基于决策论的通信信号调制方式的识别

基于决策论的通信信号调制方式的识别

采用基于决策论的方法，对7种通信调制信号进行识别。利用MATLAB对AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK进行特征提取，根据不同信号在瞬时相位，瞬时幅度，瞬时频率上的不同特征识别出各种信号。

标签：调制识别；决策论；特征参数

1 引言

通信信号调制方式识别在信号的确认、干扰识别、无线电侦听和信号检测等领域得到了广泛的应用。而近几年，在通信技术快速发展的带动下，通信信号的体制与调制方式的样式将朝着多样化的方向发展，调制识别近年来逐渐成为信号处理领域的热点问题。其主要任务就是在未知调制信息内容的情况下，能够对通信信号的调制方式作出判断。

近年来，国内外有很多论文对通信信号调制方式识别的研究，提到了很多方法，如文献[1]提到了小波变换法，星座图分析法，周期普分期法等。可是这些方法的一个共同缺点就是计算量大，在低信噪比的环境下识别准确率不高。

文章针对几种常用通信调制信号在瞬时频率、瞬时幅度、瞬时相位的不同，提取特征参数，并对特征参数判决，进而准确识别出调制方式，并利用并且利用MATLAB软件进行了计算机仿真，直观的反映出通信信号的调制识别过程。利用基于决策理论的识别方法对多种通信信号进行调制方式的识别，该方法具有运算量相对较小，且在低信噪比条件下识别准确率高的特点。

2 决策论基本理论

决策论的原理就是以信息和评价准则为依据，通过数量方法的运用或选取最优决策方案的科学，属于运筹学的一个分支和决策分析的理论基础。在实际的生产生活当中，当一个问题面临不同的状况，出现多个可选方案时，就会构成一个决策，而决策者为对付这些情况所取的对策方案就组成决策方案或策略。

文章判决理论方法采用概率和假设检验理论来系统地表述调制识别问题。选取特征参数，对应每个特征参数都有一个判决门限值t（x）。

3 特征参数的选取与识别流程

3.1 特征参数的选取

决策理论算法需要从信号的离散瞬时幅度a（n）、瞬时相位？椎（n）和瞬时频率f（n）提取信号统计特征。离散瞬时幅度a（n）、瞬时相位？椎（n）和瞬时频率f（n）可以从数字化（A/D转换后）的I分量和Q分量信号中得到，

表达式如下：

3.1.1 谱对称性P

3.1.2 零中心归一化非弱信号段瞬时幅度的标准偏差

3.1.3 零中心归一化瞬时幅度的紧致性（四阶矩）Ka

3.1.4 零中心归一化非弱信号段瞬时频率的标准偏差

3.1.5 零中心归一化瞬时幅度之谱密度的最大值

3.1.6 零中心非弱信号段瞬时相位绝对值的标准偏差

式中，at是判断非弱信号段的一个幅度判决门限电平，c是在全部取样数据NS中属于非弱信号值的个数，？准NL（i）是经零中心化处理后瞬时相位的非线性分量，在载波完全同步时，由

式中，为瞬时相位。

3.2 调试方式识别流程

采用决策理论的识别步骤为：

（1）计算待识别信号的谱对称性P，与门限t（P）比较，将其分成两类：AM，DSB，2ASK，2FSK，2PSK，4PSK和SSB。

（2）对于判别类属于AM，DSB，2ASK，2FSK，2PSK，4PSK的信号，计算待识别信号的零中心归一化非弱信号段瞬时幅度的标准偏差？滓a，与门限t （？滓a）比较，将其分成两类：2ASK，AM，DSB和2FSK，2PSK，4PSK。

（3）对于判别类属于2ASK，AM，DSB的信号，计算待识别信号的零中心归一化瞬时幅度的紧致性（四阶矩）Ka，与门限t（Ka）比较将其分成两类：2ASK 和AM，DSB。

（4）对于判别类属于AM，DSB的信号，计算待识别信号的零中心归一化瞬时幅度之谱密度的最大值？酌max与门限t（？酌max）比较，将其分成两类：AM和DSB。

（5）对于判别类属于2FSK，4PSK，2PSK的信号，计算待识别信号的零中心归一化非弱信号段瞬时频率的标准偏差Rf，与门限t（Rf）比较，将其分成两类：2PSK，4PSK和2FSK。

（6）对于判别类属于2PSK，4PSK的信号，计算待识别信号的零中心非弱

信号段瞬时相位非线性分量绝对值的标准偏差？滓ap，与门限t（？滓ap）比较，将其分成两类：2PSK和4PSK。

综上所述，通过这六个特征参数，我们可以把AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK七种调制信号识别出来。

4 结束语

通信信号的调制识别与参数估计在工程及军事领域都有重要用途，也是近年来通信领域快速发展的研究领域。

经过长时间的研究和大量文献的学习，充分了解了自动识别的发展情况，最后确定采用决策论方法对通信调制信号进行识别。本文研究多种通信信号的特征分析，最终确定基于信号瞬时幅度、瞬时相位、瞬时频率的6种特征参数来区分AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK这七种调制信号。同时在不同信噪比的情况下对信号识别，信噪比在6dB以上时识别准确率能达到100%，信噪比为5dB时除2FSK信号外其它调制信号识别准确率也可达到100%。

参考文献

[1]张琴，田宝玉.通信信号调制模式的自动识别技术及发展前景[J].电视技术，2008，48（2）：6-10.

[1]郭黎利，张晓林，周凯.通信原理[M].黑龙江：哈尔滨工程大学出版社，2005：97-107.

[2]樊昌信，曹丽娜.通信原理（第6版）[M].北京：国防工业出版社，2007：25-47.

[3]陈怀新，南建设，肖先赐.基于统计特征主分量的信号调制识别[N].电子科技大学学报，2004.