基于決策論的通信信號調制方式的識別

摘 要：采用基于決策論的方法，對7種通信調制信號進行識別。利用MATLAB對AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK進行特征提取，根據不同信號在瞬時相位，瞬時幅度，瞬時頻率上的不同特征識別出各種信號。

關鍵詞：調制識別；決策論；特征參數

1 引言

通信信號調制方式識別在信號的確認、干擾識別、無線電偵聽和信號檢測等領域得到了廣泛的應用。而近幾年，在通信技術快速發展的帶動下，通信信號的體制與調制方式的樣式將朝著多樣化的方向發展，調制識別近年來逐漸成為信號處理領域的熱點問題。其主要任務就是在未知調制信息內容的情況下，能夠對通信信號的調制方式作出判斷。

近年來，國內外有很多論文對通信信號調制方式識別的研究，提到了很多方法，如文獻[1]提到了小波變換法，星座圖分析法，周期普分期法等。可是這些方法的一個共同缺點就是計算量大，在低信噪比的環境下識別準確率不高。

文章針對幾種常用通信調制信號在瞬時頻率、瞬時幅度、瞬時相位的不同，提取特征參數，并對特征參數判決，進而準確識別出調制方式，并利用并且利用MATLAB軟件進行了計算機仿真，直觀的反映出通信信號的調制識別過程。利用基于決策理論的識別方法對多種通信信號進行調制方式的識別，該方法具有運算量相對較小，且在低信噪比條件下識別準確率高的特點。

2 決策論基本理論

決策論的原理就是以信息和評價準則為依據，通過數量方法的運用或選取最優決策方案的科學，屬于運籌學的一個分支和決策分析的理論基礎。在實際的生產生活當中，當一個問題面臨不同的狀況，出現多個可選方案時，就會構成一個決策，而決策者為對付這些情況所取的對策方案就組成決策方案或策略。

文章判決理論方法采用概率和假設檢驗理論來系統地表述調制識別問題。選取特征參數，對應每個特征參數都有一個判決門限值t（x）。

3 特征參數的選取與識別流程

3.1 特征參數的選取

決策理論算法需要從信號的離散瞬時幅度a（n）、瞬時相位？椎（n）和瞬時頻率f（n）提取信號統計特征。離散瞬時幅度a（n）、瞬時相位？椎（n）和瞬時頻率f（n）可以從數字化（A/D轉換后）的I分量和Q分量信號中得到，表達式如下：

3.1.1 譜對稱性P

3.1.2 零中心歸一化非弱信號段瞬時幅度的標準偏差

3.1.3 零中心歸一化瞬時幅度的緊致性（四階矩）Ka

3.1.4 零中心歸一化非弱信號段瞬時頻率的標準偏差

3.1.5 零中心歸一化瞬時幅度之譜密度的最大值

3.1.6 零中心非弱信號段瞬時相位絕對值的標準偏差

式中，at是判斷非弱信號段的一個幅度判決門限電平，c是在全部取樣數據NS中屬于非弱信號值的個數，？準NL（i）是經零中心化處理后瞬時相位的非線性分量，在載波完全同步時，由

式中， 為瞬時相位。

3.2 調試方式識別流程

采用決策理論的識別步驟為：

（1）計算待識別信號的譜對稱性P，與門限t（P）比較，將其分成兩類：AM，DSB，2ASK，2FSK，2PSK，4PSK和SSB。

（2）對于判別類屬于AM，DSB，2ASK，2FSK，2PSK，4PSK的信號，計算待識別信號的零中心歸一化非弱信號段瞬時幅度的標準偏差？滓a，與門限t（？滓a）比較，將其分成兩類：2ASK，AM，DSB和2FSK，2PSK，4PSK。

（3）對于判別類屬于2ASK，AM，DSB的信號，計算待識別信號的零中心歸一化瞬時幅度的緊致性（四階矩）Ka，與門限t（Ka）比較將其分成兩類：2ASK和AM，DSB。

（4）對于判別類屬于AM，DSB的信號，計算待識別信號的零中心歸一化瞬時幅度之譜密度的最大值？酌max與門限t（？酌max）比較，將其分成兩類：AM和DSB。

（5）對于判別類屬于2FSK，4PSK，2PSK的信號，計算待識別信號的零中心歸一化非弱信號段瞬時頻率的標準偏差Rf，與門限t（Rf）比較，將其分成兩類：2PSK，4PSK和2FSK。

（6）對于判別類屬于2PSK，4PSK的信號，計算待識別信號的零中心非弱信號段瞬時相位非線性分量絕對值的標準偏差？滓ap，與門限t（？滓ap）比較，將其分成兩類：2PSK和4PSK。

綜上所述，通過這六個特征參數，我們可以把AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK七種調制信號識別出來。

4 結束語

通信信號的調制識別與參數估計在工程及軍事領域都有重要用途，也是近年來通信領域快速發展的研究領域。

經過長時間的研究和大量文獻的學習，充分了解了自動識別的發展情況，最后確定采用決策論方法對通信調制信號進行識別。本文研究多種通信信號的特征分析，最終確定基于信號瞬時幅度、瞬時相位、瞬時頻率的6種特征參數來區分AM、DSB、SSB、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK這七種調制信號。同時在不同信噪比的情況下對信號識別，信噪比在6dB以上時識別準確率能達到100%，信噪比為5dB時除2FSK信號外其它調制信號識別準確率也可達到100%。

參考文獻

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[3]陳懷新，南建設，肖先賜.基于統計特征主分量的信號調制識別[N].電子科技大學學報，2004.