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数字通信信号调制方式自动识别研究

张炜  
【摘要】: 通信信号调制识别的目的就是截获一段通信信号,在未知调制信息内容的前提下,依据较少的先验信息,判断出通信信号的调制方式。随着通信技术的飞速发展,通信信号的体制和调制样式变得更加复杂多样,信号环境日趋密集,这也使得通信信号的调制识别变得更加困难。 近几十年来,国内外学者在通信信号的调制识别方面进行了大量的探索,提出了很多新方法。但是这些方法得到的特征参数,往往对于信号的先验知识有较多的要求,尤其是对信噪比的预先估计。如何能够减少噪声的影响,如何在特征参数的提取中减弱信噪比参数的影响,是本文研究的主题思路。 基于这一前提,本文针对性的研究能够较好地抵御噪声干扰的数字通信调制信号的调制识别算法。着重研究了数字相位调制(MPSK)信号的分类特征量的提取,分析与仿真了这些分类特征量的性能,并提出了一个完整的常用数字通信调制信号及其子类的识别流程。 本文取得的主要研究成果简略叙述如下 1.针对MPSK信号的似然比调制分类问题,依据信号检测理论,先建立二元假设检验,再由此推广到多元假设检验,从而严格地推导出平均似然比检测的分类判决式,提出了一种MPSK调制识别算法(DAML_MPSK),可以实现对所有MPSK信号进行分类,并给出了详细的性能分析和仿真结果。 2.通过对DAML_MPSK算法的主要参数分析,实现了对此算法的简化和近似,得到了另一种MPSK调制识别算法(QDAML_MPSK),它在计算量,信号动态范围等方面实现了优化,而且性能损失不多,运算复杂度有明显的减少。 3.补充了Gardner的文献中对于通信信号谱相关特性的分析,详细论述并给出了通信信号的谱相关函数表达式。对于MPSK信号,尤其是8PSK,16PSK信号提出了一种新的表达式,引入取值属于{±1,0}范围的序列,简化了对于MPSK信号谱相关特性推导的复杂度,并由此推导得出了8PSK,16PSK信号的谱相关函数表达式。 4.在对于MPSK信号4次方变换后的谱相关函数进行深入分析的基础上,得到了三个用于调制识别的归一化特征参数。这三个参数具有不受调制信号的参数的影响,不受采样参数的影响,受平稳噪声影响小等优点。 5.提出了MPSK信号的调制识别算法。主要包括以下三个内容:确定了三个特征参数的分类阀值;确定了算法的实现流程;给出了算法的工程计算式。 6.仿真了不同原发射调制方式下,MPSK信号调制识别算法的性能。仿真的信号环境包括加性高斯白噪声信道(AWGN)和平坦衰落信道。在AWGN中,分别对于不同信噪比,载波估计偏差,码元速率估计偏差,成型滤波器影响,码间干扰影响等情况进行了分析与仿真。 7.讨论一个较完整的数字调制信号识别结构,首先区分调制大类信号,然后在已知调制大类的情况下,分别采用各自的调制识别算法来识别调制阶数,最终得到对于信号的较详细调制类型的识别。结合本文所述的讨论结果,给出了数字调制识别算法,并给出了仿真结果。


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