[发明专利]一种低信噪比相移键控调制信号的识别方法

摘要

一种低信噪比相移键控调制信号的识别方法，属于通信技术领域。本发明通过基于错位相乘的二次方谱首先识别出BPSK信号，再通过基于错位相乘的四次方谱识别出QPSK或OQPSK信号，之后计算包络谱并优化处理，最后通过优化的包络谱识别出QPSK信号和OQPSK信号。本发明提出了基于错位相乘的二次方或四次方幅度谱函数计算方式，能够有效降低噪声对信号的干扰，从而有效提高相移键控调制信号在更低信噪比情况下的识别率；另外，采用优化的四次方幅度谱和包络谱，进一步降低了由于噪声带来的谱峰搜索的不利影响，从而有效提高识别率。仿真结果表明，本发明能够在信噪比为0dB上，实现QPSK和OQPSK之间90％以上的识别率；在信噪比为-7dB上，QPSK和BPSK的识别率能达到90％以上。

主权项

1、一种低信噪比相移键控调制信号的识别方法，包括以下步骤：步骤1：接收方对接收到的待识别的数字调制信号进行带通采样，得到采样序列{x(t)}，其中t表示采样时刻；步骤2：计算采样序列{x(t)}的幅度谱函数X(ω)，然后进行谱峰搜索，如果检测出单频分量，那么判断待识别的数字调制信号为非相移键控信号并结束流程；如果检测不出单频分量，那么判断待识别的数字调制信号为相移键控信号并继续下面流程；步骤3：先计算采样序列{x(t)}的二次方幅度谱函数X2(ω)，并去掉二次方幅度谱函数X2(ω)中的直流分量；然后将去直流分量后的二次方幅度谱函数的每个点的值A与门限msp1×a比较，其中msp1为去直流分量后的二次方幅度谱函数的最大值，a为取值范围在0.3～0.7之间的系数，若A＞msp1×a则保留A，若A≤msp1×a则置A为零；再进行谱峰搜索，如果只检测出一个单频分量，那么判断待识别的数字调制信号为BPSK信号并结束流程，否则继续下面流程；所述采样序列{x(t)}的二次方幅度谱函数X2(ω)的计算方法采用下述两种具体方法之一：方法1)、先计算采样序列{x(t)}的平方，得到序列{x2(t)}；然后对序列{x2(t)}进行傅里叶变换并取幅度值，得到二次方幅度谱函数X2(ω)；方法2)、基于采样序列错位相乘的二次方幅度谱函数的计算方法，具体是：先计算采样序列中所有相邻两个元素的乘积，得到序列{x(t)x(t-1)}；然后对序列{x(t)x(t-1)}进行傅里叶变换并取幅度值，得到采样序列{x(t)}的二次方幅度谱函数X2(ω)；步骤4：计算采样序列{x(t)}的四次方幅度谱函数X4(ω)，并对所得四次方幅度谱函数X4(ω)进行优化处理；然后将优化处理后的四次方幅度谱函数的每个点的值B与门限msp2×b比较，其中msp2为优化处理后的四次方幅度谱函数的最大值，b为取值范围在0.4～0.7之间的系数，若B＞msp2×b则保留B，若B≤msp2×b则置B为零；再进行谱峰搜索，如果只检测出一个单频分量，那么判断待识别的数字调制信号为QPSK信号或OQPSK信号并继续下面流程，如果检测不出单频分量，那么无法判断待识别的数字调制信号的调制方式并结束流程；所述采样序列{x(t)}的四次方幅度谱函数X4(ω)基于采样序列错位相乘所得，具体方法是：先计算采样序列{x(t)}中所有相邻四个元素的乘积，得到序列{x(t)x(t-1)x(t-2)x(t-3)}；然后对序列{x(t)x(t-1)x(t-2)x(t-3)}进行傅里叶变换并取幅度值，得到采样序列{x(t)}的四次方幅度谱函数X4(ω)；所述四次方幅度谱函数X4(ω)的优化处理方法是：先对四次方幅度谱函数X4(ω)进行N点的平滑处理，其中10≤N≤100，得到平滑处理后的四次方幅度谱函数X41(ω)；然后计算优化四次方幅度谱函数X42(ω)＝X4(ω)-ε×X41(ω)，其中ε为取值范围在0～3.5之间的系数；步骤5：识别QPSK信号和OQPSK信号；先计算采样序列{x(t)}的包络谱函数Xb(ω)；接着对包络谱函数Xb(ω)进行N点的平滑处理，其中10≤N≤100，得到平滑处理的包络谱函数Xb1(ω)；再计算优化包络谱函数Xb2(ω)＝Xb(ω)-ε×Xb1(ω)，其中ε为取值范围在0～3.5之间的系数；然后去掉优化包络谱函数Xb2(ω)中较小的峰；最后进行谱峰搜索，如果只检测出一个单频分量，那么判断待识别的数字调制信号为QPSK信号；否则，判断待识别的数字调制信号为OQPSK信号；所述优化包络谱函数Xb2(ω)中较小的峰的去掉方法是：首先去掉优化包络谱函数Xb2(ω)中的直流分量；然后将去直流分量后的优化包络谱函数Xb2(ω)的每个点的值C与门限msp3×c比较，其中msp3为去直流分量后的优化包络谱函数Xb2(ω)的最大值，c为取值范围在0.5～0.7之间的系数，若C＞msp3×c则保留C，若C≤msp3×c则置C为零。