CN104022837B - 一种基于特征提取的信号调制方式识别方法 - Google Patents
一种基于特征提取的信号调制方式识别方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104022837B CN104022837B CN201410231470.9A CN201410231470A CN104022837B CN 104022837 B CN104022837 B CN 104022837B CN 201410231470 A CN201410231470 A CN 201410231470A CN 104022837 B CN104022837 B CN 104022837B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- less
- max
- calculate
- power spectrum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于特征提取的信号调制方式识别方法,对于接收到的信号,首先计算其归一化功率谱以及归一化功率谱中大于常数B时谱峰的个数K;然后根据K值、归一化零中心瞬时幅度之谱密度的最大值γmax、圆环特征参数num的大小来综合识别通信信号的调制方式。本发明所述的方法,能够快速、准确地对通信信号的调制方式进行识别。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,特别涉及一种基于特征提取的信号调制方式识别方法。
背景技术
通信信号调制识别的作用就是对不明信号的调制方式进行分析、判决和归类以及对其调制参数进行估计,可广泛地运用于民用及军用频谱监测领域。调制识别的研究最近二十多年取得了迅速的发展,科研人员研究出了一批有价值的识别方法。文献[1-4]分析了通信信号在自由传播空间当中的传输特性,并提取一些特征参数(如γmax、δdp等参数),这些特征参数对卫星通信或近距离通信的通信信号有较好的识别效果。由于实际通信信号的传播大多经历多径衰减,接收机接收到的信号的瞬时幅度、瞬时相位短时间内可能产生剧烈的变化,在此环境下利用瞬时幅度、瞬时相位等特征参数对信号调制方式识别可能会产生误导,甚至是完全无效。相对而言,信号的频谱特征仍然保持较好的特性,许多科研人员对信号的频谱特性进行了研究并得到了一系列有意义的性质。文献[5]当中证明了MFSK的频谱在多径条件下仍然能较好地保持其谱峰特征;文献[6]基于数字调制的循环平稳特性,证明了BPSK的平方谱在二倍载频处存在明显的单频分量;OQPSK的平方谱在处存在离散谱线(注:实际上谱线明显与否与发送滤波器的滚降因子有关,f代表频率,T为发送符号的符号周期);QPSK的四次方谱在其四倍载频处存在明显单频分量;π/4-QPSK的四次方谱在存在明显的离散谱线。理论上MPSK的M次方谱应该在其M倍处存在明显的单频分量,但文献[7]中提到信号M次方后,信噪比会有明显降低。因此在实际运用当中,我们最多考虑信号的4次方谱。此外,运用高阶累积量来区分数字调制的研究也比较多,文献[8]当中所提到的特征参数Fx可以较好地区分MPSK和MQAM,并且具有较好的抗噪声能力。
本专利对上述所提到的方法加以改进并结合自己设计的参数得到一种新的调制识别方法。
参考文献
[1]E.E.Azzouz,A.K.Nandi,.Automatic Modulation recognition ofcommunication signals[M].Kluwer.Acadmic Publishers,1996.
[2]范海波,杨志俊,曹志刚,.卫星通信常用调制方式的自动调制识别[J].通信学报,2004,25(1):140-149.
[3]李杨,李国通,杨根庆,.通信信号数字调制方式自动识别算法研究[J].电子与信息学报,2005,27(2):197-201.
[4]A.Kubankova,D.Kubanek,.Extended method of digital modulationrecognition and its testing[J].RADIOENGINEERING,2011,20(1):25-30.
[5]崔伟亮,.衰弱信道下非合作接受中调制识别技术研究[D].郑州.解放军信息工程大学博士学位论文,2011.
[6]杨琳,.数字通信信号调制方式自动识别技术研究[D].合肥.中国科学技术大学博士学位论文,2008.
[7]廖红舒,.通信侦察信号处理关键技术研究[D].成都.电子科技大学博士学位论文,2011.
[8]陈卫东,.数字通信信号调制识别算法研究[D].西安.西安电子科技大学博士学位论文,2001.
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种基于特征提取的信号调制方式识别方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:
一种基于特征提取的信号调制方式识别方法,包含以下顺序的步骤:
1)对于接收到的信号,计算其归一化功率谱以及归一化功率谱中大于常数B时谱峰的个数K,其中B的范围为(-6,-4);
2)当K为1时,则判断该信号的调制方式为CW、ASK、AM中的一种:首先计算其归一化零中心瞬时幅度之谱密度的最大值γmax,若γmax小于2则为CW,若γmax大于2则为ASK或AM;然后计算对数幅度谱的峰度系数β,若β小于4则为ASK,若β大于4则为AM;
3)当K不为1且γmax小于2、圆环特征参数num小于8时,则该信号的调制方式为MFSK或FM:计算其凹凸参数P,若P小于门限t1则为MFSK,若P大于门限t1则为FM,其中t1的范围为(6,9);
4)当K不为1且不满足γmax小于2、num小于8,则该信号的调制方式被判断为BPSK、QPSK、OQPSK、Π/4-QPSK、MQAM中的一种:首先计算其归一化平方功率谱,若大于门限t2时只有一条谱线则为BPSK,若大于门限t2时有两条谱线则为OQPSK;然后计算其归一化四次方功率谱,若大于门限t3时只有一条谱线则为Π/4-QPSK;接着计算其高阶累计值F,若F小于16.5则为QPSK,否则为MQAM,其中t2、t3的范围为(0.3,0.45)。
所述的步骤1),具体包含以下步骤:
a、令 利用下式计算:
这里p我们取10,x(n)=I(n)+iQ(n);
b、利用
得到m=1时的参数:
c、由和下式求出和再依据式(1)估计其中
d、依据下式的递推关系,求出m=2时的及
e、重复上面的过程,直到m=p,从而求得
f、将上式所求得的代入到下式当中:
上式ak分别对应着前面我们所得到的
g、对上式的ω在[-π,π)取512个等间隔点,注意我们的取值是以下的离散值:
h、对所得到的每一个值P(ω)先归一化然后再进行dB转换,即
PW(ω)=10log10|P(ω)/max(P(ω))|
然后在这些点当中统计谱峰个数;此时所得的功率谱是利用自回归模型估计信号的平滑功率谱,即AR功率谱。
步骤2)中,所述的γmax计算式如下:
其中Ns为每一帧数据的个数,acn为零中心归一化瞬时幅度;
acn由下式计算得到:
acn(i)=an(i)-1
其中
步骤2)中,所述的β由下式计算:
其中vi代表信号频谱第i个点的电平值,单位为dB。
步骤3)中,所述的P由下式计算:
假设在区域[f1,f2]中,f1、f2表示频率值,P1是指信号载波附近区域中的电平最大值,P21和P22分别表示f1右边区域的最大值和f2左边区域的最大值。
步骤3)中,所述的圆环特征参数num为统计归一化IQ平面内以原点为中心,0.1为半径的点的个数。
所述的基于特征提取的信号调制方式识别方法,在步骤1)之前还包括对接收到的信号进行预处理,具体如下:首先对接收到的信号进行中值滤波,利用中值滤波所得信号进行带宽估计,并根据所得带宽对信号进行线性滤波处理。预处理的目的是提高接收信号的信噪比,方便后续处理。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
本发明对上述方法进行了改进,如二、四次方谱谱线的提取方法以及MFSK信号的谱峰特征的提取等,同时结合自己所提出的特征参数(如圆环特征参数等)构造了一个新的调制识别判别体系。能够快速、准确地对通信信号的调制方式进行识别。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于特征提取的通信信号调制识别方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
所涉及到的英文缩写说明如下:
AM 幅度调制
FM 频率调制
CW 单载波
ASK 振幅键控
MFSK M进制频移键控
BPSK 二相相移键控
QPSK 四相相移键控
π/4-QPSK π/4相移QPSK
OQPSK 偏移四相相移键控
MQAM M进制正交振幅调制
一种基于特征提取的信号调制方式识别方法,包含以下顺序的步骤:
1)首先对接收到的信号进行中值滤波,利用中值滤波所得信号进行带宽估计,并根据所得带宽对信号进行线性滤波处理;
2)对于接收到的信号,计算其归一化功率谱以及归一化功率谱中大于常数B时谱峰的个数K,其中B的范围为(-6,-4);具体包含以下步骤:
a、令 利用下式计算:
这里p我们取10,x(n)=I(n)+iQ(n);
b、利用
得到m=1时的参数:
c、由和下式求出和再依据式(1)估计其中
d、依据下式的递推关系,求出m=2时的及
e、重复上面的过程,直到m=p,从而求得
f、将上式所求得的代入到下式当中:
上式ak分别对应着前面我们所得到的
g、对上式的ω在[-π,π)取512个等间隔点,注意我们的取值是以下的离散值:
h、对所得到的每一个值P(ω)先归一化然后再进行dB转换,即
PW(ω)=10log10|P(ω)/max(P(ω))|
然后在这些点当中统计谱峰个数;此时所得的功率谱是利用自回归模型估计信号的平滑功率谱,即AR功率谱;
3)当K为1时,则判断该信号的调制方式为CW、ASK、AM中的一种:首先计算其归一化零中心瞬时幅度之谱密度的最大值γmax,若γmax小于2则为CW,若γmax大于2则为ASK或AM;然后计算对数幅度谱的峰度系数β,若β小于4则为ASK,若β大于4则为AM;
所述的γmax计算式如下:
其中Ns为每一帧数据的个数,acn为零中心归一化瞬时幅度;
acn由下式计算得到:
acn(i)=an(i)-1
其中
所述的β由下式计算:
其中vi代表信号频谱第i个点的电平值,单位为dB;
4)当K不为1且γmax小于2、圆环特征参数num小于8时,则该信号的调制方式为MFSK或FM:计算其凹凸参数P,若P小于门限t1则为MFSK,若P大于门限t1则为FM,其中t1的范围为(6,9);所述的圆环特征参数num为统计归一化IQ平面内以原点为中心,0.1为半径的点的个数;
所述的P由下式计算:
假设在区域[f1,f2]中,f1、f2表示频率值,P1是指信号载波附近区域中的电平最大值,P21和P22分别表示f1右边区域的最大值和f2左边区域的最大值;
5)当K不为1且不满足γmax小于2、num小于8,则该信号的调制方式被判断为BPSK、QPSK、OQPSK、Π/4-QPSK、MQAM中的一种:首先计算其归一化平方功率谱,若大于门限t2时只有一条谱线则为BPSK,若大于门限t2时有两条谱线则为OQPSK;然后计算其归一化四次方功率谱,若大于门限t3时只有一条谱线则为Π/4-QPSK;接着计算其高阶累计值F,若F小于16.5则为QPSK,否则为MQAM,其中t2、t3的范围为(0.3,0.45)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于特征提取的信号调制方式识别方法,其特征在于:包含以下顺序的步骤:
1)对于接收到的信号,计算其归一化功率谱以及归一化功率谱中大于常数B时谱峰的个数K,其中B的范围为(-6,-4);
2)当K为1时,则判断该信号的调制方式为CW、ASK、AM中的一种:首先计算其归一化零中心瞬时幅度之谱密度的最大值γmax,若γmax小于2则为CW,若γmax大于2则为ASK或AM;然后计算对数幅度谱的峰度系数β,若β小于4则为ASK,若β大于4则为AM;
3)当K不为1且γmax小于2同时圆环特征参数num小于8时,则该信号的调制方式为MFSK或FM:计算其凹凸参数P,若P小于门限t1则为MFSK,若P大于门限t1则为FM,其中t1的范围为(6,9);
4)当K不为1且不满足γmax小于2或num小于8,则该信号的调制方式被判断为BPSK、QPSK、OQPSK、Π/4-QPSK、MQAM中的一种:首先计算其归一化平方功率谱,若大于门限t2时只有一条谱线则为BPSK,若大于门限t2时有两条谱线则为OQPSK;然后计算其归一化四次方功率谱,若大于门限t3时只有一条谱线则为Π/4-QPSK;接着计算其高阶累计值F,若F小于16.5则为QPSK,否则为MQAM,其中t2、t3的范围为(0.3,0.45)。
2.根据权利要求1所述的基于特征提取的信号调制方式识别方法,其特征在于:所述的步骤1),具体包含以下步骤:
a、令 利用下式计算:
这里p我们取10,x(n)=I(n)+iQ(n),其中I(n)、Q(n)表示输入的I、Q数据序列;
b、利用
得到m=1时的参数:
c、由和下式求出和再依据式(1)估计其中
d、依据下式的递推关系,求出m=2时的及
e、重复上面的过程,直到m=p,从而求得
f、将上式所求得的代入到下式当中:
上式ak分别对应着前面我们所得到的
g、对上式的ω在[-π,π)取512个等间隔点,注意我们的取值是以下的离散值:
h、对所得到的每一个值P(ω)先归一化然后再进行dB转换,即
PW(ω)=10log10|P(ω)/max(P(ω))|
然后在这些点当中统计谱峰个数;此时所得的功率谱是利用自回归模型估计信号的平滑功率谱,即AR功率谱。
3.根据权利要求1所述的基于特征提取的信号调制方式识别方法,其特征在于:步骤3)中,所述的圆环特征参数num为统计归一化IQ平面内以原点为中心,0.1为半径的点的个数。
4.根据权利要求1所述的基于特征提取的信号调制方式识别方法,其特征在于:在步骤1)之前还包括对接收到的信号进行预处理,具体如下:首先对接收到的信号进行中值滤波,利用中值滤波所得信号进行带宽估计,并根据所得带宽对信号进行线性滤波处理。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410231470.9A CN104022837B (zh) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | 一种基于特征提取的信号调制方式识别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410231470.9A CN104022837B (zh) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | 一种基于特征提取的信号调制方式识别方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104022837A CN104022837A (zh) | 2014-09-03 |
CN104022837B true CN104022837B (zh) | 2016-08-17 |
Family
ID=51439427
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410231470.9A Active CN104022837B (zh) | 2014-05-28 | 2014-05-28 | 一种基于特征提取的信号调制方式识别方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104022837B (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104507106B (zh) * | 2014-12-31 | 2018-07-27 | 中国电子科技集团公司第五十研究所 | 8psk信号和pi/4-dqpsk信号的识别方法 |
CN104639268B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-04-12 | 中国电子科技集团公司第五十研究所 | Qpsk信号和oqpsk信号的识别方法 |
CN105827558A (zh) * | 2016-05-13 | 2016-08-03 | 天津光电通信技术有限公司 | 一种模拟信号自适应解调***及实现方法 |
CN105897636B (zh) * | 2016-05-19 | 2018-10-09 | 电子科技大学 | 一种基于李雅普诺夫指数的cpfsk信号调制指数估计方法 |
CN106027432B (zh) * | 2016-05-19 | 2019-03-29 | 电子科技大学 | 一种基于信号瞬时频率部分相关函数的cpfsk码速率估计方法 |
CN107948107B (zh) * | 2017-11-16 | 2021-04-20 | 成都玖锦科技有限公司 | 一种基于联合特征的数字调制信号分类方法 |
CN108566253B (zh) * | 2018-02-12 | 2019-05-14 | 北京邮电大学 | 一种基于对信号功率谱拟合特征提取的信号识别方法 |
CN111371510A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-07-03 | 中国人民解放军32181部队 | 一种复杂电磁环境下的通信测试方法 |
CN111510408B (zh) * | 2020-04-14 | 2021-05-07 | 北京邮电大学 | 信号调制方式识别方法、装置、电子设备及存储介质 |
CN112491764B (zh) * | 2020-11-17 | 2022-07-12 | 同方电子科技有限公司 | 一种基于瞬时特征空中模拟信号的识别方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1395400A (zh) * | 2002-07-05 | 2003-02-05 | 清华大学 | 无需先验知识的常用数字信号调制方式的自动识别方法 |
US7428270B1 (en) * | 1999-02-15 | 2008-09-23 | Christian Dubuc | Method and system for detecting and classifying the modulation of unknown analog and digital telecommunications signals |
CA2298316C (en) * | 1999-02-15 | 2009-11-17 | Christian Dubuc | Method and system for detecting and classifying the modulation of unknown analog and digital telecommunications signals |
-
2014
- 2014-05-28 CN CN201410231470.9A patent/CN104022837B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7428270B1 (en) * | 1999-02-15 | 2008-09-23 | Christian Dubuc | Method and system for detecting and classifying the modulation of unknown analog and digital telecommunications signals |
CA2298316C (en) * | 1999-02-15 | 2009-11-17 | Christian Dubuc | Method and system for detecting and classifying the modulation of unknown analog and digital telecommunications signals |
CN1395400A (zh) * | 2002-07-05 | 2003-02-05 | 清华大学 | 无需先验知识的常用数字信号调制方式的自动识别方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
《卫星通信常用调制方式的自动识别》;范海波;《通信学报》;20040131;第140页-第149页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104022837A (zh) | 2014-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104022837B (zh) | 一种基于特征提取的信号调制方式识别方法 | |
US10985955B2 (en) | Method for automatically identifying modulation mode for digital communication signal | |
US11075783B2 (en) | Communication method for phase separation differential chaos shift keying based on second order hybrid system | |
CN104320361B (zh) | 一种基于参数估计下的星载ais信号串行分离方法 | |
CN104852876B (zh) | 一种航空无线突发通信*** | |
CN101674270A (zh) | 一种低信噪比相移键控调制信号的识别方法 | |
CN106453178A (zh) | 星载ais信号侦收解调方法 | |
CN103199945B (zh) | 一种低信噪比条件下认知无线电信号调制方式的识别方法 | |
CA2995500A1 (en) | A differential chaos shift keying (dcsk) based on hybrid chaotic system | |
CN102025669A (zh) | 基于双多进制准正交扩频复合相位调制的短波数据传输方法 | |
CN105388500A (zh) | Cpfsk信号载波跟踪精度的提高方法 | |
CN103259759A (zh) | 一种单通道时频重叠信号调制识别方法 | |
CN103427871B (zh) | 一种抑制Smart AGC抗干扰能力的转发式干扰方法 | |
CN103888405A (zh) | 一种全频谱载波调制方法 | |
CN107370705A (zh) | 高动态弱连续相位调制信号捕获中fft的优化方法 | |
CN111147102A (zh) | 基于频率调制信号的低信噪比码捕获方法 | |
CN103888404A (zh) | 一种基于频谱搬移的全频谱载波调制方法 | |
US8965290B2 (en) | Amplitude enhanced frequency modulation | |
CN107707499B (zh) | 一种Alpha稳定分布噪声下OFDM信号调制参数估计方法 | |
CN102355359A (zh) | 在调制星座图中隐藏秘信息的方法 | |
CN108365870A (zh) | 一种宽带电力线通信中帧同步的方法和装置 | |
CN104682996A (zh) | 一种全双工***的自干扰消除方法 | |
CN111868545B (zh) | 一种卫星通信导航信号生成方法、装置及接收方法、装置 | |
CN104507106B (zh) | 8psk信号和pi/4-dqpsk信号的识别方法 | |
CN106452501A (zh) | 实虚交错四相序列的构建及msk/gmsk同步方法及扩频*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |