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专利号: 2023105784211
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于类星座图特征的连续相位信号调制识别方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、待识别数字信号进入数字接收机做参数估计处理,包括中心频率估计以及带宽估计;

将中心频率和带宽的估计值作为先验条件输入盲数字接收机,利用鉴相部分为反正切鉴相环法的闭环载波同步环路提取相位调制信息,提取瞬时频率信息;

步骤2、对瞬时频率信息进行能量归一化,并构造类星座图;将类星座图在零点附近的汇聚度η1与阈值TH1比较,将待识别数字信号构成的信号集合分为{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM}信号与{成形偏移四相相移键控SOQPSK,成形二进制相移键控SBPSK}信号;

步骤3、统计类星座图在±1点附近的汇聚度η2与阈值TH2比较,将信号集合{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM}分为MSK和{单调制指数CPM,多调制指数CPM}两类;

再统计类星座图汇聚区间个数统计特征量C与阈值TH3比较,识别单调制指数CPM信号和多调制指数CPM信号;

步骤4、针对信号集合{SOQPSK、SBPSK},通过四次方谱估计信号的符号速率,归一化频率方差μ并与阈值TH4比较,识别SOQPSK信号与SBPSK信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于类星座图特征的连续相位信号调制识别方法,其特征在于,步骤1具体过程如下:

1‑1.建立接收信号模型如下:

待识别数字信号是存在于超短波频段30MHz‑300MHz下的连续相位信号,集合包括{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM,SOQPSK,SBPSK},共五种调制类型,且都为全响应调制方式;连续相位信号通用模型为:式中,A(t)为信号的幅度变化函数,fc为信号的载波频率, 为信号初相,n0(t)为服从N2

(0,σ)的高斯白噪声, 为携带信息符号的相位变化函数,t为当前传输时刻,α为当前传输符号,表达式为:式中,hn为调制指数,αn为表示信息符号的序列,N为总数据长度,n为当前信息符号编号,Tb为单个符号的持续时间,q(t)为相位脉冲成型函数;

1‑2.采用对信息序列s(n)做快速傅里叶变换得到功率谱,遍历整个信号功率谱选取峰值最高位置作为估计的信号中心频率,对信号载波频率进行粗估计,同时采用功率谱估计接收信号的3dB带宽作为带宽估计结果;

1‑3.载波同步提取连续相位信号瞬时频率信息:

将步骤1‑2中得到的参数估计值作为先验条件输入盲数字接收机,利用闭环载波同步环路提取相位调制信息,载波同步环路为Costas环;

在锁相环中采用下式所示的反正切鉴相方式,对待识别的连续相位信号的相位进行快速的捕获和跟踪,提取瞬时频率信息:ud(t)=arctan(sin_q(t)/sin_i(t))式中,sin_i(t)为同向分量支路输入,sin_q(t)为正交分量支路输入,ud(t)为载波同步鉴相输出;

当输入载波同步环路的信号无噪声时,输入载波同步环路的信号和接收机本地振荡信号和 相乘,fNCO为本地振荡信号的频率, 表示本地振荡信号的初始相位;当同步环路的跟踪趋于稳态时,经二阶环路滤波器滤波滤除信号的高频分量后,同相和正交分量支路输出分别为为本地振荡信号与输入信号的相位差;当 时, sout_i(t)≈1/2·A(t)为单极性信息,且 sout_q(t)≈0,此时本地震荡信号与输入信号同频同相,对 求导并减去自身均值,得信号{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM,SOQPSK}信号的瞬时频率信息:

SBPSK信号的瞬时频率信息:

3.根据权利要求2所述的一种基于类星座图特征的连续相位信号调制识别方法,其特征在于,步骤2具体过程如下:

2‑1.瞬时频率信息能量归一化构造类星座图:在实际数字信号传输中,当同步环路跟踪稳定时,对瞬时频率fInst(n)作能量归一化处理,此时归一化频率记作:得{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM,SOQPSK,SBPSK}信号归一化后的瞬时频率为:使用归一化后的瞬时频率信息构造类星座图特征;

2‑2.统计类星座图在零点附近的汇聚度η1将信号集合分为{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM}信号与{SOQPSK,SBPSK}信号,具体计算公式如下:式中,N为总数据长度,N1为待识别信号归一化后的瞬时频率信息满足 的符号个数;设置阈值TH1,若η1≥TH1,识别为{MSK,单调制指数CPM,多调制指数CPM}信号,反之识别为{SOQPSK,SBPSK}信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于类星座图特征的连续相位信号调制识别方法,其特征在于,步骤3具体过程如下:

3‑1.采用类星座图在±1附近的汇聚度特征η2对MSK信号和CPM信号进行识别,η2具体计算公式如下:式中,N2为待识别信号归一化后的瞬时频率信息满足 的符号个数,设置阈值TH2,若η2≥TH2,识别为MSK信号,反之识别为{单调制指数CPM,多调制指数CPM}信号;

3‑2.通过类星座图汇聚区间个数统计特征量C对单调制指数CPM信号和多调制指数CPM信号进行分类识别,C的具体计算公式如下:式中, 为待识别信号归一化后的瞬时频率信息 在第k个区间内的符号个数,取阈值Hk,在第k个区间内若 则视为类星座图在当前区间存在汇聚,Ck输出1,反之Ck输出0;C为k个区间内Ck输出结果之和;

设置阈值TH3,若C≥TH3,识别为单调制指数CPM信号,反之识别为多调制指数CPM信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于类星座图特征的连续相位信号调制识别方法,其特征在于,步骤4具体过程如下:

4‑1.采用四次方谱的方法对SOQPSK信号和SBPSK信号的符号速率进行精估计,得到单个符号持续时间估计值

4‑2.令两类信号的瞬时频率fInst(n)消除Tb影响后得到归一化频率,计算归一化频率方差μ作为特征量,μ的具体计算公式如下:SOQPSK和SBPSK的特征量μ区别明显,使用归一化频率方差μ识别SOQPSK信号和SBPSK信号,设置阈值TH4,若μ≥TH4,识别为SBPSK信号,反之识别为SOQPSK信号。