频谱监测中的信号调制方式识别算法研究

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无线电监测,指的是通过探测、搜索、截获无线电管理领域内的无线电信号,对窃取的无线电信号进一步分析、识别、监视并获取其技术参数、工作特征等技术信息的活动。所谓信号调制方式识别,就是在未知调制信息内容的情况下对给定接收通信信号的调制方式进行判断,并估计给出相应的调制参数。无线电监测领域中的信号调制识别意义在于:对于窃取的无线电信号,一般情况下是难以获得窃取信号调制类型的先验信息,只有通过设计信号调制识别算法,才能判断出所截取信号的调制方式,这对于监视,跟踪目标信号,从而实现干预非法的无线电活动,信号调制识别起到了十分基础而又非常重要的作用。通过研究现有信号识别技术与算法的基础上,本文主要做了以下工作:1.首先详细介绍了常见的12种调制信号,即调幅信号,调频信号以及调相信号,并给出各类调制信号的数学模型,讨论了各类调制信号的瞬时幅度,瞬时相位及瞬时频率的特征。并结合无线电监测应用背景分析了噪声对调制信号的影响。2.本文提出利用分层逐步分类的组合式方法去实现调制信号所有种类的识别分类。通过利用模极大值调制信号特征提取算法,核判别分析方法,小波分析等方法将调制信号进行逐层提取,依次分类,最终实现所有种类信号的整体识别。3.第一阶段利用零中心归一化瞬时幅度之谱密度最大值算法将所有12种调制信号分为调幅信号与调频、调相信号两大类。调幅信号属于非恒包络信号,而调频、调相信号属于恒包络信号,根据这一特性可实现两大类调制信号的分类。第二阶段利用模极大值调制信号特征提取算法将调幅信号细分为模拟调幅信号和数字调幅信号,另外将调频信号与调相信号区分开来。调制信号模极大值特征提取挖掘信号突变点,通过判别信号是否具有连续特性判别出模拟信号与数字信号;同时应用核判别分析方法将四类幅值调制信号逐一区分开来。在调制识别的第三阶段,采用小波分析以及核判别分析进一步将粗分类后的调制信号进一步识别出来。调频、调相信号可利用小波分析判别其在频率或相位上的突变部分进行区分。在此阶段中,同时应用小波分析对调制信号去噪预处理。仿真实验结果表明所提算法的对于常见类型调制信号识别的有效性。另外,所提信号调制识别策略在低信噪比的情况下分类效果仍然良好,这进一步验证了本文采用多层逐次组合分类识别算法的稳健性。
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