數(shù)字通信信號調(diào)制識別若干新問題研究.pdf

1、在許多通信應(yīng)用中，需要接收機在先驗知識不足的前提下監(jiān)視空間信號的活動情況，區(qū)分信號的性質(zhì)，甚至截獲其傳輸?shù)男畔?nèi)容。如電子對抗中的戰(zhàn)場電磁頻譜活動監(jiān)視、政府職能部門對民用通信信號的管理等。 調(diào)制方式是區(qū)分不同性質(zhì)通信信號的一個重要特征。調(diào)制方式的自動識別(簡稱調(diào)制識別)是分析截獲通信信號的一項重要任務(wù)。其目的是要從一段給定的接收信號中，在未知調(diào)制信息內(nèi)容的前提下判斷出通信信號所使用的調(diào)制方式，為進一步的信號處理提供必須的信息。

2、 在信號檢測的意義上，可以將調(diào)制識別歸結(jié)為一種假設(shè)檢驗問題。而在模式識別意義上，調(diào)制識別可以看成是一個具有多個未知參數(shù)的多元模式識別問題。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，調(diào)制識別的研究已經(jīng)取得相當(dāng)?shù)某删?。在分類特征提取、分類器?gòu)造、分類算法設(shè)計及優(yōu)化等方面，均有大量研究成果報道。但由于非協(xié)作通信的復(fù)雜傳輸環(huán)境、新的調(diào)制方式不斷涌現(xiàn)，以及調(diào)制識別本身內(nèi)在特性，調(diào)制識別領(lǐng)域遠(yuǎn)未發(fā)展成熟。表現(xiàn)為尚缺乏一個完整的研究體系，如現(xiàn)有方法缺乏普適性、對假設(shè)

3、條件依賴較多、識別性能沒有一個統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)等。進一步研究的方向可能包括適合低信噪比及大信噪比變化范圍的特征提取、非理想信道、非高斯噪聲環(huán)境下的調(diào)制識別方法、對參數(shù)估計依賴少或?qū)?shù)估計誤差魯棒性強的識別算法、效率更高的分類器設(shè)計、共信道多信號分析以及復(fù)雜調(diào)制方式的識別等。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，以無線通信環(huán)境中的數(shù)字調(diào)制信號為對象，應(yīng)用假設(shè)檢驗和模式識別方法，重點針對這些較新的部分問題做了一些研究。 具體說來，本文的主要工作和

4、創(chuàng)新點包括以下幾點： (1)詳盡闡述了本論文研究工作的背景和研究的意義。對與本論文研究方向相關(guān)的國內(nèi)外最新發(fā)展動態(tài)和研究進展進行了廣泛而細(xì)致的歸納和總結(jié)。討論了部分現(xiàn)有方法的優(yōu)缺點及調(diào)制識別待發(fā)展和深入研究的方向。 (2)綜合考慮決策樹識別器和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別器的優(yōu)點，并結(jié)合一些已有的優(yōu)秀調(diào)制識別算法，提出一種數(shù)字調(diào)制方式綜合識別體制。能對AWGN信道下常見的2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、MSK、BPSK、Q

5、PSK、8PSK、4QAM、16QAM和64QAM信號進行準(zhǔn)確識別。 (3)分析了衰落信道對調(diào)制識別帶來的影響。衰落傳輸使無線信道呈現(xiàn)出時變響應(yīng)的特性，并導(dǎo)致碼間串?dāng)_的產(chǎn)生。我們分析了衰落環(huán)境中基于決策理論的似然函數(shù)調(diào)制識別算法，并研究了使用多天線接收信號的分集技術(shù)用于調(diào)制識別時，有關(guān)的參數(shù)估計及其對分類性能改善的問題； (4)研究了非高斯噪聲下的調(diào)制識別問題。傳統(tǒng)的通信信號調(diào)制識別方法常假定信道噪聲服從高斯分布，而實際

6、通信環(huán)境中的大氣噪聲能用穩(wěn)定分布更準(zhǔn)確描述。由于非高斯穩(wěn)定分布隨機變量不存在有限的二階及其以上的高階統(tǒng)計量，我們將非高斯噪聲下接收的調(diào)制信號建模為穩(wěn)定分布的隨機變量通過線性濾波的自回歸過程，首次采用分?jǐn)?shù)低階矩方法提取信號的瞬時頻率和帶寬特征，實現(xiàn)脈沖噪聲環(huán)境下的調(diào)制識別； (5)研究了分形理論在調(diào)制識別中的應(yīng)用。我們將現(xiàn)有的基于盒維數(shù)的調(diào)制識別方法推廣到使用多重分形譜特征，并深化分析了多重分形譜特征的噪聲性能。使用基于相空間重構(gòu)

7、和關(guān)聯(lián)積分的方法提取信號多重分形譜特征，采用RBF網(wǎng)絡(luò)分類器進行調(diào)制識別，提高了已有識別方法的準(zhǔn)確率； (6)闡明了跳頻序列的預(yù)測是調(diào)制識別在擴頻通信中的一個應(yīng)用?；谔l序列具有混沌特性和混沌序列可短期預(yù)測的基礎(chǔ)，我們利用混沌序列的自仿射分形性質(zhì)，提出了一種新的混沌序列預(yù)測方法。建立了預(yù)測模型并分析了模型參數(shù)確定、預(yù)測實現(xiàn)步驟及算法的性能，并討論了使用該算法進行跳頻序列預(yù)測的有關(guān)問題。 綜上所述，本論文以調(diào)制識別的兩種