通信信号数字调制方式自动识别算法研究

第 ２ 卷第 ２ ７ 期 ２０ 年 ２ ０５ 月
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通信信号数字调制方式自动识别算法研究
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从图 １ 看出９） 可以 （在频域上是带限的， ｔ 而时域上是无
限的，只有在码元判决时刻始终为 ０ 。我们一般只考虑 ３ 个
采样点数（ 个） （ 没有成形的２ Ｓ 信号 ｅ ） ＰＫ 幅度
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采样点数（ 个） （ 成形后的２ Ｓ 信号幅度 ｂ ） ＰＫ
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干扰识别、无线电侦听、电子对抗、信号监测和威胁分析等
领域川 前最具吸引 。当 力的实现平台是软件无线电以 及其它
可重构通信系统［ ［ ２ １
近年来，国外很多文献都集中到调制方式识别算法研究
况：文献［还对神经网 ［ ７ １ 络识别算法进行了 研究。
本文针对通信信号数字调制方式的特点， 首先分析了符
成 严
准确度， 所以该方法要求接收系统 用时频分布来区分信号的调制方
２０－８ １ ０３０－ 收到，２０－２１ 改回 ２ ０４０－３
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电 子
与 信
பைடு நூலகம்
息 学 报
第２卷 ７
新的码间干扰，实际中发射端一般都会采取升余弦滚降函数
对数字基带信号进行成形处理。升余弦滚降函数的表达式如 下，时域和频域波形如图 １ 所示。
李 杨 李国通 杨根庆
（ 科学院上海微系 信息 研究所小 中国 统与 技术 卫星工 程部 上海 ２０５） ０００
摘 要： 自 动调制识别是非协调通信系统接收机设计中的重要研究课题，该文针对工程中的应用提出了一种调制
识别算法。 与已 有的算法相比， 该算法结构简单， 计算量小， 适合实时计算， 而且在低信噪比环境下有较高的识别
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采样点数（ 个） （ 没有成形的２ Ｓ 信号相位 ｃ ） ＰＫ
采样点数（ 个） （ 成形后的２ Ｓ 信号相位 ｄ ） ＰＫ
图３ 成形对 Ｂ Ｓ Ｐ Ｋ信号的瞬时幅度和相位提取造成的影响
窗口，３个窗口 后衰减很大，可以忽略。因为时域上是无限
的，必然造成前后码元的相互影响， 从而对信号瞬时幅度和
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相位的提取产生影响。 下面以Ｂ Ｓ ＰＫ和Ｑ Ｓ ＰＫ信号为 分 例，
析符号成形对信号瞬时幅度和相位提取带来的影响。
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图１ 升余弦滚降信号时域（ 与频域（波形图 ａ ） ｂ ）
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信号类似，这里只讨论成形对瞬时相位提取造成的影响。符
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号成形后，Ｑ Ｓ ＰＫ信号变为
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２ ． ２符号成形对Ｑ Ｓ ＰＫ信号的影响 ｔ ｎ １ ＋ ｎ９ｔ （一）］ ＋ ［ （＋）］ ａ－ １ ｎ １ ＋ ， 一 １ 一 Ｔ ｎｇ ａ Ｔ 对于Ｑ Ｓ ＰＫ信号，符号成形对瞬时幅度的提取与Ｂ Ｓ ＰＫ ＋ ｎｇ 一ｎ ２ ｊ ＋ ｔ ｎ ３ ［ （＋ ）］ （ ａ ２［ （＋ ） ＋ ｇ 一 ＋ ｔ Ｔ ｎ ａ３ Ｔ ２ ）
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但对相位的提取没有影响，反而会因为符号成形消除相邻码
元在符号跳变处的影响， 使提取出的相位比没有成形时更加
平缓。成形前后提取出的幅度和相位比较如图 ３ 所示：
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１ 引言
通信信号调制方式自 动识别是信号分析领域中一个比 较新的研究方向，它有很大的应用前景，尤其是在军事通信
领域。随着电子对抗技术研究的不断升温，迫切需要进行调
式， 通过 Ｍ ｒ ｎｕ ｉ 分布、自 ａ ｅａ Ｈｌ ｇ －ｌ 回归模型和幅度变化来检
测信号的相位、频率和幅度的变化情况，对信号进行分类；
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２ ． １符号成形对Ｂ Ｓ ＰＫ信号的影响
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文献［提出了 ［ ６ ］ 周期谱分析算法， 上这４ 以 种识别算法要求的 计算量较大， 不利于实时计算。 ［提出的决策理论算法， 文献［ ７ １
算法简单，而且能够识别较多的调制方式，但没有考虑符号
成形对信号瞬时参数提取的影响，不符合实际工程中的情
制信号自 动识别技术的研究，它被广泛应用于：信号确认、
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号的星座图来区分信号的调制方式， 这种方法比较直观，但 是信号的载波相位和系统时间误差都会给星座图的提取造
２ 符号成形对信号参数提取的影响
数字基带信号没有经过符号成形时是矩形波形， 它在频 域内是无限延伸的，在有限带宽信道中，这必然会引起接收
端信号的波形失真。 为了在消除波形失真的同时保证不产生
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ｇｔ＝ （ ）
提取出的相位去掉载波频率带来的线性相位后，得到瞬
时相位。 或汀，由Ａ 的符号决定。从上面的分析可以 ， 看出，
符号 成形使ＢＳ ＰＫ信号的 度 带有了以） 数的 幅 包络 ｔ 函 信息，
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伍ＯＴ ） （ａ ４
准确度；同时考虑了符号成形对参数提取的影响，更能满足工程上的需要。
关键词：符号成形， 瞬时参数提取， 调制方式识别
中图分类号二 Ｎ １ Ｔ ９１ Ｔ ９４ Ｎ １６ ， ．
文献标识码：Ａ
文章编号：１ ９ ８６ ０５ ２１７ ５ ０ － ９（ ０） － － ０５ ２ ０ ９０
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成形后前后码元的 相互影响如图 ２所示， 码元ａ ２ ｎ －
ａ， ａｉ ｎ ， ｎ在 ｒ［ ，＋） 对 元ａ造 ，， ，ａ２ ａ３ 区ｌｎ （ １］ 码 。 成 － ｎ ＋ ＋ ｉ ｎ Ｔ ＋ Ｔ
号成形对信号瞬时参数提取的影响： 然后在决策理论的基础 上提出了一种调制方式识别算法，并进行了软件仿真。仿真 结果表明： 该算法不仅能识别现代通信常用的各种数字调制
上来。 ［一 ］ 文献［ ７ ３ 研究了几种不同的调制方式识别算法， 其 中， 文献【提出了小 ３ ］ 波变换算法， 利用 Ｈａ 小波基对信号 ａ ｒ
进行小波变换， 检测变换后的幅度是否为常数值来判别信号 的调制方式，该算法在低信噪比环境下性能较好， 但识别的
方 式，如Ｍ Ｓ ， Ｓ ， Ｓ ＰＫ Ｍ Ｋ Ｍ Ｋ和Ｑ Ｍ，而且算法简单， Ａ Ｆ Ａ
适合实时操作，同时具有较好的抗噪声性能和较高的识别准
确度。
调制种类有限； 文献［提出了 ４ 】 星座图 识别算法， 通过提取信