一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法
【專利摘要】一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟：對(duì)接收到的信號(hào)x(t)做預(yù)處理得到基帶信號(hào)y(t)；求y(t)的廣義二階累積量GC20、廣義四階累積量GC40和GC42；求基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的廣義瞬時(shí)相位的譜密度的最大值γmax，并設(shè)定信號(hào)集的判定門限δ；利用特征F1＝GC20和最小均方誤差分類器將信號(hào)分為{2PSK}和{MSK,QPSK,8PSK}兩類；利用γmax和設(shè)定的門限δ將{MSK,QPSK,8PSK}信號(hào)集分為{MSK}{QPSK,8PSK}兩類；利用特征F2＝GC40/GC42和最小均方誤差分類器對(duì)信號(hào)QPSK和8PSK進(jìn)行識(shí)別。本發(fā)明可對(duì)低混合信噪比下含有Alpha穩(wěn)定分布噪聲的信號(hào)具有良好的識(shí)別性能。
【專利說明】一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法。可用于Alpha穩(wěn)定分布噪聲下BPSK信號(hào),QPSK信號(hào),8PSK信號(hào)和MSK信號(hào)的識(shí)別。
【背景技術(shù)】
[0002]通信信號(hào)的調(diào)制識(shí)別就是在給定的信號(hào)備擇集中確定含有噪聲的信號(hào)的調(diào)制方式的過程。該過程在軍事通信中的電子對(duì)抗、民用通信中的頻譜監(jiān)測(cè)等方面都具有重要的應(yīng)用?，F(xiàn)有的大部分文獻(xiàn)中的調(diào)制識(shí)別算法都假設(shè)加性噪聲服從高斯分布。然而，實(shí)驗(yàn)研究表明，大部分無線電波信道中的人為電磁噪聲、自然噪聲以及兩者的聯(lián)合噪聲常常表現(xiàn)出非高斯性，這些噪聲具有顯著的尖峰脈沖特性和比較厚的概率密度函數(shù)拖尾。以美國南加州大學(xué)Nikia教授為代表的研究者在充分研究各種隨機(jī)過程模型后，發(fā)現(xiàn)Alpha穩(wěn)定分布模型可以更有效的來描述這類非高斯噪聲。因此，研究Alpha穩(wěn)定分布噪聲環(huán)境下的數(shù)字信號(hào)的調(diào)制識(shí)別技術(shù)具有實(shí)際的工程意義和很好的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]目前，一些學(xué)者已對(duì)Alpha穩(wěn)定分布噪聲環(huán)境下的數(shù)字調(diào)制信號(hào)的識(shí)別進(jìn)行了研究，但研究還是較少。Fanggang Wang等人利用K-S檢測(cè)算法對(duì)4QAM, 16QAM和64QAM信號(hào)在Alpha穩(wěn)定分布噪聲下進(jìn)行識(shí)別。但該方法在低信噪比條件下，識(shí)別性能不理想(Fanggang Wang, Xiaodong Wang.Fast and Robust Modulation Classifi cation viaKolmogorov-Smirnov Test[J].IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,2010,58 (8):2324-2332.)。楊偉超等人以信號(hào)相位的分形盒維數(shù)作為識(shí)別特征，對(duì)Alpha噪聲下信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。但該方法僅能在一定混合信噪比范圍內(nèi)適用且識(shí)別性能較差(楊偉超，趙春暉，成寶芝.Alpha穩(wěn)定分布噪聲下的通信信號(hào)識(shí)別[J].應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，28⑵:111-114.)。趙春暉和劉明騫等人利用含有Alpha噪聲的信號(hào)的分?jǐn)?shù)低階循環(huán)譜的相干系數(shù)構(gòu)造特征實(shí)現(xiàn)信號(hào)的系別。但該方法中循環(huán)譜指數(shù)b的設(shè)定因缺少智能方法而導(dǎo)致普適性較差(趙春暉，楊偉超，杜宇.采用分?jǐn)?shù)低階循環(huán)譜相干系數(shù)的調(diào)制識(shí)別[J].應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，29 (6):565-570.劉明騫，李兵兵，曹超鳳，李釗.認(rèn)知無線電中非高斯噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)識(shí)別方法[J].通信學(xué)報(bào)，2014，35 (I):82-88.)。趙春暉等人利用廣義二階循環(huán)譜中構(gòu)造特征進(jìn)行識(shí)別。但該方法計(jì)算復(fù)雜度高(趙春暉，楊偉超，馬爽.基于廣義二階循環(huán)統(tǒng)計(jì)量的通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別算法研究[J].通信學(xué)報(bào)，2011，32 (I):144-150.)。劉明騫等人提取廣義分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的零中心歸一化瞬時(shí)幅度譜密度的最大值和分?jǐn)?shù)低階Wigner-Ville分布幅度的最大值作為特征進(jìn)行識(shí)別。但該方法在低信噪比條件下，識(shí)別性能不理想(劉明騫，李兵兵，曹超鳳.非高斯噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)識(shí)別方法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2013，35 (I):85-91.)。趙春暉等人利用廣義四次方譜進(jìn)行了調(diào)制識(shí)別的研究，但該方法在低信噪比條件下QPSK的識(shí)別性能很差(趙春暉，楊偉超.Alpha穩(wěn)定分布噪聲下MPSK信號(hào)調(diào)制識(shí)別算法研究[J].沈陽大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，25 (I):10-14.)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述已有技術(shù)的不足，提出了一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，以提高在Alpha穩(wěn)定分布噪聲環(huán)境下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的識(shí)別率。本發(fā)明選取MSK、BPSK、QPSK和8PSK這4種數(shù)字調(diào)制信號(hào)作為待識(shí)別信號(hào)集。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟:
[0007]SI對(duì)接收到的信號(hào)X (t)做預(yù)處理得到基帶信號(hào)y (t)；
[0008]S2求基帶信號(hào)y⑴的廣義二階累積量GC2tl、廣義四階累積量GC4tl和GC42 ；
[0009]S3求接收信號(hào)x(t)的基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的廣義瞬時(shí)相位的譜密度的最大值Ymax，并設(shè)定信號(hào)集的判定門限δ ；
[0010]S4利用特征F1 = GC20和最小均方誤差分類器將信號(hào)分為{2PSK}和{MSK, QPSK, 8PSK}兩類；
[0011 ] S5 利用 y max 和設(shè)定的門限 δ 將{MSK, QPSK, 8PSK}信號(hào)集分為{MSK} {QPSK, 8PSK}兩類；
[0012]S6利用特征F2 = GC40/GC42和最小均方誤差分類器識(shí)別信號(hào)QPSK和8PSK。
[0013]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述基帶信號(hào)的廣義二階累積量GC2tl的值按以下進(jìn)行:
[0014]所述信號(hào)包括BPSK信號(hào)、QPSK信號(hào)、8PSK信號(hào)與MSK信號(hào)，其中，
[0015](I)BPSK信號(hào)、QPSK信號(hào)、8PSK信號(hào)與MSK信號(hào)的廣義二階累積量值的表達(dá)式為:
[0016]GC20 = E [f (y (t))2]
[0017]GC21 = E [ I f (y (t)) I2]
[0018]其中，E為求期望，對(duì)于 MSK 信號(hào)，
【權(quán)利要求】
1.一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: SI對(duì)接收到的信號(hào)x(t)做預(yù)處理得到基帶信號(hào)y(t)； S2求基帶信號(hào)y⑴的廣義二階累積量GC2tl、廣義四階累積量GC4tl和GC42 ； S3求接收信號(hào)x(t)的基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的廣義瞬時(shí)相位的譜密度的最大值Ymax，并設(shè)定信號(hào)集的判定門限S ; S4利用特EF1 =GC2tl和最小均方誤差分類器將信號(hào)分為{2PSK}和{MSK，QPSK，8PSK}兩類； S5利用Ymax和設(shè)定的門限δ將{MSK, QPSK, 8PSK}信號(hào)集分為{MSK} {QPSK, 8PSK}兩類； S6利用特征F2 = GC40/GC42和最小均方誤差分類器識(shí)別信號(hào)QPSK和8PSK。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，其特征在于，所述基帶信號(hào)的廣義二階累積量GC2tl的值按以下進(jìn)行: 所述信號(hào)包括BPSK信號(hào)、QPSK信號(hào)、8PSK信號(hào)與MSK信號(hào)，其中， (1)BPSK信號(hào)、QPSK信號(hào)、8PSK信號(hào)與MSK信號(hào)的廣義二階累積量值的表達(dá)式為:
GC20 = E [f(y(t))2]
GC21 = E [|f(y(t)) I2]其中，E 為求期望，對(duì)于 MSK 信號(hào)，
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，其特征在于，所述基帶信號(hào)的廣義四階累積量的值按以下進(jìn)行: 所述信號(hào)包括QPSK信號(hào)和8PSK信號(hào)，其中， (I)QPSK信號(hào)和8PSK信號(hào)的廣義四階累積量值的表達(dá)式為:
GC40 = cum(f (y(t)), f (y(t)), f (y(t)), f (y(t)))
GC42 = cum(f (y(t)), f (y(t)), f (y(t))*, f (y(t))*) 對(duì)于零均值的隨機(jī)變量如W，X，y, z,它們的四階矩為cum (w，x, y, z)=E (wxyz) -E (wx) E (yz) -E (wy) E (xz)-E (wz) E (xy)； 對(duì)于 QPSK 信號(hào)，由于 ak = ej(m_1)W4，m= 1，2，...，4，且 ak= 土 j，±1，其廣義二階累積量為:

4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種識(shí)別Alpha穩(wěn)定分布噪聲下數(shù)字調(diào)制信號(hào)的方法，其特征在:所述接收信號(hào)的基于分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的零中心歸一化廣義瞬時(shí)相位譜密度的最大值按以下進(jìn)行: 將QPSK信號(hào)、8PSK信號(hào)與MSK信號(hào)做非線性變換后的第η個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)相位定義為廣義瞬時(shí)相位，令歸一化廣義瞬時(shí)相位為
【文檔編號(hào)】H04L27/00GK103997475SQ201410234388
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】李兵兵, 劉明騫, 石亞云 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)