软件无线电中的信号调制样式的自动识别技术研究.doc

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华南理工大学硕士学位论文软件无线电中的信号调制样式的自动识别技术研究姓名：

黄碧卿申请学位级别：

硕士专业：

通信与信息系统指导教师：

尹俊勋20040501

摘要

摘要

软件无线电是未来通信发展的方向，而通信信号的调制样式自动识别技术是构成基于软件无线电的通用接收机的重要技术基础。

通信信号的调制样式自动识别技术能够自动地识别所接收的通信信号的调制样式，以便后续的对应的通信信

号的解调处理，因此，它在多体制通信互联和软件无线电方面也有十分重要的应用，是一个新兴的研究领域。

本文主要研究了软件无线电中的信号调制样式的自动识别技术，在研究了软件无线电接收机的数学模型及调制样式自动识别在软件无线电接收机所处的位置及作用，针对软件无线电中的模拟调制信号、数字调制信号的特征，总结了基于

决策理论调制样式的自动识别的方法，和基于谱相关的调制样式自动识别方法，和基于人工神经网络的信号调制样式的自动识别方法。

最后，结合前人基于决策理论的特征参数，提出一种基于谱分析的通信信号

调制样式的自动识别方法，通过对调制信号的信号频谱和信号平方谱，信号四次方谱中提取信号的特征参数，在低信噪比（ＳＮＲ＝１５ｄＢ）下对信号集ｆＡＭ、２ＡＳＫ、ＤＳＢ、ＳＳＢ、２ＦＳＫ、ＭＳＫ、４ＦＳＫ、ＦＭ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、Ⅱ／４ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ｝进行自动识别。

并在

调制信号中存在均值为０的高斯白噪声的情况下，在微机上进行仿真验证，其总

体识别率达到９６．５％以上，证明了该识别算法性能是可行的。

关键词：

调制样式自动识别

软件无线电谱分析

华南理工大学工学硕士学位论文

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｓｏｆｔｗａｒｅ

Ｒａｄｉｏｉｓ

ｔｈｅ

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ

ｏｆｆｕｔｕｒｅ

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ

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ｃａｎ

ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｒｅｃｏｇｎｉｚｅｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ

ｔｙｐｅｏｆｒｅｃｅｉｖｅｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓａｎｄｔｈｅｎｔｒａｎｓｆｅｒｔｈｅｍｔｏｔｈｅｃｏｒｒｅｐｏｎｄｉｎｇ

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ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ．Ｓｏ，ｉｔ

ｉｓ

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ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｙｐｅ

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ｓｏｆｔｗａｒｅ

ａ

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ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｉｓ

ｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄ．

Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｙｐｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｉｎｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ．Ｆｉｒｓｔｉｔｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｔｈｅｍａｔｈｅｓｍｏｄｕｌｅｏｆｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ

ｒｅｃｅｉｖｅｒ

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ｓｉｔｕａｔｉｏｎ

ａｎｄ

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ｏｆ

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ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓｉｎｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｔｈｅｎｉｔａｉｍｓａｔｔｈｅ

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ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ

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ａｎｄ

ｏｎｅ

ｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈｒｅｅｗａｙｓｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｆｉｒｓｔｉｓｂａｓｅｄ

Ｏｎ

ｄｅｃｉｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｙｐｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄ

ｏｎ

ｗａｙｉｓｂａｓｅｄ

ｓｐｅｃｔｒｕｍｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｙｐｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ

ｏｎ

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Ａｔｌａｓｔ

ｉｓ

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ｎｅｕｒａｌ

ｎｅｔｗｏｒｋ

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ａｕｔｏｍａｔｉｃ

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ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｙｐｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｏｇｉｎｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ

ｏｎ

ａｆｔｅｒｒｅｓｅａｒｃｈ

ｔｈｅｓｐｅｔｒｕｍａｎａｌｙｓｅａｎｄｄｅｃｉｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙｉｎｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｉｔ

ａｒｅ

ｄｅｒｉｖｅｓｔｈｅｋｅｙｆｅａｔｕｒｅｓｗｈｉｃｈ

ｆｒｏｍｐｒｅｖｉｏｕｓｄｅｃｉｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙｋｅｙｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄ

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ｓｉｇｎａｌ．ＴｈｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄＳＳＢ２ＦＳＫＭＳＫ４ＦＳＫ

ｃａｎ

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ＦＭＢＰＳＫＱＰＳＫＭ４ＱＰＳＫ８ＰＳＫｗｈｅｎＳＮＲ

ｚｅｒｏ

ＷｈｉｔｅＧａｕｓｓｉａｎＮｏｉｓｅｗｉｔｈｍｅａｎｖａｌｕｅｏｆ

ｔｏ

ｉｎｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｉｇｎａｌｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ

ｃａｎ

ｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ－ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ

ｓｕｃｃｅｓｓ

ａｃｈｉｅｖｅｍｏｒｅｔｈａｎ９６．５％

ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ

ｒａｔｅ．Ｉｔｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｉｓｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄ：

ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｙｐｅ；ＡｕｔｏｍａｔｉｃＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏ；ＳｐｅｃｔｒｕｍＡｎａｌｙｓｅ

Ⅱ

华南理工大学

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完

全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

毒铲雾谚７

日期：

２。

。

４年５月２５

日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，

允许论文被查阅和借阅。

本人授权华南理工大学可以将本学位论文的

全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密口，在——年解密后适用本授权书。

本学位论文属于

不保密口。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

毒缸囊卿导师签名：

尹∥更矽

日期：

Ⅵ。

≯年‘月Ｖ．日

日期：

年月

日

第一章绪论

第一章绪论

软件无线电是最近几年在无线通信领域提出的一种实现无线电通信的体系结构，作为当前通信与电子领域中的一种新兴技术，软件无线电（ＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏ）是将标准化、模块化的硬件单元，通过高速总线或高速网络连接形成一个通用的数字式硬件平台，再通过软件加载的方式来实现各种类型无线通讯系统的开放式

体系结构，其基本思想是把＾／０、Ｄ／＾变换器放置在收发机的天线之后，用软件实

现无线电系统的所有功能。

当代的无线通信系统很多，例如，卫星通信系统、蜂窝移动通信系统、无线寻呼系统、短波通信系统、微波通信系统等等。

而这些无

线通信系统的调制样式也很多，有ＡＭ、ＦＭ、ＬＳＢ、ＵＳＢ、ＩＳＢ、ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＭＳＫ、ＧＭＳＫ、ＯＡＭ等等。

其多址方式有：

时分多址（ＴＤＭＡ）、频分多址（ＦＤＭＡ）和码分多址（ＣＤＭＡ）等。

以往，对于一个通信信号进行接收解调的前提条件是首先要确知该信号的调制样

式和信号参数如信号带宽，波特率等。

由于调制样式单一，通信双方一旦开机，

就在这一预先已知的调制样式下守候接收，显然就无需进行调制样式的自动识别，而软件无线电台却不一样，出于它所特有的多频段、多功能、多体制特性，使得通信双方就无法在某一特定的调制样式上进行守候接收，除非事先约定。

所以在

对信号进行接收解调前就首先必须识别该信号的调制样式及其信号参数，才能解调出调制信息，并根据其信息内容将其转换为其他频率、其他调制样式的转发信

道上。

所以调制样式的自动识别技术是软件无线电必须具备的功能之一，也是软

件无线电研究的关键技术之一。

调制样式的自动识别技术能够在多信号环境和有

噪声干扰的条件下确定出接收信号的调制样式，它是构成基于软件无线电的通用

接收机和智能调制解调器的重要技术基础，尤其在近二十年来，计算机技术、高速数字信号处理技术以及高速专用器件的快速发展使得通信信号调制样式的自动识别技术的工程实现有了保证。

本文主要介绍了信号调制样式自动识别技术发展过程，接着叙述了基于决策理论的调制样式自动识别方法、基于谱相关的调制样式自动识别方法和基于人工神经网络的调制样式自动识别方法，最后提出了基于

谱分析的调制样式自动识别方法。

１．１软件无线电的概述和发展状况

１９９２年５月，ＭＩＬＴＲＥ公司的ＪｅｏＭｉｌｔ