调制信号识别 ppt
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数字信号调制.ppt
注：在信号检测一章要利用基函数概念。
8.2 数字信号角调制的参数描述
8.2.3 FSK信号的频率参数描述
一、时---频模型
M个相距 f 随时间间隔T 跳变，构成 MFSK信号
二、数学表达式
Smf (t) Re
2 e j2m T
ft
e
j0t
2 T
cos0t
2 m
ft
低频包络
Slmf (t)
图：
方型16QAM , Pav
d2 16
(4 2
8 10
4 18)
10d 2
园形16QAM
,
Pav
d2 16
[8
(2.61)2
8
(4.61)2 ]
14.03d
2
上述两结构相比，方形较好。
例8.1.2
采用256QAM正交幅度信号,载波频率为2.4GHz,信号带宽为800kHz(如
1 图),选用
如取 1 的升余弦信号，有 B 1 ，
Ts 这时有 ：
2bit / s / Hz
调整码元波形，可改变16QAM的频带利用率，有：
2bit / s / Hz 4bit / s / Hz
8.1.2 数字信号的正交调幅 (QAM) 三、16QAM信号的星座图
有园形、方形两类，见图：
d
以在码距相同条件下，信号平均功率的大小来评价信号结构的优劣。上
n log2 L log2 16 4
支路比特率为: Rb 4Rp 4 400vkBaud / s 1.6Mb / s
传送的比特总速率: rb 2Rb 3.2Mb / s
(2)频带利用率:
rb
/
F
3.2Mb / s 800kHz
《调制技术》PPT课件_OK
相位连续的2fsk信号cpfsk的带宽要比一般的2fsk带宽窄频带效率更高但带宽随着调制指数h的增大而加宽hfh太小两频点隔太近又不利于解调最小频移键控minimumshiftkeyingmsk是一种特殊的连续相位的频移键控continuouphasefrequencyshiftkeyingcpfsk是调制指数h05时的cpfsk53最小移频键控msk是一种特殊的cpfsk调制指数为05h05时满足在码元交替点相位连续的条件h05是移频键控为保证良好误码性能所允许的最小调制指数h05时波形相关系数为0信号是正交msk也是一类特殊形式的oqpsk用半正弦脉冲取代oqpsk的基带矩形脉冲54532最小频移键控msk信号的功率谱密度与qpsk信号oqpsk信号相比较msk信号比一般的2fsk信号具有更高的带宽效率但旁瓣的辐射功率仍很大90的功率带宽075r299功率带宽12r2且带外辐射为1相当于20db故msk的频谱仍然不能满足要求旁瓣的功率大是因为数字基带信号含有丰富的高频分量旁瓣的功率大是因为数字基带信号含有丰富的高频分量用低通滤波器去除高频分量便可以减少已调信号的带用低通滤波器去除高频分量便可以减少已调信号的带外辐射外辐射55非相干解调不需复杂的载波提取电路但性能稍差
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或
者频率来实现。
解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定
的接收者（信宿）处理和理解的过程。
调制
3
移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限
DPSK发射机框图及相关波形
“1”，不
同传“0”
的带通信号。带通信号叫做已调信号，而基带
信号叫做调制信号。调制可以通过使高频载波
随信号幅度的变化而改变载波的幅度，相位或
者频率来实现。
解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定
的接收者（信宿）处理和理解的过程。
调制
3
移动通信调制解调技术特点
• 移动通信面临的无线信道问题
多径衰落、干扰(自然人为ISI)、频率资源有限
DPSK发射机框图及相关波形
“1”，不
同传“0”
《调制技术发展》课件
总结词
详细描述
04
现代调制技术发展
扩频调制是一种通过扩展信号带宽来传输信息的技术。它利用伪随机序列将信息展宽到一个很宽的频带上，然后在接收端通过相关解扩来恢复原始信号。扩频调制具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、通信保密性好等优点，广泛应用于军事通信、卫星通信等领域。
多载波调制是一种将高速数据流分割成多个低速数据流，并分别在不同的载波上进行传输的技术。多载波调制可以有效抵抗频率选择性衰落和多径干扰，提高通信的可靠性和稳定性。
有线电视
02
模拟调制技术
调频是一种模拟调制技术，通过改变载波的频率来传递信息。
总结词
调频技术利用载波频率的变化来携带信息。在调频广播中，声音信号被转换为电信号，然后调制到载波上，通过改变载波的频率来反映声音信号的变化。调频信号具有抗干扰能力强、信噪比高等优点，因此在通信领域得到了广泛应用。
详细描述
调制技术原理
在广播通信中，调制技术将音频和视频信号调制到高频载波信号上，然后通过广播发射机发送到各个接收终端。
广播通信
在卫星通信中，调制技术将信息信号调制到载波信号上，然后通过卫星转发器发送到各个接收终端。
卫星通信
在有线电视中，调制技术将电视信号调制到高频载波信号上，然后通过同轴电缆传输到各个接收终端。
详细描述
调制编码技术是通信系统的核心技术之一，其目的是在有限的带宽和功率条件下实现高速、可靠的数据传输。随着技术的发展，高效调制编码技术不断涌现，如QAM、QPSK等，这些技术能够进一步提高数据传输效率和可靠性。
认知无线电技术和动态频谱接入是实现频谱资源高效利用的重要手段。
总结词
认知无线电技术通过感知周围无线环境，动态调整自身参数，实现频谱资源的有效利用。动态频谱接入则允许用户在不影响主用户通信的前提下，动态占用空闲频谱资源，进一步提高频谱利用率。
详细描述
04
现代调制技术发展
扩频调制是一种通过扩展信号带宽来传输信息的技术。它利用伪随机序列将信息展宽到一个很宽的频带上，然后在接收端通过相关解扩来恢复原始信号。扩频调制具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、通信保密性好等优点，广泛应用于军事通信、卫星通信等领域。
多载波调制是一种将高速数据流分割成多个低速数据流，并分别在不同的载波上进行传输的技术。多载波调制可以有效抵抗频率选择性衰落和多径干扰，提高通信的可靠性和稳定性。
有线电视
02
模拟调制技术
调频是一种模拟调制技术，通过改变载波的频率来传递信息。
总结词
调频技术利用载波频率的变化来携带信息。在调频广播中，声音信号被转换为电信号，然后调制到载波上，通过改变载波的频率来反映声音信号的变化。调频信号具有抗干扰能力强、信噪比高等优点，因此在通信领域得到了广泛应用。
详细描述
调制技术原理
在广播通信中，调制技术将音频和视频信号调制到高频载波信号上，然后通过广播发射机发送到各个接收终端。
广播通信
在卫星通信中，调制技术将信息信号调制到载波信号上，然后通过卫星转发器发送到各个接收终端。
卫星通信
在有线电视中，调制技术将电视信号调制到高频载波信号上，然后通过同轴电缆传输到各个接收终端。
详细描述
调制编码技术是通信系统的核心技术之一，其目的是在有限的带宽和功率条件下实现高速、可靠的数据传输。随着技术的发展，高效调制编码技术不断涌现，如QAM、QPSK等，这些技术能够进一步提高数据传输效率和可靠性。
认知无线电技术和动态频谱接入是实现频谱资源高效利用的重要手段。
总结词
认知无线电技术通过感知周围无线环境，动态调整自身参数，实现频谱资源的有效利用。动态频谱接入则允许用户在不影响主用户通信的前提下，动态占用空闲频谱资源，进一步提高频谱利用率。
信号调制的基本原理PPT
• 根据瞬时相位与瞬时角频率得关系可知,对 式(4-24)积分可得调频波得瞬时相位
• (4-26) t
t
t
f (t)
(t )dt
0
0 c
f u (t)dt
ct f
0 u (t)dt
•
f (t ) f
t
0 u (t )dt
(4-27)
• 表示调频波瞬时相位与载波信号相位得偏
4、2 幅度调制原理及特性
• 4、2、1 普通调幅(AM )
• 1、 普通调幅信号得数学表达式
• 首先讨论调制信号为单频余弦波时得情况, 设调制信号为
• u (t) um cos t cos 2 Ft (4-2)
• 设载波信号为
•
uC (t) Ucm cosct cos 2 fct (4-3)
• 调频信号数学表达式
(4-31)
4、3、2 调频信号分析
• uFM Ucm cos(ct mf sin t) (4-32)
•
mf
k f Um
m
为调频波得最大相移,又称调
频指数。 m值f 可大于1
• 给出了调制信号、瞬时频偏、瞬时相偏、 对应得波形图
4、3、2 调频信号分析
图4-19 调频信号的波形图
• 4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
• 由式(4-15)可得SSB调幅信号数学表达式为
• 取上边带时
•
(4-17)
• •
取下边带时
uSSB (t)
1 2
KmaU cm cos (c
)t
(4-18)
uSSB (t )
1 2
KmaU cmcos(c
)t
4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
• (4-26) t
t
t
f (t)
(t )dt
0
0 c
f u (t)dt
ct f
0 u (t)dt
•
f (t ) f
t
0 u (t )dt
(4-27)
• 表示调频波瞬时相位与载波信号相位得偏
4、2 幅度调制原理及特性
• 4、2、1 普通调幅(AM )
• 1、 普通调幅信号得数学表达式
• 首先讨论调制信号为单频余弦波时得情况, 设调制信号为
• u (t) um cos t cos 2 Ft (4-2)
• 设载波信号为
•
uC (t) Ucm cosct cos 2 fct (4-3)
• 调频信号数学表达式
(4-31)
4、3、2 调频信号分析
• uFM Ucm cos(ct mf sin t) (4-32)
•
mf
k f Um
m
为调频波得最大相移,又称调
频指数。 m值f 可大于1
• 给出了调制信号、瞬时频偏、瞬时相偏、 对应得波形图
4、3、2 调频信号分析
图4-19 调频信号的波形图
• 4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
• 由式(4-15)可得SSB调幅信号数学表达式为
• 取上边带时
•
(4-17)
• •
取下边带时
uSSB (t)
1 2
KmaU cm cos (c
)t
(4-18)
uSSB (t )
1 2
KmaU cmcos(c
)t
4、2、3 单边带调幅信号(SSB)
现代数字通信技术-第三章-数字调制ppt课件
MSK属于恒包络数字调制技术。现代数字调制技术的研究，主 要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而 展开的。随着通信容量的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这 就要求必须控制射频输出信号的频谱。但是由于现代通信系统中 非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带 滤波器对减小带外衰减所做的贡献。
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
4状态8PSK TCM码结构
以4状态8PSK网格编码调制为例，如图6-2，它是 Ungerboeck 1975研究出的第一种TCM码。
第一部分 差分编码
第二部分 卷积编码
第三部分 分集映射
.
19
§3.3 TCM网格编码调制
网格编码调制器的一般构成法
把4状态8PSK TCM码的概念推广到一般。网格编 码调制（TCM）一般由三部分组成：第一部分是差分 编码，它与第三部分的合理结合可以解决接收端解 调时信号集相位的混淆问题。第二部分是卷积编织 器，将m比特编码成m+1比特。第三部分叫分集映射 （mapping by set partitioning），其任务将一个 （m+1）比特组对应为一个调制符号输出。（m+1） 比特组有2m+1种可能的组合，调制后的信号集星座 （constellation）想要与之一一对应，显然必须是 2m+1点的星座。
第三章 数字调制
§3.1 数字调制概述 简单数字调制 2ASK 2FSK BPSK DBPSK等 多进制调制 相移键控 QPSK 8PSK 正交幅度调制 16QAM 256QAM等
.
1
§3.1 数字调制概述
QPSK（4PSK） 信号星座图
01
01
00 11
10 11
.
00
10
通信信号调制方式识别2021精选PPT
数字信号 处理算法
特征提取
设定 分类识别 门限值
各部分功能
为后续处理 提供合适的
数据
从输入的信号序列中 提取对调制识别有用的
信息(8个特征参数)
判断信号 调制类型
4
1-1 信号预处理
信号预处理任务
在分类识别部分，重要的是选择和确定合适的判决规则和分类器结构，我们主要采用决策树结构的分类器。
— 特征参数的先后次序会影响识别正确率 通信信号调制方式识别
— SNR为15dB时，平均识别正确率达到93.
日—常SN无R线为电15监d测B时（在，IT平U多测均量识信）别道正确多率达发到射93. 源的环境中，信号预处理部分要能有效地隔离
各个信号，保证一次只有一个信号进入后续的调制识别环节。
同时采样应满足Nyquist条件。
5
1-2 特征提取
时域特征
特征提取
2
ap
1 c
an
i
at
2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱL
i
1 c aniat
NL
i
式中， at 是判断弱信号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；
m a x m a x F| F T can i2 sN
式中， Ns 为取样点数， acn i 为零中心归一化瞬时幅度，
由下式计算：
acn i an i 1
式中，
an
i
ai
ms
；
ms
1 Ns
N
a i，表示瞬时幅度 ai 的平均值。
i 1
16
特征参数 a p
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 ap
《数字调制》课件
误码率低
数字调制技术有效地减少了传输中 的误码率，提高了信息传输的可靠 性。
数字调制的挑战
频谱效率
数字调制技术需要更宽的 频带来传输相同的信息量， 对频谱资源的需求较大。
复杂性
部分数字调制方式的实现 较复杂，在工程实践中需 要解决复杂的算法和硬件 设计问题。
多径传播
数字调制受到多径传播等 信道特性的影响，需要采 取调制技术来抵消传播中 的失真。
3 PSK
4 QAM
将数字信号的不同状态映射到不同相位 的载波信号上，常用于无线通信。
将数字信号的多个位组合映射到不同幅 度和相位的载波信号上，常用于高速数 据传输。
数字调制的优点
1
灵活性高
2
数字调制可以根据需要灵活改变调
制方式和参数，适应不同的通信要
求。3Biblioteka 抗干扰能力强数字调制技术在传输过程中较好地 抵抗了信道噪声和干扰信号。
数字调制的未来发展趋势
5G通信技术
数字调制将在5G通信技术中 得到广泛应用，实现更高的 速率和更低的延迟。
物联网
数字调制将支持大规模的物 联网设备连接，实现智能化 和自动化的网络通信。
人工智能
数字调制与人工智能技术的 结合将推动通信系统的智能 化和自适应性。
原理
数字调制通过改变信号的 某些特性（如幅度、频率、 相位）来传输信息。
应用
数字调制广泛应用于无线 通信、数据传输、广播电 视等领域。
常用的数字调制方式
1 ASK
2 FSK
将数字信号的幅度直接映射到载波信号 上，常用于低速数据传输。
将数字信号的不同状态映射到不同频率 的载波信号上，常用于调频广播。
《数字调制》PPT课件
数字调制技术有效地减少了传输中 的误码率，提高了信息传输的可靠 性。
数字调制的挑战
频谱效率
数字调制技术需要更宽的 频带来传输相同的信息量， 对频谱资源的需求较大。
复杂性
部分数字调制方式的实现 较复杂，在工程实践中需 要解决复杂的算法和硬件 设计问题。
多径传播
数字调制受到多径传播等 信道特性的影响，需要采 取调制技术来抵消传播中 的失真。
3 PSK
4 QAM
将数字信号的不同状态映射到不同相位 的载波信号上，常用于无线通信。
将数字信号的多个位组合映射到不同幅 度和相位的载波信号上，常用于高速数 据传输。
数字调制的优点
1
灵活性高
2
数字调制可以根据需要灵活改变调
制方式和参数，适应不同的通信要
求。3Biblioteka 抗干扰能力强数字调制技术在传输过程中较好地 抵抗了信道噪声和干扰信号。
数字调制的未来发展趋势
5G通信技术
数字调制将在5G通信技术中 得到广泛应用，实现更高的 速率和更低的延迟。
物联网
数字调制将支持大规模的物 联网设备连接，实现智能化 和自动化的网络通信。
人工智能
数字调制与人工智能技术的 结合将推动通信系统的智能 化和自适应性。
原理
数字调制通过改变信号的 某些特性（如幅度、频率、 相位）来传输信息。
应用
数字调制广泛应用于无线 通信、数据传输、广播电 视等领域。
常用的数字调制方式
1 ASK
2 FSK
将数字信号的幅度直接映射到载波信号 上，常用于低速数据传输。
将数字信号的不同状态映射到不同频率 的载波信号上，常用于调频广播。
《数字调制》PPT课件
QPSK、OQPSK、UQPSK信号调制方法识别
04
QPSK、OQPSK、UQPSK 调制方法的应用场景
QPSK调制方法的应用场景
数字电视广播
QPSK调制方法广泛应用于数字电视广播 ，提供高清、流畅的电视信号传输。
VS
卫星通信
在卫星通信领域，QPSK调制方法因其抗 干扰能力强和频谱利用率高等优点而被广 泛应用。
OQPSK调制方法的应用场景
移动通信
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优点
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缺点
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抗干扰能力强：OQPSK调制方式具有较好的抗干扰能力 ，能够在较为恶劣的通信环境下传输数据。
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频谱利用率较高：OQPSK调制方式能够较为有效地利用 频谱资源，提高传输效率。
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实现较为复杂：OQPSK调制方式的实现相对于QPSK来说 较为复杂，成本也较高。
详细描述
不同的调制方法需要使用不同的解调算法。通过尝试使用不同的解调算法对信号 进行解调，可以观察解调结果的质量，从而判断出调制方法。
基于统计特性的识别方法
总结词
通过分析信号的统计特性，可以识别 出调制方法。
详细描述
不同的调制方法会在信号的统计特性 上表现出不同的特征，例如信号的均 值、方差、概率分布等。通过分析这 些统计特性，可以判断出调制方法。
QPPSK、OQPSK、 UQPSK信号调制方法识别
目录
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 原理
• QPSK、OQPSK、UQPSK信号 特性
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 方法识别方法
目录
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 方法的应用场景
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 方法的优缺点比较
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• 该方法有很高的识别率和抗干扰能力，有 较好的工程应用价值。
调制信号识别
-
1
内容安排
• 定义及背景 • 识别过程介绍及方法分类 • 一些已提出的方法介绍
-
2
背景及定义
• 调制信号识别是信号检测和信号解调之间 的重要步骤，它的目的就是在没有其他先 验知识的情况下，通过对接收信号的处理， 判断出信号的调制方式，并估计出相应的 调制参数。其主要在两方面得到了应用： 一方面是软件无线电系统，保证不同体制 通信系统之间实现互通互联；二是电子战 系统，为截获信息和选择最佳干扰样式提 供依据。
-
11
基于窗口平均频率算法的调制信号识别
系统组成：
信号截取与采样
是 判断是否为噪声
否 计算时频分布
特征识别
时频分布滤波
-
12
算法思想：
• 用一个宽度为N的矩形窗去截取采集到的已 离散化处理的信号x(n)，得到N点数据，对 这N点数据进行离散傅里叶变换(DFT)得到 这N点数据的频谱。
• 计算窗口内平均频率。 • 获得时频分布曲线。 • 滤除算法产生的交叉干扰。
-
7
特征提取
• 特征提取部分是从数据中提取信号的时域 特征或变换域特征。时域特征包括信号的 瞬时幅度、瞬时相位或瞬时频率的特征参 数或其它统计参数。变换域特征包括功率 谱、谱相关函数、时频分布及其它统计参 数。
-
8
分类识别
• 选择和确定合适的判决规则和分类器结构， 主要采用决策树结构的分类器和神经网络 结构的分类器。
-
19
识别流程
数字调制信号识别
Y
N
PBW t PBW =2N PF>2=1=2
N PP
>5
=3,4,5 Y
a t a
N
2FSK 4FSK BPSK 8PSK
QPSK
16QAM
aa t aa
N
2ASK
Y 4ASK
-
20
方法总结
• 仿真结果中得出，在SNR从0~20dB整个范 围内都有很高的识别率，也即本方法对噪 声不敏感。仅当SNR=0dB时，由于瞬时幅 度受噪声影响大，造成对2ASK和4ASK的 识别率降低，但仍达到90%以上。而对其 它调制方式的信号识别率都在97%以上。
-
3
• 调制方式是区别不同性质通信信号的一个 重要特征。对于接收信号，要想正确解调， 分析接收信号或者进行干扰，必须能够正 确识别信号的调制方式，然后采取相应的 解调方法或干扰方法。
-
4
识别过程
• 调制识别问题实质上是一种典型的模式识 别问题
调制信号 信号 预处理
特征 提取
分类 识别
-
5
调制信号 信号 预处理
特征 提取
分类 识别
• 信号预处理部分的主要功能是为后续处理 提供合适的数据；特征提取部分是从输入 的信号序列中提取对调制识别有用的信息； 分类识别部分的主要功能是判断信号调制 类型的从属关系。
-
6
信号预处理
• 频率下变频 、载频估计、同相正交分量分 解等。
• 在多发射源环境中，隔离各个信号，保证 一次只有一个信号进入后续的调制识别环 节。
-
9
两种分类器
• 决策树分类器采用多级分类结构，每级结构根据 一个或多个特征参数分辨出某类调制类型，再下 一级结构又根据一个或多个特征参数，再分辨出 某类调制类型，最终能对多种类型进行识别。这 种分类器结构相对简单，实时性好，但需要事先 确定判决门限，自适应性差，适合分类特征参数 区分很好的信号识别。
-
18
• 零中心归一化非弱信号段的标准偏差
2
a
C 1aniat ac2n
1 i Caniat acn
i
可区分PSK和QAM信号 ，设定适当门限加
以识别。
• 零中心归一化瞬时幅度绝对值的标准偏差
aa
N 1 iN 1ac 2 n
i N 1iN 1acn i
2
用来区分2ASK信号和4ASK信号 ，对2ASK， 该值为0；对4ASK，该值不为0。
• 该方法用短时分析提取数字调制信号在幅 度、频率和相位随时间变化的特征，并利 用这些特征对各种数字调制信号进行识别。 在加性高斯白噪声条件下给出了相应的最 佳阈值，并通过仿真研究了该识别方法的 性能。
• 仿真结果表明该方法对噪声不敏感，在 SNR为0dB时仍能获得90%以上的正确识别 率。
-
16
• 文中提出的识别方法，能够对2ASK、 4ASK、2FSK、4FSK、BPSK、QPSK、 8PSK、16QAM信号有效识别 。
-
14
优点与不足
• 算法简单，速度快，宜运用于实时性要求 较高的场合。
• 窗口宽度N与抽样频率对移动窗口平均频率 算法的性能有较大的影响，若选择不合适， 会产生一定的分析误差。如何合理选择N和 抽样频率还有待进一步研究。
• 其仿真验证是是在二进制信号上进行，识 别类型少，有很大局限性。
-
15
基于短时分析的调制信号识别方法
-
17
特征提取
• 谱宽因子 P B W ：用来来区分ASK信号和FSK， PSK及QAM信号。
• 短时频谱峰数 N P F ：可以区分2FSK信号、 4FSK和PSK及16QAM信号，对2FSK为2， 对4FSK为4，而对PSK和16QAM信号为1。
• 短 可区时分相位BP峰S数K、N QP P P：S反K、映8了P信SK号和中16的Q相AM位信数。 号。在0 ~ 2π间，BPSK信号有2个峰， QPSK和16QAM有4个峰，而8PSK有8个峰。
-
13
• 该算法通过移动窗口来截取信号，并计算 窗口内信号平均频率来获得信号的时频分 布，具有算法简单、运算速度快的特点 。
• ASK、FSK、PSK等数字调制信号均为非平 稳的随机信号，在时频分布上存在着差异， 若采用移动窗口平均频率算法对数字调制 信号进行时频分析，再根据信号时频分布 的差异识别调制信号类型一方面可以显著 提高系统的实时性；另一方面，由于对时 频分布曲线进行了滤波处理，能够提高信 号识别的抗干扰性能和识别精度。
• 神经网络分类器具有强大的模式识别能力，能够 自动适应环境变化，较好处理复杂的非线性问题， 而且具有较好的稳健性和潜在的容错性，可获得 较高的识别率。
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识别方法分类
• 基于基本时域、频域和功率谱特征的方法 • 基于小波理论的方法 • 基于分形理论的方法 • 基于信号的星座图的方法 • 基于混沌理论的方法 • 基于复杂度理论的方法 • 基于人工神经网络的方法
调制信号识别
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内容安排
• 定义及背景 • 识别过程介绍及方法分类 • 一些已提出的方法介绍
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2
背景及定义
• 调制信号识别是信号检测和信号解调之间 的重要步骤，它的目的就是在没有其他先 验知识的情况下，通过对接收信号的处理， 判断出信号的调制方式，并估计出相应的 调制参数。其主要在两方面得到了应用： 一方面是软件无线电系统，保证不同体制 通信系统之间实现互通互联；二是电子战 系统，为截获信息和选择最佳干扰样式提 供依据。
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基于窗口平均频率算法的调制信号识别
系统组成：
信号截取与采样
是 判断是否为噪声
否 计算时频分布
特征识别
时频分布滤波
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算法思想：
• 用一个宽度为N的矩形窗去截取采集到的已 离散化处理的信号x(n)，得到N点数据，对 这N点数据进行离散傅里叶变换(DFT)得到 这N点数据的频谱。
• 计算窗口内平均频率。 • 获得时频分布曲线。 • 滤除算法产生的交叉干扰。
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特征提取
• 特征提取部分是从数据中提取信号的时域 特征或变换域特征。时域特征包括信号的 瞬时幅度、瞬时相位或瞬时频率的特征参 数或其它统计参数。变换域特征包括功率 谱、谱相关函数、时频分布及其它统计参 数。
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分类识别
• 选择和确定合适的判决规则和分类器结构， 主要采用决策树结构的分类器和神经网络 结构的分类器。
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识别流程
数字调制信号识别
Y
N
PBW t PBW =2N PF>2=1=2
N PP
>5
=3,4,5 Y
a t a
N
2FSK 4FSK BPSK 8PSK
QPSK
16QAM
aa t aa
N
2ASK
Y 4ASK
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方法总结
• 仿真结果中得出，在SNR从0~20dB整个范 围内都有很高的识别率，也即本方法对噪 声不敏感。仅当SNR=0dB时，由于瞬时幅 度受噪声影响大，造成对2ASK和4ASK的 识别率降低，但仍达到90%以上。而对其 它调制方式的信号识别率都在97%以上。
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3
• 调制方式是区别不同性质通信信号的一个 重要特征。对于接收信号，要想正确解调， 分析接收信号或者进行干扰，必须能够正 确识别信号的调制方式，然后采取相应的 解调方法或干扰方法。
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4
识别过程
• 调制识别问题实质上是一种典型的模式识 别问题
调制信号 信号 预处理
特征 提取
分类 识别
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5
调制信号 信号 预处理
特征 提取
分类 识别
• 信号预处理部分的主要功能是为后续处理 提供合适的数据；特征提取部分是从输入 的信号序列中提取对调制识别有用的信息； 分类识别部分的主要功能是判断信号调制 类型的从属关系。
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信号预处理
• 频率下变频 、载频估计、同相正交分量分 解等。
• 在多发射源环境中，隔离各个信号，保证 一次只有一个信号进入后续的调制识别环 节。
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两种分类器
• 决策树分类器采用多级分类结构，每级结构根据 一个或多个特征参数分辨出某类调制类型，再下 一级结构又根据一个或多个特征参数，再分辨出 某类调制类型，最终能对多种类型进行识别。这 种分类器结构相对简单，实时性好，但需要事先 确定判决门限，自适应性差，适合分类特征参数 区分很好的信号识别。
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• 零中心归一化非弱信号段的标准偏差
2
a
C 1aniat ac2n
1 i Caniat acn
i
可区分PSK和QAM信号 ，设定适当门限加
以识别。
• 零中心归一化瞬时幅度绝对值的标准偏差
aa
N 1 iN 1ac 2 n
i N 1iN 1acn i
2
用来区分2ASK信号和4ASK信号 ，对2ASK， 该值为0；对4ASK，该值不为0。
• 该方法用短时分析提取数字调制信号在幅 度、频率和相位随时间变化的特征，并利 用这些特征对各种数字调制信号进行识别。 在加性高斯白噪声条件下给出了相应的最 佳阈值，并通过仿真研究了该识别方法的 性能。
• 仿真结果表明该方法对噪声不敏感，在 SNR为0dB时仍能获得90%以上的正确识别 率。
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• 文中提出的识别方法，能够对2ASK、 4ASK、2FSK、4FSK、BPSK、QPSK、 8PSK、16QAM信号有效识别 。
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优点与不足
• 算法简单，速度快，宜运用于实时性要求 较高的场合。
• 窗口宽度N与抽样频率对移动窗口平均频率 算法的性能有较大的影响，若选择不合适， 会产生一定的分析误差。如何合理选择N和 抽样频率还有待进一步研究。
• 其仿真验证是是在二进制信号上进行，识 别类型少，有很大局限性。
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基于短时分析的调制信号识别方法
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特征提取
• 谱宽因子 P B W ：用来来区分ASK信号和FSK， PSK及QAM信号。
• 短时频谱峰数 N P F ：可以区分2FSK信号、 4FSK和PSK及16QAM信号，对2FSK为2， 对4FSK为4，而对PSK和16QAM信号为1。
• 短 可区时分相位BP峰S数K、N QP P P：S反K、映8了P信SK号和中16的Q相AM位信数。 号。在0 ~ 2π间，BPSK信号有2个峰， QPSK和16QAM有4个峰，而8PSK有8个峰。
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• 该算法通过移动窗口来截取信号，并计算 窗口内信号平均频率来获得信号的时频分 布，具有算法简单、运算速度快的特点 。
• ASK、FSK、PSK等数字调制信号均为非平 稳的随机信号，在时频分布上存在着差异， 若采用移动窗口平均频率算法对数字调制 信号进行时频分析，再根据信号时频分布 的差异识别调制信号类型一方面可以显著 提高系统的实时性；另一方面，由于对时 频分布曲线进行了滤波处理，能够提高信 号识别的抗干扰性能和识别精度。
• 神经网络分类器具有强大的模式识别能力，能够 自动适应环境变化，较好处理复杂的非线性问题， 而且具有较好的稳健性和潜在的容错性，可获得 较高的识别率。
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识别方法分类
• 基于基本时域、频域和功率谱特征的方法 • 基于小波理论的方法 • 基于分形理论的方法 • 基于信号的星座图的方法 • 基于混沌理论的方法 • 基于复杂度理论的方法 • 基于人工神经网络的方法