基于软件无线电的信号调制识别技术的研究与实现

基于软件无线电的信号调制识别技术的研究与实现内容摘要：

音识别、图文识别等更为困难，因此也有人把调制识别称之为盲调制识别。 (2)其次是调制识别的信号环境非常恶劣。 特别是在现代战争条件下， 不但信号非常密集，还存在大量的有意或者无意干扰，并有可能存在严重的多径现象，这些问题给调制识别带来了很大的困难。 (3)三是识别对象的多样性，即调制形式的种类非常多。 严格来说，所有的 通信信号都是调制识别的研究对象，所以待识别的调制形式的种类很多。 (4)还有是待识别信号在时域或者变换域中的相似性。 除了少数信号 (如 AM、 FM、 FSK等 )在时域和 /或频域有明显的差异外，多数信号在时域和变换域中都是很相似的，特别是大量的数字调制信号在时域和频域往往都表现出极大的相似性，难于提取表征不同调制类型的特征。 这个问题在低 信噪比条件下显得尤为突出。 正是由于调制识别问题本身的复杂性，再加上应用背景的特殊性，对通信信号调制识北京航空航天大学 2020 级硕士研究生开题报告 基于软件无线电的信号调制识别技术的研究与实现 北京航空航天大学计算机学院 6 别的研究虽然已有三十年多年的历史，但迄今还没有形成一个比较系统的理论，也还不存在一种公认的行之有效的方法。 同时，这些方法在工程应用中也表现出很大的局限性，如识别率较低，对各种调制形式的适用性以及对复杂环境的适应性比较差等等。 除了上述共性的问题，我们还发现了调制识别的另一个难题，这就是多信号的调制识别问题。 在目前公开发表的有关文献中，对调制识别的研究一般都是在同一接收机信道中同时只存在一个信号 的 前提下进行的 ，尽管已有不少学者已经注意到了在同一接收机信道中可能同时存在多个通信信号这样一个事实，但由于多信号处理的复杂性，几乎无一例外地回避了这个问题。 事实上，随着无线电通信在军用和民用领域的广泛普及，无线电通信频段上的信号日益密集，再加上大量有意或者无意干扰信号的存在，即使在普通的窄带接收机中，同时出现两个甚至更多个通信信号的现象也已经难于避免。 而在电子侦察、无线电监测等特殊用途的宽带接收机中，同时存在多个信号的情况则极为普遍。 因此，多信号的调制识别技术是一个函待解决的实际课题，不但有 着深刻的应用背景，而且还具有重 要的学术价值 . 第 3章 研究目标和内容 研究目标 在一个空间中，通过射频前端对通信信号进行捕获， 对捕获的信号进行预处理，得到需要的基本参数，通过对基本参数的操作最终得到通信信号的调制方式以及一些调制参数。 整体场景如图 4所示。 主要预期有两种场景，第一种 ,由于考虑到在现实空间内找到一些特定调制方式的中频信号（限于软件无线电平台 USRP射频前端限制），所以实现由另一台软件无线电平台发出一定调制方式的信号， 然后由本系统进行接收，并对截获信号进行调制识别，但是其过程对信号的调制方式及参数一无所知。 第二种，由最终所实现的系统对 真实空间内的信号进行截获，进行调制识别。 北京航空航天大学 2020 级硕士研究生开题报告 基于软件无线电的信号调制识别技术的研究与实现 北京航空航天大学计算机学院 7 P CP CU S R PU S R PN e t w o r kN e t w o r k 图 4 调制识别场景图 研究内容 为了完成上节提出的研究目标，针对需要解决的两个问题，该课题应完成一下几方面的研究内容。 为了能够对信号进行处理以及计算通信信号的各种分类特征，需要对通信信号进行预处理及基本参数提取；针对识别不同的调制类型需要提取不同的分类特征，因此需要进行分类特征的选择与提取；获得分类特征后，需要进行分类特征的训练与决策； 因此， 通信信号的预处理及参数提取、分类特征的选择与提取、分类特征的训练 与决策 就是本课题的三个主要的研究内容。 研究目标、需要解决得问题以及研究内容的关系如 图 5 所示： 图 5 研究目标、研究内容与关键技术之间的关系 北京航空航天大学 2020 级硕士研究生开题报告 基于软件无线电的信号调制识别技术的研究与实现 北京航空航天大学计算机学院 8 图中的信号预处理与参数提取 是 对信号进行一些预处理，如希尔伯特变换或小波变换等，通过预处理获得截获信号的一些基本参数，如瞬时频率、瞬时相位、瞬时幅度，这些基本参数是用来计算分类特征的。 其中希尔伯特变换相对较慢而且对噪音比较敏感； 分类特征的选择与提取 是 针对不同的调制方式设计不同的分类特征，用这些分类特征来区分信号的调制方 式，这些分类特征的提取主要是根据预处理求出的基本 参数计算得来的； 分类特征的训练与决策 是 在提取出分类特征后，需要进行分类特征的训练与决策，现有的方法主要有两种，一种是决策理论，一种是神经网络。 其中决策理论的训练的过程是离线的，所以适应性较差，对于不同的信噪比，采样率可能需要重新进行训练。 而神经网络分类器具有较强的适应能力。 第 4章 关键技术及难点 希尔波特变换 希尔波特 (Hilbert)变换的目的是信号复化，假设接收信号的实部和虚部分别为 )(ts 和)(tv ，则相应的复信号为 )()()( tvjtstz 。 其中 )(ts 和 )(tv 是一对 Hilbert 变换。 虽然这样可以将接收信号变。