[发明专利]基于高阶累积量和谱特征的卫星通信信号调制识别方法

说明书

技术领域

本发明属于卫星通信和数字信号处理技术领域，特别是一种基于高阶累积量和谱特征的卫星通信信号调制识别方法。

背景技术

常用的卫星通信信号包括BPSK(Binary Phase Shift Keying二进制相移键控)、QPSK（Quadrature Phase Shift Keying四进制相移键控）、OQPSK（Offset QPSK偏移四进制相移键控）、π/4DQPSK（π/4Difference Quadrature Phase Shift Keyingπ/4差分四进制相移键控）、6PSK（6Phase Shift Keying六相位相移键控）、8PSK（8Phase Shift Keying八进制相移键控）、MSK（Minimum Shift Keying最小频移键控）、16QAM（16Quadrature Amplitude Modulation16正交幅度调制）、APSK（Amplitude Phase Shift Keying振幅相移键控）信号。在非合作通信情况下，有效地监测和识别通信信号，在民用和军用领域都有十分广泛的应用价值。以卫星通信为例，在民用领域，信号认知用于监测卫星网内用户是否工作在合法的工作参数内，同时检测非法用户对卫星转发器资源的侵占和盗用；在其军用领域，准确的信号认知是实现太空电磁对抗和获取制信息权的前提条件。

目前国内外已发表的有关调制识别的文献中，信号调制识别方法大致可以分：基于决策理论的最大似然假设检验方法和基于特征提取的统计模式识别方法。最大似然假设检测方法是一种似然多假设的测试问题，其特点是通过观察待识别的信号波形，假设为某一种候选的调制方式，然后通过相似性判断来确定其调制方式。该类方法通常是针对某类具体调制信号的统计特性进行分析而得到某种判决准则，因而只适用于该类调制信号的识别，识别范围窄，且算法复杂，不易实现。基于统计模式识别的方法包括基于瞬时时域特征的方法，基于信号统计特征的方法以及基于变换域特征的方法等。

针对卫星通信这一特殊通信场景，这些方法也存在一些不足：1、所使用特征参数的提取往往需要较多的先验知识，难以做到全盲调制识别；2、没有考虑升余弦成形对信号分类特征的影响，卫星通信信号一般均采用升余弦成形，使得算法识别率下降甚至失效；3、识别种类少，算法的适用范围有限，没有形成针对卫星通信信号的识别体系。4、算法复杂，难以做到实时的调制方式识别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高阶累积量和谱特征的卫星通信信号调制识别方法，能实现全盲调制识别、算法简单、易于实现、准确率高。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于高阶累积量和谱特征的卫星通信信号调制识别方法，包括如下步骤：

10）信号带通滤波：接收待处理的信号数据，并对其进行带通滤波；

20）估计载波频率：对滤波后的信号进行分段处理，计算每段信号的功率谱，并对功率谱进行平滑处理，利用频率居中算法估计信号的载波频率；

30）估计符号速率：对滤波后的信号进行平方处理，计算其二次方谱，检测二次方谱的基带谱线结构，利用符号速率的谱线结构特性估计信号的符号速率；

40）获取高阶累积量参数：计算高阶累积量，获取高阶累积量参数，给出门限值；

50）APSK或16QAM信号识别：如能根据信号高阶累积量参数和门限值比较，识别出APSK或16QAM信号，则识别过程结束，否则继续；

60）获取二次方谱谱峰数目：根据信号二次方谱的谱线结构特性计算信号二次方谱的谱峰数目；

70）BPSK或MSK信号识别：如能根据二次方谱峰数目识别出BPSK或MSK信号识别，则识别过程结束，否则继续；

80）获取四次方谱：对平方处理后的信号进行截止频率为载波频率的高通滤波，然后再次进行平方处理，计算得到信号的四次方谱；

90）获取四次方谱谱峰数目：根据信号四次方谱的谱线结构特性计算信号四次方谱的谱峰数目；

100）π/4DQPSK信号识别：如能根据四次方谱峰数目识别出π/4DQPSK信号，则识别过程结束，否则继续；

110）获取基带二次方谱谱峰数目：根据信号二次方谱的基带谱线结构特性，检测基带二次方谱频段范围内谱线峰值与均值的比值，如果大于某一门限则判决为谱峰，最后计算得到信号二次方谱的基带谱峰数目；

120）6PSK、8PSK、OQPSK、QPSK信号识别：根据四次方谱谱峰数目和基带二次方谱谱峰数目，最终识别出6PSK、8PSK、OQPSK、QPSK信号。