一種多調制的無線通信的解調樣式

一種多調制的無線通信的解調樣式

0調制識別過程隨著現(xiàn)代通信技術的進步和各種通信模式的發(fā)展，在當前頻率、多功能、多段制通信條件下，接收和傳輸通信信號的先決條件是識別信號的調幅風格和參數(shù)。目前通信信號調制識別方法多種多樣,但調制識別問題實際上是一種典型的模式識別問題,其一般過程如圖1所示。調制識別過程包括3個部分:信號預處理部分,為后續(xù)處理提供合適的數(shù)據(jù);特征提取部分,從數(shù)據(jù)中提取信號的時域特征或變換域特征;分類識別部分,判斷信號調制類型的從屬關系,即選擇和確定合適的判決規(guī)則和分類器。文中在特征提取部分針對2ASK,2FSK,2PSK,4ASK,4FSK,4PSK6種數(shù)字調制信號,提取了4個基于瞬時幅度、瞬時頻率、瞬時相位統(tǒng)計特性的參數(shù),即參數(shù)A、參數(shù)F、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σap和瞬時頻率平方的均值σf2。在分類識別部分采用算法簡單、計算量小、易于編程、實時性好的決策樹判斷方法。1相位非線性分量絕對的標準偏差在4個特征參數(shù)中,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σap已在文獻中討論過,主要用于區(qū)分二、四進制的PSK信號。其余3個特征參數(shù)分析如下。1.1參數(shù)a的區(qū)別參數(shù)A是基于信號瞬時幅度的統(tǒng)計參數(shù),由(1)式定義A=[∑i=1Ns|a(i)?1|]/N(1)A=[∑i=1Νs|a(i)-1|]/Ν(1)式中Ns為取樣點數(shù);a(i)為瞬時幅度。參數(shù)A主要用來區(qū)分是MASK信號還是MFSK或MPSK信號。因為對于MASK信號,其包絡是不恒定的,即瞬時幅度不為常數(shù),參數(shù)A也就不為零;而對于MFSK信號,其包絡恒定,瞬時幅度為常數(shù),參數(shù)A為零;對于MPSK信號,雖然受信道帶寬的限制,在相位變化時刻會產生幅度突變,但其參數(shù)A接近零。所以通過選擇合適的門限t1(A),就可以將MASK信號與MFSK或MPSK信號加以區(qū)分。參數(shù)A還可以用來進一步區(qū)分是2ASK信號還是4ASK信號。通過設置適當?shù)拈T限t2(A),就可以實現(xiàn)對二、四進制的ASK信號的區(qū)分。1.2信號在信號中的時效差異參數(shù)F是基于瞬時頻率的統(tǒng)計參數(shù),由(2)式定義F=E[f4(i)]/{E[f2(i)]}2(2)式中f(i)是信號的瞬時頻率。因為對FSK信號其瞬時頻率只有2個或4個值,其緊致性較差,即參數(shù)F值較小;而對PSK信號其瞬時頻率具有較高的緊致性,即參數(shù)F值較大,所以可以通過設置適當?shù)拈T限t(F)來判別是FSK信號還是PSK信號。1.3fsk不同tfk信號區(qū)分σf2由(3)式定義σf2=[∑i=1Nsf2(i)]/NS(3)σf2=[∑i=1Νsf2(i)]/ΝS(3)瞬時頻率平方的均值可以用來區(qū)分2FSK信號和4FSK信號。因為對2FSK信號,它的瞬時頻率只有2個值,而對4FSK信號,其瞬時頻率有4個值,因此2FSK信號瞬時頻率平方的均值小于4FSK信號瞬時頻率平方的均值。通過設置適當?shù)拈T限可判斷是2FSK信號還是4FSK信號。2分類標記2.1psk信號2fsk根據(jù)上述4個特征參數(shù),首先用參數(shù)A將6種調制信號分為(2ASK)(4ASK)和(2FSK,4FSK,2PSK,4PSK)3類;其次用參數(shù)F將2FSK,4FSK,2PSK,4PSK信號分為(2FSK,4FSK)和(2PSK,4PSK)兩類;最后用σf2區(qū)分2FSK信號和4FSK信號,用σap區(qū)分2PSK信號和4PSK信號。決策樹識別分類如圖2所示。2.2門限uptx的準則對基于決策理論的調制識別算法,每個特征參數(shù)都是用來區(qū)分兩個信號子集A,B的,且判決規(guī)則為xA><Bt(x)即當信號特征值x大于門限值t(x)時,判為A子集中的信號;當x小于門限值t(x)時,則判為B子集中的信號。選擇t(x)的最佳門限值topt(x)的準則是使下面的平均概率最大(趨近于1)Pαυ[topt(x)]=P[A(topt(x))/A]+P[B(topt(x))/B]2(4)Ραυ[topt(x)]=Ρ[A(topt(x))/A]+Ρ[B(topt(x))/B]2(4)式中P[A(topt(x))/A]Ρ[A(topt(x))/A]為在已知是A子集中的信號的條件下,用門限topt(x)判決是A子集的正確概率;P[B(topt(x))/B]Ρ[B(topt(x))/B]為在已知是B子集中的信號的條件下,用門限topt(x)判決是B子集正確概率。3信號特征參數(shù)的提取本系統(tǒng)仿真考慮2ASK,4ASK,2FSK,4FSK,2PSK,4PSK共6種調制類型,在Matlab6.1仿真環(huán)境下完成。仿真過程包括:調用Matlab工具箱中的調制解調專用函數(shù)產生所需要的調制信號,提取特征參數(shù),測試決策樹識別正確率。上述4個特征參數(shù)隨信噪比的變化如圖3所示。仿真試驗中假設載波同步,采用的調制信號的載波頻率Fc為150kHz,采樣頻率Fs為1200kHz,碼元速率Fd為12.5k字符/s,FSK信號的頻偏與碼速率相同,碼元個數(shù)N取為20,噪聲采用高斯白噪聲。這里載波頻率較低是因為假設調制信號已經過中頻的下變頻處理,碼元個數(shù)較少是為了方便識別正確率的統(tǒng)計。特征參數(shù)A,F,σap,σf2的門限t1(A),t2(A),t(F),t(σap),t(σf2)分別取0.35,0.65,10,0.2,0.015。仿真結果見表1。4識別正確率分析針對上述6種常見數(shù)字調制方式識別的問題,文中提取了3個新的特征參數(shù)。仿真結果表明:在SNR≥5dB時,識別正確率可達到99%以上,且當SNR≥20dB時,識別正確率達到100