基于載頻估計法的信號的分類方法

王正坤，常 笑

（山東科技大學 山東 青島 266590）

1 引言

現代信息技術高速發展，通信技術與設備與日俱進，通信輻射源信號的分類與識別就變得尤為重要，特別是在軍事、戰爭、政治、商業等對信息保密要求極為嚴格的領域。信號的分類與識別有多種方法，本文主要的突破口為信號的載頻，以此為出發點，研究信號載頻的估計方法和準確性。

2 通信輻射源信號的傳輸過程原理

通信輻射源信號的傳輸過程原理關系式：

其中rn為通信輻射源的偵測接收信號，xn是通信輻射源功率放大器的輸入信號，與rn一一對應，fs為采樣頻率，是一個固定已知值fs=1.01MHz，n為采樣點，載頻fc和數字基帶調制信號sn未知。

3 輻射源信號去噪

因為信號在傳輸過程中會受到外界低頻信號的干擾，外界的低頻干擾信號就統稱為噪聲，所以這里需要對接收到的信號進行去噪處理，去噪的方法有很多，這里就不再贅述。

4 基于FFT的載頻估計方法

4.1 信號表示

對于不同的采樣點，有：

將直接頻率合成單元（DDS）的同相和正交支路本振信號與經過數據緩存器延時的信號相乘。其中，T1為大于第1級粗側載頻所需時間的數據緩存器的延時時間，并經過低通濾波，可得

其中A是信號幅度，θ是初相，T為樣本間隔，其中vn為加性白噪聲，且，σ2表示噪聲方差，信噪比定義為其中，是一個復白噪聲序列。

4.2 相位去折疊

需要估計fc和θ的所有信息包含在相角

對于差分法，認為E(θ)=0，則得到：

4.3 利用最大譜線值確定對應的采樣點位置

對單一頻率信號進行分析時，離散信號的表達式為：

對信號的非同步采樣或非整周期數據截斷時，信號的峰值頻率為：，則信號峰值即最大譜線值對應的采樣點位置為：，所以得出載頻為：

通過上述方法可以得出一組信號的載頻，對載頻范圍進行分類處理即可得出信號的類別

5 基于Rife的載頻估計方法

對于通信信號載頻的估計，FFT方法具有較小的運算量和較高的執行效率，但基于FFT方法對載頻的估計精度不是很高，估計精度受FFT頻率分辨率的執行效率，對于很接近的間隔頻率往往無法分辨。為此，在FFT方法的基礎上，可以進行改進，用Rife估計法進行頻率估計，這樣就可以保證較高的精度。

Rife估計法的表達式為：

FFT方法的精度要比Rife方法的精度稍低，但相差不大，所以再一定的誤差允許范圍內，FFT方法可以滿足基本的估計載頻的精度。Rife方法只是對原始FFT方法進行了修正，修正有一定的效果，但仿真差別不大，這還需要進一步的探討Rife方法的影響因素和適用范圍。

6 結語

文中用到的快速傅里葉變換的方法，即FFT載頻估計的方法，可以通過傅里葉變換將通信輻射源的時域信號變換到頻域范圍，此種方法原理復雜，但是運算簡單，可以通過Matlab仿真軟件實現快速傅里葉變換。但需要注意的是，在對信號進行傅里葉變換之前需要對信號進行降噪處理，如果不消除噪聲的影響而直接對信號進行處理，則很難得出正確的分類。

通信源輻射源信號是一個復雜而困難的問題，文中提到的信號分類提取方法可以應用到計算機技術、數字信號處理技術等實際生活的各個領域；也可應用到數字信號處理技術，加快數據挖掘等技術的發展。

例如心血管疾病是威脅人類生命的主要疾病之一，提取心電信號的時域特征、小波域特征和高階統計量特征，精確分類，能更好滿足臨床醫生的診斷需求，從而更好地保證疾病的治療。

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