數字通信信號的自動識別與參數估計研究.pdf

1、無線通信系統廣泛采用各種調制技術，且占用不同的頻率和帶寬。通信系統的快速發(fā)展必然面臨有限頻率資源的爭奪與分配問題。通信信號的自動識別與參數估計技術可用于有關職能部門對無線電信號進行認證、實施頻譜監(jiān)管。在通信對抗中，自動識別與參數估計技術作為通信電子支援的重要組成部分，其提供的信息是電子進攻或電子防護的依據。通信信號的自動識別與參數估計技術還是軟件無線電臺發(fā)展的內在要求。研究通信信號的自動識別與參數估計技術具有重要的實用價值。 本

2、文在前人工作的基礎上，結合具體工程實踐，主要研究了數字通信信號調制樣式的自動識別與參數估計技術。所做的工作主要包括： 1、提出了利用小波變換結合譜分析技術估計數字通信信號碼速率的方法；提出了采用總體概率分布估計與支持矢量機分類器相結合對多進制數字基帶信號自動分類的方法。證明了小波變換系數模值構成的單極性基帶序列的功率譜在其碼速率整數倍處存在離散譜線，檢測這些離散譜線可實現數字基帶序列碼速率的盲估計。這種方法實現簡單且有較好的估計

3、精度。指出了不同類型的數字基帶信號對應不同的總體概率密度函數，使得分類信號成為可能。利用支持矢量機分類器在小樣本學習的情況下易于構造訓練樣本且有較好的推廣性能，符合信號偵測的應用要求。在多種噪聲背景下，對多種數字基帶信號均取得了較好的識別效果。 2、提出了在對調制信號偵察的軟件無線電結構框架下，針對MASK、MFSK、MPSK調制信號采用相應的數字信號處理算法提取信號的分類特征。對這些分類特征采用總體概率密度估計與支持矢量機分類

4、器相結合的方法實現了調制信號的自動分類。對于MASK、MFSK信號，結合小波變換和譜分析，對分類特征的碼速率估計值即為相應調制信號的碼速率。針對帶限MPSK信號特點，提出了構造延遲乘積信號估計碼速率的方法。通過對實測信號的處理驗證了這些方法的可行性。 3、提出了利用提取的分類特征對數字調制信號自動分類的聚類分析方法。在大數據量的情況下，采用了基于目標函數的模糊聚類算法。這種方法的優(yōu)點在于分類信號的同時可以估計數據的聚類中心，結合

5、估計出來的碼速率可實現偵察信號的盲解調。 4、在高斯信道中，提出了將基帶MPSK信號自動分類的高階累積量方法推廣到未解調MPSK信號的方法。利用MPSK的差分延遲信號，構造復基帶信號，并證明了可以由此復基帶信號估計出信號的碼速率。根據估計出的碼速率通過差分解調技術并且按碼速率同步采樣得到了與原MPSK信號同階的復基帶相位序列，構造利用高階累積量的分類器實現了信號自動分類。這種方法是基于高階累積量構造分類特征不變量的基帶MPSK信

6、號分類算法向實用化的推廣。 5、提出了在平穩(wěn)高斯或非高斯噪聲以及非平穩(wěn)的高斯噪聲背景下，利用高階循環(huán)累秋量對多種數字通信信號自動分類與參數估計的方法。是現有的利用二階循環(huán)平穩(wěn)分析信號算法的推廣。通過分析證明了2、4PSK信號的特定四階循環(huán)累積量在循環(huán)頻率與載波頻率相等時不為零，而當偏離載波時迅速降為零。因此利用四階循環(huán)累積量可以估計出2、4PSK信號的載波頻率，這種載波估計方法有很高的估計精度，且易于自動實現。并且可以利用四階循

7、環(huán)累積量構造2、4PSK信號的分類特征不變量。對于MASK和MFSK信號，提出了利用三階循環(huán)累積量估計載波頻率。證明了星形QAM調制信號的四階循環(huán)累積量可用于估計載波頻率等調制參數。在統一的軟件無線電解調模型下，分析了利用循環(huán)累積量估計數字通信信號的各種參數以實現信號盲解調的方法。 6、將循環(huán)累積量用于分析多載波調制，對于子載波均采用PSK調制的OFDM信號，證明了利用循環(huán)累積量可以估計信號的子載波頻率進而構造分類特征不變量。并

8、且把基于小波變換的碼速率估計算法推廣到了OFDM調制。 7、結合信號偵察的實際應用，討論了數字通信信號子類分離的算法。提出了基于判決樹結構與綜合考慮所有分類特征的常見數字通信信號的自動分類算法。將支持矢量機分類器推廣到信號子類的分離，使得構造的分類器對新出現調制類型具有一定的適應性。針對數字通信信號參數、種類繁多的特點，初步討論了利用專家系統實現通信電臺的識別。最后分析了自動分類與參數估計算法在短波通信和無線局域網中的應用并給出