。仿真平臺(tái)操作系統(tǒng)是WIN2000，采用VC進(jìn)行編程，其中，嵌套了intel公司的信號(hào)處理軟件包。仿真中各判決門限的值是基于大量仿真統(tǒng)計(jì)得到的，其具體設(shè)定如下加性高斯白噪聲的A1、A2參數(shù)的判決門限TA1＝2；載波因子的Rcw門限TRcw＝100R參數(shù)值的門限TR＝0.62信號(hào)瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的Cp的門限TCp＝5平方處理后功率譜的載波因子參數(shù)Rcw1的門限T2S＝5信號(hào)平方功率譜的速率指示參數(shù)的門限TRate＝20PSK信號(hào)中離散譜分量個(gè)數(shù)Nf檢測門限TN4＝權(quán)利要求
1.一種無需先驗(yàn)知識(shí)的常用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，包括以下步驟1)接收待處理數(shù)據(jù)；2)分離噪聲計(jì)算加性高斯白噪聲的A1、A2參數(shù)，判斷A1、A2的值是否大于門限TA1，如果大于TA1，那么該數(shù)據(jù)是通信信號(hào)，進(jìn)入下一步處理；如果小于門限TA1，那么判定該數(shù)據(jù)是噪聲，結(jié)束流程；3)計(jì)算載波因子的Rcw參數(shù)，判斷Rcw值是否大于門限TRcw，如果大于該門限，判定該數(shù)據(jù)為CW信號(hào)，結(jié)束流程；否則，仍作為未知信號(hào)進(jìn)入下一步處理；4)估計(jì)該未知信號(hào)的帶寬及載頻，對信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，并將該信號(hào)變頻到合適的頻段；5)對該未知信號(hào)計(jì)算R參數(shù)；6)如果R參數(shù)的值大于門限TR，將該未知信號(hào)歸類為模擬信號(hào)或未知的非恒包絡(luò)信號(hào)，結(jié)束流程；如果小于門限TR，則仍作為未知信號(hào)進(jìn)入下一步處理；7)對該未知信號(hào)計(jì)算信號(hào)瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的Cp，如果小于門限TCp，將信號(hào)歸類為調(diào)頻信號(hào)，包括調(diào)頻及移頻鍵控信號(hào)；反之，如果大于門限TCp，將該信號(hào)歸類為調(diào)相信號(hào)；8)對調(diào)頻信號(hào)計(jì)算信號(hào)瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的峰值數(shù)Nf，如果等于2，則信號(hào)為FSK信號(hào)，否則為FM信號(hào)，結(jié)束流程；9)對調(diào)相信號(hào)進(jìn)行平方處理，計(jì)算功率譜；10)計(jì)算平方處理后功率譜的載波因子參數(shù)Rcw1，如果大于門限T2S，判定為BPSK信號(hào)，結(jié)束流程；反之，進(jìn)入下一步處理；11)計(jì)算信號(hào)四次方功率譜的N4參數(shù)，如果N4＝2，則為pi/4QPSK信號(hào)，結(jié)束流程；如果N4＝0，則歸類為未知的恒包絡(luò)信號(hào)，結(jié)束流程；如果N4＝1，則為QPSK和OQPSK信號(hào)，進(jìn)入下一步處理；12)計(jì)算信號(hào)平方功率譜的速率指示參數(shù)F2r＝1，判定為QPSK信號(hào)，否則為OQPSK信號(hào)，結(jié)束整個(gè)處理流程。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所說的加性高斯白噪聲因子參數(shù)A1、A2實(shí)現(xiàn)方法為A1＝(E2-E1)/E1、A2＝(E3-E2)/E1，其中E1是未知信號(hào)功率譜的均值，E1=1NΣn=1nF(n),]]>F(n)是信號(hào)的功率譜；E2是高于E1的功率譜分量值部分的均值；E3是高于E2的功率譜分量值部分的均值。
3.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所說的瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中Cp及峰值數(shù)Nf的具體實(shí)現(xiàn)方法為(1)信號(hào)s(n)＝x(n)+i*y(n)的瞬時(shí)相位的公式如下φ[n]=arctan(y(n)x(n));(1≤n≤N)]]>(2)對瞬時(shí)相位進(jìn)行相位去卷疊，相位去卷疊算法是給模2π相位序列φ(n)加上如下校正相位序列Ck(n) 其中Ck(0)＝0，得到去卷疊后的相位序列θ(n)＝φ(n)+Ck(n)；(3)去卷疊后的相位序列消除線性相位，得到信號(hào)的瞬時(shí)頻率f1(n)f1(n)=f11(n)-1NΣ1Nf11(n),]]>其中，f1(n)為相位序列的差分序列f11(n)＝θ(n)-θ(n-1)；(4)對f1(n)進(jìn)行絕對值大于π/2的統(tǒng)計(jì)，得到的統(tǒng)計(jì)次數(shù)Cp小于門限TCp時(shí)，判為沒有相位跳變的信號(hào)，當(dāng)Cp大于門限TCp時(shí)，判為移相信號(hào)；(5)對沒有相位跳變的信號(hào)的f1(n)中絕對值大于π/2的值進(jìn)行插值處理，消除因噪聲突變引起的相位突變，插值處理后得到f2(n)，插值處理的方法是 (6)對f2(n)進(jìn)行歸一化處理得到信號(hào)的歸一化頻率f(n)f(n)=f2(n)Maxi=1N(abs(f2(i)))]]>(7)對f(n)進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)，得到其峰值數(shù)Nf。
4.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)識(shí)別方法，其特征在于，所說的速率指示參數(shù)Rate的具體算法如下(1)對處理數(shù)據(jù)s(n)＝x(n)+i*y(n)，求包絡(luò)數(shù)據(jù)p2(n)=x2(n)+y2(n)]]>(2)對包絡(luò)數(shù)據(jù)求對數(shù)p1(n)＝ln(p2(n))(3)對p1(n)序列進(jìn)行FFT運(yùn)算，得到復(fù)數(shù)序列P1(n)P1(n)＝P1r(n)+i*P1i(n)(4)對P1(n)求模P(n)=P1r2(n)+P1i2(n)]]>(5)從0到BW點(diǎn)，對P(n)搜索，求出極大值max及其的位置pos(6)對極大值附近區(qū)域求平均comp=0.1*(Σpos-9pos-5P(i)+Σpos+5pos+9P(i))]]>(7)再與極大值進(jìn)行比較max/comp，如果其值大于門限TRate，則有碼元速率指示F2r＝1，否則F2r＝0。
全文摘要
本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無需先驗(yàn)知識(shí)的常用數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別方法。本發(fā)明通過A1參數(shù)首先分離出噪聲，再識(shí)別出CW信號(hào)，其后對信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，分離出模擬信號(hào)或未知的非恒包絡(luò)信號(hào)，隨后用瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的Cp將信號(hào)分為調(diào)頻信號(hào)和調(diào)相信號(hào)，調(diào)頻信號(hào)用瞬時(shí)頻率歸一化參數(shù)中的峰值數(shù)Nf進(jìn)行分類，調(diào)相信號(hào)通過平方譜和四次方譜進(jìn)行分類。通過對BPSK、QPSK、OQPSK、pi/4QPSK、MSK、FSK、FM、CW的仿真表明其總體識(shí)別率達(dá)95％以上。本發(fā)明具備算法簡單、識(shí)別速度快捷、識(shí)別率高并能達(dá)到實(shí)用的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04L27/00GK1395400SQ0212362
公開日2003年2月5日 申請日期2002年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月5日
發(fā)明者曹志剛, 楊志俊, 范海波 申請人:清華大學(xué)