卫星通信常用调制方式的自动识别

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1、万方数据2004年1月第25卷第l期通信学报JoURNALOFCHINAINST盯UTEOFCOMMUNIcAllIONSⅦl25No】Janu甜v20(H卫星通信常用调制方式的自动识别范海波，杨志俊，曹志刚(清华大学电子工程系微波与数字通信国家重点实验室，北京】00084)摘要：提出了一种基于谱特征的通信信号调制方式自动识别新方案，该方案直接从信号功率谱、平方谱和四次方谱中提取一组顽健性强的特征参数，在不需要先验知识的情况下对卫星信道中常用调制方式的信号进行自动识别。仿真结果表明，在信噪比大于5dB时其总体识别率达98％以上。该方案具有实用性和可行性。关键词：自动调制识别；

2、卫星通信；谱特征中图分类号：n4911．7文献标识码：A文章编号：1000-436x(2004)01-0140—10AutOmaticrecognitionforcommon砸edmodulationsjnsateⅡitecOmmHnicationFANHai_bo，YANGzhijun，CAOzhi—gang(stakKeyLabom幻ryonMicfowave＆DigitalCommun证m蛔ns，De∞rInB毗ofEl氍虹0ⅡkEng“雌rin昏1虹n曲吼uniV吣证y，Be№9100084，c“n吣Abstract：AnovelrecOgnitionschemeba

3、sedon山espectnlmfeatureanalyslsisproposedAset0fIobunfeatureparamB衄sareex船垃tedfroms培nalpowerspec缸umaIId血epo、Ⅳerspecmlmof吐lesecond粕dfol】nhpowerofsig主lal．11leproposcdschemecaIlfccogniZem蛐yco咖onusedmoduIat酣signalslnmesatemtcch锄nelwimout粕y皿0rknowle起eslmul撕onresultsshowthat廿屺schemecanachievemoretI

4、lan98％recogni廿onaccuracywhenSNRisabove5dB111ismeⅡlodisfeasibleandPractical．Keywords：aIltomaticmodulationrecogniⅡon；satelliteconlmunication；spectnlmfeature1引言通信信号调制方式的自动识别在军事和民用领域都有十分广泛的应用价值，例如信号认证、干扰识别、频谱管理、通信监视、电子对抗等。它作为智能化信号分析和处理中的关键技术一直受到人们的关注。目前调制识别方法较多，有基于信号瞬时时域特征的¨’”，有基于高阶矩高阶累积量的Ⅲ，收稿日

5、期：2002一07．12：修订日期：2003一IO一20基金项目：清华大学“九八五”基金资助项目；卫星应用预先研究基金资助项目万方数据第l期范海波等：卫星通信常用调制方式的自动识别有基于信号谱相关的”1，但这些方法存在如下问题：①所使用特征参数的抽取往往需要较多的先验知识(如精确载波频率、初始相位、符号速率)，而这些先验知识在信号调制方式未知的情况下很难得到；②没有考虑信号调制参数对分类特征的影响，如PsK信号滚降系数、FSK信号调制指数等参数变化时，对许多特征参数的影响很大，使算法识别率下降甚至失效；③识别种类少，算法的适用范围有限。为了解决上述问题，本文首先对信号功率谱、

6、平方谱、四次方谱及信号包络谱进行研究，并综合前人的部分成果，针对卫星通信中常用的调制方式，提出了一组无需先验知识并且对信噪比和信号调制参数不敏感的分类特征参数，然后利用上述参数设计了～一种识别方案，并详细地阐述了分类步骤和原理，最后给出仿真结果和结论。2常用信号的频谱特征信号频谱是对信号在频域方面的一种描述，不同调制方式的信号，在频域上表现为不同的形式。信号功率谱及其高次方谱可以较好的反映多种调制方式的特性，正确地提取这些特性可以作为调制识别的特征参数。卫星通信中常用的调制方式有：AsK、2FsK、MsK、4FsK、BPsK、QPsK、0QPSK、舭QPsK、8PsK、AM、

7、DsB、ssB、FM、Cw等。下面我们分别讨论上述信号的各种频谱特征。2．1信号功率谱信号功率谱直接反映调制信号中各频率分量的功率分布。有载波分量信号(如AM、AsK等)和无载波分量信号(如DsB、PsK等)在信号功率谱载频处有很大的不同，可以作为它们的主要分类特征。单谱峰信号(如FM、MsK等)频谱较为平坦，多谱峰信号(如大调制指数的FsK)频谱有较多的起伏，频谱形状和谱峰数可用于它们的识别。三2信号平方谱信号平方谱”1即为信号平方后的功率谱，由于平方运算产生很大的直流分量，所以我们一般忽略功率谱的零