基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信環(huán)境日益復(fù)雜，對信號(hào)的調(diào)制識(shí)別提出了更高的要求。信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別廣泛應(yīng)用于通信中，在民用通信中，信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別用于信號(hào)確認(rèn)、干擾識(shí)別、和頻譜監(jiān)測等方面，在軍用通信領(lǐng)域中，信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別用于通信電子戰(zhàn)、電子偵察測向和電子干擾等方面，因而信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別技術(shù)在通信領(lǐng)域是不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法主要有以下幾種方式:基于時(shí)頻特征參數(shù)的識(shí)別方法，該方法雖然具有較好的抗噪性能，但涉及到多維空間運(yùn)算，計(jì)算復(fù)雜，運(yùn)算量大；基于高階累積量的識(shí)別方法，該方法能較好的抑制高斯白噪聲，對相位偏差不敏感，但對載頻變化很敏感，即使較小的載頻誤差也會(huì)造成識(shí)別性能的下降；基于小波變換的識(shí)別方法通過提取信號(hào)的瞬時(shí)信息并以此判斷信號(hào)的調(diào)制方式，但該方法的難點(diǎn)在于尺度因子的選取，其決定了信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別的準(zhǔn)確率，而其最佳值的選取又需要一定的先驗(yàn)信息。
[0004]上述信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法算法復(fù)雜，運(yùn)算量大，對系統(tǒng)的要求比較高，且在非協(xié)作通信環(huán)境下，先驗(yàn)信息的獲取具有一定得難度，這些問題都對信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別帶來了一定得難度。
[0005]信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別就是在接收信號(hào)信息未知的前提下，確定信號(hào)的調(diào)制方式和相應(yīng)的參數(shù)，從而為信號(hào)解調(diào)提供必要的信息，因此調(diào)制方式識(shí)別在軍事和民用領(lǐng)域都有著非常重要的應(yīng)用。如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制方式的快速有效識(shí)別成為研宄的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。一種典型識(shí)別常規(guī)信號(hào)(Normal Signal，NS)、二相編碼(Binary Phase Shift Keying，BPSK)、四相編碼(Quardrature Phase Shift Keying，QPSK)、線性調(diào)頻(Linear FrequencyModulat1n，LFM)方法的簡要流程如圖1所示:
[0006]步驟⑴:接收到的一段通信信號(hào)X(η);
[0007]步驟⑵^χ(η)做短時(shí)傅里葉變換得時(shí)頻矩陣tfr (n, m)；
[0008]步驟⑶:對tfr (t, f)做求極值運(yùn)算得時(shí)頻曲線s (η)；
[0009]步驟⑷:對s (η)做直線擬合得均方誤差s_mse ；
[0010]步驟(5):若滿足sjnse > δ則進(jìn)入步驟(6)，否則進(jìn)入步驟(7)，其中δ為實(shí)驗(yàn)所得經(jīng)驗(yàn)閾值；
[0011]步驟(6):對接收信號(hào)做平方運(yùn)算，然后做FFT，計(jì)算主次峰值之比P，滿足P>1則信號(hào)為BPSK，否則為BPSK ;
[0012]步驟(7):判斷擬合系數(shù)是否大于0.01，如果是為LFM，如果否就為NS。
[0013]其中所涉及到的短時(shí)傅里葉變換運(yùn)算復(fù)雜，計(jì)算量大，信號(hào)平方求擬合誤差也涉及到大量的運(yùn)算，對系統(tǒng)硬件要求較高，實(shí)時(shí)性效果不理想。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)方案中存在的不足:運(yùn)算復(fù)雜，計(jì)算量大，硬件成本高。有些方法的實(shí)現(xiàn)需要一定的先驗(yàn)信息，在非協(xié)作通信環(huán)境中識(shí)別準(zhǔn)確率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出一種基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，它具有在相同條件下可以快速對包括NS、BPSK、QPSK, LFM以及非線性調(diào)頻(Non-Linear Frequency Modulat1n, NLFM)進(jìn)行識(shí)別，且識(shí)別準(zhǔn)確率較高的優(yōu)點(diǎn)。
[0016]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0017]基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，包括以下步驟:對接收到的信號(hào)進(jìn)行求波峰運(yùn)算得峰值位置序列；對峰值位置序列做線性擬合，并求兩者的差值序列；對差值序列做線性擬合得判別參數(shù)；根據(jù)判別參數(shù)與設(shè)定閾值的比較以對接收信號(hào)進(jìn)行分類，最終對各種信號(hào)調(diào)制類型進(jìn)行識(shí)別并輸出判斷結(jié)果。
[0018]基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，包括如下步驟:
[0019]步驟⑴:求接收信號(hào)峰值所在點(diǎn)得峰值位置序列peak (m);
[0020]步驟⑵:對序列peak (m)做線性擬合，得到擬合序列l(wèi)inear_peak (m)；
[0021]步驟(3):對序列peak(m)和擬合序列l(wèi)inear_peak(m)做差，得擬合差值序列peak_dif(m)；
[0022]步驟(4):對擬合差值序列peak_dif (m)做直線擬合，得均方誤差peak_mse ；
[0023]步驟(5):均方誤差peak_mse與設(shè)定閾值δ工進(jìn)行比較，若peak_mse < δ i，貝Ij進(jìn)行步驟(6)，否則進(jìn)入步驟(7);
[0024]步驟(6):均方誤差peak_mse與設(shè)定閾值δ 2進(jìn)行比較，若滿足peak_mse < δ 2，則接收信號(hào)為LFM，否則為NLFM ；
[0025]步驟(7):均方誤差peak_mse與設(shè)定閾值δ 3進(jìn)行比較，若滿足peak_mse > δ 3，則接收信號(hào)為NS，不滿足則進(jìn)入步驟(8);
[0026]步驟(8):對接收信號(hào)做絕對值運(yùn)算得|x (η) |，對其做FFT運(yùn)算，計(jì)算主峰值和次峰值的比值peak_rat1，然后比值peak_rat1與設(shè)定閾值δ 4進(jìn)行比較，若滿足peak_rat1 > δ 4，則接收信號(hào)為BPSK，否則為QPSK。
[0027]所述步驟⑴的步驟為:接收信號(hào)X(η), η =1,2,..., N，若η滿足χ(η「1) < X(Ii1)且X(Ii1) > xO^+l)，I < Ii1 < N-1,則η丨為波峰位置，得峰值位置序列peak(m) ,0 < m < N。
[0028]本發(fā)明的有益效果:
[0029]I快速有效識(shí)別信號(hào)調(diào)制方式一直以來都是研宄的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，本發(fā)明就是針對上述問題，提出一種易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算復(fù)雜度低的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，能對未知先驗(yàn)信息的NS、BPSK、QPSK, LFM以及NLFM信號(hào)的調(diào)制方式進(jìn)行快速有效地識(shí)別。
[0030]2原理簡單，計(jì)算量小，易于實(shí)現(xiàn)，線性擬合采用的是直線擬合，穩(wěn)健性好且不涉及復(fù)雜運(yùn)算，易于工程實(shí)現(xiàn)?？梢詫?shí)現(xiàn)對不同調(diào)制方式信號(hào)的有效識(shí)別，明顯提高系統(tǒng)的性會(huì)K。
【附圖說明】
[0031]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的信號(hào)識(shí)別算法流程；
[0032]圖2為本發(fā)明的算法流程圖；
[0033]圖3 (a)為NS調(diào)制信號(hào)峰值差值圖；
[0034]圖3 (b)為MPSK調(diào)制信號(hào)峰值差值圖；
[0035]圖3 (C)為LFM調(diào)制信號(hào)峰值差值圖；
[0036]圖3 (d)為NLFM調(diào)制信號(hào)峰值差值圖；
[0037]圖4 (a)為BPSK信號(hào)FFT變換圖；
[0038]圖4 (b)為BPSKI信號(hào)FFT變換圖
[0039]圖4 (C)為QPSK信號(hào)FFT變換圖
[0040]圖4 (d)為QPSKI信號(hào)FFT變換圖。
[0041]圖5為本發(fā)明調(diào)制識(shí)別準(zhǔn)確率與信噪比關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0043]算法的基本流程如圖2所示。
[0044]算法的基本步驟為:
[0045](I)求接收信號(hào)峰值所在點(diǎn)得峰值位置序列peak (m)；
[0046](2)對序列peak(m)做線性擬合得擬合序列l(wèi)inear_peak (m)；
[0047](3)對上述兩序列做差得擬合差值序列peak_dif (m);
[0048](4)對peak_dif(m)做線性擬合，得均方誤差peak_mse ；
[0049](5)peak_mse與設(shè)定閾值δ工進(jìn)行對比，滿足peak_mse < δ ι則進(jìn)行步驟(6)，否則進(jìn)入步驟(7);
[0050](6)peak_mse與設(shè)定閾值δ 2進(jìn)行對比，滿足peak_mse < δ 2則為NLFM，不滿足為LFM ；
[0051](7)peak_mse與設(shè)定閾值δ 3進(jìn)行對比，滿足peak_mse > δ 3貝Ij為NS，不滿足則進(jìn)入步驟⑶；
[0052](8)對接收信號(hào)采樣點(diǎn)值取絕對值，進(jìn)行FFT運(yùn)算，由最大峰值與其附近點(diǎn)值之和得一比值，與設(shè)定閾值34進(jìn)行對比，滿足peak_mse > δ 4則為BPSK，否則為QPSK。
[0053]圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)、圖3(d)為不同調(diào)制方式信號(hào)的peak_dif (m)的時(shí)域圖，根據(jù)圖中所示，不同調(diào)制方式的信號(hào)峰值位置擬合差值具有明顯的差異，因此可以根據(jù)擬合差值對接收信號(hào)的調(diào)制方式進(jìn)行判斷，并得到良好的估計(jì)效果。
[0054]對于MPSK信號(hào)中的BPSK和QPSK信號(hào)的分類識(shí)別可通過對接收信號(hào)取絕對值后再進(jìn)行FFT變換，進(jìn)行判別，由圖4 (a)、圖4 (b)、圖4 (c)、圖4⑷可得，| BPSK |和| QPSK |的FFT峰值點(diǎn)具有明顯的不同，可以此為依據(jù)進(jìn)行判別。
[0055]本發(fā)明對NS，LFM, NLFM，BPSK，QPSK共5種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制識(shí)別實(shí)驗(yàn)，其5種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的識(shí)別準(zhǔn)確率隨SNR的變化如圖5所示。信噪比為8dB時(shí)對于BPSK，QPSK, LFM,NLFM的識(shí)別率均達(dá)到100%，當(dāng)信噪比為1dB時(shí)，5種信號(hào)均可以準(zhǔn)確識(shí)別。
[0056]本發(fā)明可對上述5種信號(hào)中的I種或者多種進(jìn)行識(shí)別，若其中缺少某種信號(hào)，則在識(shí)別過程中直接跳過，不影響對其余信號(hào)的識(shí)別。
[0057]上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，其特征是，包括以下步驟:對接收到的信號(hào)進(jìn)行求波峰運(yùn)算得峰值位置序列；對峰值位置序列做線性擬合，并求兩者的差值序列；對差值序列做線性擬合得判別參數(shù)；根據(jù)判別參數(shù)與設(shè)定閾值的比較以對接收信號(hào)進(jìn)行分類，最終對各種信號(hào)調(diào)制類型進(jìn)行識(shí)別并輸出判斷結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，其特征是，包括如下步驟: 步驟(I):求接收信號(hào)峰值所在點(diǎn)得峰值位置序列peak (m); 步驟⑵:對序列peak (m)做線性擬合，得到擬合序列l(wèi)inear_peak (m)； 步驟⑶:對序列peak(m)和擬合序列l(wèi)inear_peak (m)做差，得擬合差值序列peak_dif (m)； 步驟(4):對擬合差值序列peak_dif(m)做直線擬合，得均方誤差peak_mse ； 步驟(5):均方誤差peak_mse與設(shè)定閾值δ 1進(jìn)行比較，若peak_mse < δ i，則進(jìn)行步驟(6)，否則進(jìn)入步驟(7); 步驟(6):均方誤差peak_mse與設(shè)定閾值δ 2進(jìn)行比較，若滿足peak_mse < δ 2，則接收信號(hào)為LFM，否則為NLFM ； 步驟(7):均方誤差peak_mse與設(shè)定閾值δ 3進(jìn)行比較，若滿足peak_mse > δ 3，則接收信號(hào)為NS，不滿足則進(jìn)入步驟(8); 步驟(8):對接收信號(hào)做絕對值運(yùn)算得|χ (η) |，對其做傅里葉運(yùn)算，計(jì)算主峰值和次峰值的比值peak_rat1，然后比值peak_rat1與設(shè)定閾值δ 4進(jìn)行比較，若滿足peak_rat1>δ4,則接收信號(hào)為BPSK，否則為QPSK。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法，其特征是，所述步驟⑴的步驟為:接收信號(hào)X (η)，η = 1，2，...，N，若η滿足x (Ii1-1) < x (Ii1)且x (Ii1)>X(Ii1+!)，I < %< N-1，貝丨J η工為波峰位置，得峰值位置序列peak(m)，0 < m < N。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于峰值位置判別的信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別方法；它包括以下步驟：對接收到的信號(hào)進(jìn)行求波峰運(yùn)算得峰值位置序列；對峰值位置序列做線性擬合，并求兩者的差值序列；對差值序列做線性擬合得判別參數(shù)；根據(jù)判別參數(shù)與設(shè)定閾值的比較以對接收信號(hào)進(jìn)行分類，最終對各種信號(hào)調(diào)制類型進(jìn)行識(shí)別并輸出判斷結(jié)果。本發(fā)明原理簡單，計(jì)算量小，便于實(shí)現(xiàn)。
【IPC分類】H04L27-00
【公開號(hào)】CN104753842
【申請?zhí)枴緾N201510188423
【發(fā)明人】趙新明, 郝紹杰, 何鵬, 韓俊輝
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月18日