通信调制信号频谱相关识别方法的改进
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作者简介：高翔(1982 -)，男，山东莱西人，硕士研究生，研究方向为通信对抗信息分析与处理李敬辉(1955 -)，男，辽宁辽阳人，教授，硕士生导师。 主要研究方向为电子战效能评估、电子战作战辅助决策等。 黄高明(1972 -)，男，湖南道县人，副教授，硕士生导师，工学博士。 主要研究方向有电子战信号处理、盲信号处理、无源探测和电子战系统作战仿真等。 通信调制信号频谱相关识别方法的改进高翔、李敬辉、黄高明
(海军工程大学电子工程学院，武汉430033 )
摘要：传统的谱相关分类法可以利用不同信号在截面表达的不同谱相关特征对通信信号进行分类，需要提取6种特征参数。 本文采用小波分析方法对信号的符号宽度Ts进行估计，并使用频谱相关提取的3种特征参数，可以识别8种常见的调制信号。 仿真表明，该方法具有良好的识别效果。 关键词：光谱相关； 特征参数； 调制方式； 小波变换
improvementoncommunicationsignalmodulationmodeidentificationbasedonspectralcorrelationgaoxing，lijing2huragao2Ming
(Electronic Engineering College，Naval University of Engineering，Hubei 430033， China ) abstract 3360 thetraditionalmethodofspectralcorrelationshouldgetsixcharacteristicparameterstoclassifycommunicationsignal.three alcorrelationcouldusedtoidentifyeightkindsofcommoncommunicationsignalsinthispaperwhichiscombinedwithcodding dthgetfromwaveletetttttttred wsthatthismethodisproper.keywords 3360 spectral correlation； 角色实例参数； 模块模式； wavelet transform1引言常规功率谱分析是二维分析，是不同的通信调
信号的功率谱可能是一样的。 例如，BPSK信号和QPSK信号。 通过加入频谱相关循环频率截面频谱的频谱相关密度函数，可以有效地分离辨识三维空间中功率谱重合的信号； 在抗干扰方面，频谱相关分析利用信号背景噪声在循环频率为非零处没有频谱特征的特点，可以消除背景噪声的影响[9 ]。 鉴于以上特征，能够利用经常出现通信信号的一阶或二阶统计特征的时间周期性、即频谱相关的周期性特征来识别调制信号. 谱相关理论由Gardner创立[1 ]，迄今为止，出现了许多利用谱相关理论处理信号的文章。 Vu2cic Desimir
[2 ]使用频谱相关理论分析MPSK信号，使用Dorde C. Simic[3 ]离散傅里叶变换分析MSK
信号进行频谱相关分析。 国内罗利春[4 ]对Gard2ner原始文献中光谱相关物理功能的论述不充分进行了讨论和补充。 此外，张晓林[5 ]、皮兴宇[6 ]、韩国栋[7 ]等人也利用谱相关理论对信号进行了谱相关分析。 传统的频谱相关调制信号识别方法需要提取六种特征参数才能有效识别信号。 本文根据小波分析方法的局部特征，可以在空间上局部地判别信号元素的转移点[8 ]，并通过计算相邻的转移点之间的最小间隔来分析估计信号的码元宽度Ts。 结合这一特点，本文选取了频谱相关的三个特征参数，提出了一种改进的通信信号识别20高翔、李敬辉、黄高明的改进的通信调制信号频谱相关识别方法——电子信息对抗技术第24卷2009年1月1期
1994-2009 chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.all rights reserved.http://www.cn ki.net方法。 2传统调制信号的频谱相关识别方法
设通信调制信号为x(t )，则其循环自相关函数Rx
()的傅立叶变换：Sx
(f )=- R
x
() e
-J2FD(1) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) -J2FD(1) ) ) ) ) ) ) ) J2d(2) ) ) 652 )
循环谱密度(或谱相关密度函数)。 式中的=n/T称为信号的循环频率，另外：Rx
()=limT 1TT
2-T2Rx
(t，) e- j2td t=limT 1
TT
2-T2
x(t ) x3
(t - ) e- j2td t=limT 1
TT
教育信息化十四五规划
) x3
(t -2
(e
-J2TDT(2) Rx
(t，)是信号x ) t )的自相关函数。 对周期函数rx(t，)可用傅里叶级数展开，Rx(t ) t，)=
n=- Rx
() ej n2T
t
=
n=- Rx
()定义ej2t(3)3) C
x
(f )为光谱干涉系数，表示与光谱成分的相关度，其公式为：Cx
(f )=Sx
(f ) Sx
(f /2) sx
(f - /2) )4)不同类型通信调制信号的频谱相关图的
轴和f轴以及各自的频谱干扰系数所表示的特征不同，利用文献[9 ]中提到的信号频谱相关法所需的特征参数包括：(1)频谱在f轴上出现脉冲数k； )2) s
x
(f )轴上周期谱分布数l； )3) Sx
(f )轴上周期谱的平均能量v； )4)调制信号频谱干扰系数Cx
(f )的最大值c； )5) S
x
(f )=2f c下的最大归一化下降值d； )6) C
x
(f )的最大值和Sx
(f )=2f c时的最大归一化下降值之比r。 表1是8种通信调制信号的6种特征参数的取值方法[7 ]。 表16种特征参数在不同调制信号下的取值k l c d v r
am210.8//DSB01 0.1//SSB0000//
ask 2310.4~0.6//FSK 42/0.8//bpsk 0310.1 /6 MSK 020.16 qpsk 020.116由表1可知，8种通信调制信号的6种特征参数的可取值分别为另外一方面，对于BPSK和QPSK这两种调制信号，其S2fc
x
) f ) f )都是f轴上归一化下降值小，特征接近，很难区分。 这需要另一个稳定的特征参数来弥补这一不足，在此背景下作者提出了改进通信调制信号频谱相关的识别方法。 3改进的识别方法3. 1信号识别的思想
本文选择频谱相关的三种特征参数k、l、c作为分类参数，其识别流程结合图1所示的：图1的调制信号识别流程图和表1的各特征参数的可取值，通过计算振幅频谱中的脉冲函数进行FSK 在脉冲数k=2情况下，通过比较Sx
(f )轴上周期
频谱分布数l可以区分AM和ASK信号； 时光流逝
在脉冲数k=2情况下，在l 2的情况下，可以区分DSB和SSB。 2时，BPSK、QPSK和MSK三种调制信21电子信息对抗技术第24卷2009年1月第1期高翔、李敬辉、黄高明改进的通信调制信号频谱识别方法
不能用1994-2009 chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.all rights reserved.http://www.cn ki.net号进行区分，要识别剩下的三种调制信号则另当别论在进行频谱相关分析时，发现了：BPSK信号和QPSK信号在循环频率下取不同值时的频谱相关密度函数s
x
中小学学科教学资源微课汇总
接着对BPSK和QPSK信号进行频谱相关分析。 bsk (二进制相移键控信号)式为以下：x(t )=
n=-
ang(t-nts ) cosct (5)5)谱相关密度函数为：Sx
(f )=- R
x
() e
- j2fd=14 Ts
[g(f-fc2 ) ]
G3
(f - f c -2
）
g(ffc2 )
G3
(f f c -2
(]=nTs
n是偶数14 Ts
[g(f-fc2 ) ]
G3
(f f c -2
）
g(ffc2 )
G3
(f - f c -2
() ]
=2f c nTs
n是奇数(6)
式中的g(f )为矩形脉冲函数g(t )的傅立叶变换：G(f ) f )=sin(FTS )
f
(7) ) )。
BPSK信号的循环频率截面的计算机模拟图如图2所示。
与图2 BPSK信号的循环频率截面模拟图相同，如图3所示，可以模拟QPSK信号的循环频率截面图。
% E5 % 9b % b32 % E3 % 80 % 813 % E3 % 82 % 92 % E6 % af % 94 % E8 % BC % 83 % E3 % 81 % 99 % E3 % 82 % 8b % E3 % 81 % A8 % E3 % A8 % E3 % E3 E3 % 81 % BF % E5 % 91 % A8 % E6 % 9c % 9f % E3 % 82 % B9 % E3 % 83 % 9a % E3 % 82 % af % E3 % 83 % 88 % E3 % 83 % ab % E3 % 83 % ab % E3 % 83 % E3 % 83 % ab % E3 % E3 % 83 % 83 B1 % 3d % 20n %2FTS % E3 % 81 % A8 % ce % B1 % 3d % C2 % b12f % 20c % 20 % 20 % 20n % 2f % 20ts % E3 % 81 % ab % E5 % 91 % A8 9 % E5 % be % B4 % E3 % 81 % 8c % E5 % ad % 98 % E5 % 9c % A8 % E3 % 80 % 81 % E3 % 81 % 8b % E3 % 81 % a4 % E4 % E4 % af % E3 % 83 % 88 % E3 % 83 % ab % E3 % 81 % af % E7 % 95 % B0 % E3 % 81 % aa % E3 % 82 % 8b % E6 % B3 % a2 % a5 % BD % a2 % 80 % 82 % E6 % 9c % AC % E8 % ab % 96 % E6 % 96 % 87 % E3 % 81 % a7 % E3 % 81 % af % E3 % 81 % 93 % E3 % 81 % AE % E7 % 89 % be 3 % 83 % 91 % E3 % 83 % a9 % E3 % 83 % a1 % E3 % 83 % BC % E3 % 82 % 82 % bfc % E3 % 82 % 92 % E7 % b5 % 84 % E3 % 81 % BF % E5 % 95 % BF % 89 % E8 % aa % BF % E4 % BF % a1 % E5 % 8f % B7 % E3 % 82 % 92 % E8 % ad % 98 % E5 % 88 % a5 % E3 % 83 % bb % E5 % 8c % ba % E3 % 81 % AE % E3 % 82 % a6 % E3 % 82 % a7 % E3 % 83 % BC % E3 % 83 % AC % E3 % 83 % E3 % 83 % 88 % E5 % 88 % E5 % 83 % 96 % E3 % 83 % AC f % E4 % BF % a1 % E5 % 8f % B7 % E3 % 81 % AE % E3 % 82 % B7 % E3 % 83 % 83 % 9c % B3 % 83 % ab % E5 % B9 % 85ts % 83 % BC % E3 % 82 % BF % E3 % 82 % 92 % E6 % 8a % BD % E5 % 87 % ba % E3 % 81 % 99 % E3 % 82 % 8b % E3 % 80 % 82 % 20 % E5 % 97 % ba % BD % E6 % 95 % B0 % ce % B1 % E6 % 96 % ad % e9 % 9d % a2 % E3 % 82 % B7 % E3 % 83 % 9f % E3 % 83 % a5 % E3 % 83 % AC % E3 % 83 % 83 % ad aa % BF % E4 % BF % a1 % E5 % 8f % B7 % E3 % 81 % AE % E3 % 82 % B7 % E3 % 83 % E3 % 83 % 9c % E3 % 83 % ab % E5 % B9 % 81 % AE 3 % 83 % 88 % E5 % a4 % 89 % E6 % 8f % 9b % E3 % 81 % AE % E5 % AE % 9a % E7 % be % a9 % E3 % 81 % af % E3 % 80 % 81 % E5 % 9f % e9 % 96 % a2 % E6 % 95 % B0 % cf % 88 % ef % BC % 88t % ef % BC % 89 % E3 % 82 % 92 % E5 % a4 % 89 % E4 % BD % 8d % cf % 84 % 82 % B1 % E3 % 83 % BC % E3 % 83 % ab % E3 % 81 % a7 % E5 % 88 % 86 % E6 % 9e % 90 % E5 % af % be % E8 % B1 % a1 % E4 % BF % % 81 % 93 % E3 % 81 % A8 % E3 % 81 % a7 % E3 % 81 % 82 % 81 % 82 % 8b % 0a % ef % BC % 88 % ce % B1 % E3 % 80 % 81 % cf % 84 % % cf % 883 % ef % BC % 89t-% cf % 84 % ce % B1 % 0a % ef % BC % 89d % 20t % ef % BC % 8c % ce % b10 % ef % BC % 898 % ef % BC 1 % 99 % E3 % 80 % 82 % 0a bsk % E4 % BF % a1 % E5 % 8f % B7 % E3 % 81 % AE % E3 % 82 % a6 % E3 % 82 % a7 % E3 % 83 % BC % E3 % c % 88 % ce % B1 % E3 % 80 % 81 % cf % 84 % ef % BC % 89 % 3d1% ce % B1 % ef % BC % 89 % E3 % 81 % a7 % E8 % a1 % A8 % E3 % 83 % A8 % E3 % B3 % B3 % 83 % BC % 3d % 20-% 20 % E2 % 88 % 9e % 0a ang % ef % BC % 88t-nts % ef % BC % 89 % C2 % b7cos % cf % 89ct % cf % 883 % 28 % 0at % 28 % 0at % BC 3 % 80 % 82 % 0a % E3 % 81 % 82 % E3 % 82 % 8b % E5 % B0 % ba % a6 % ce % b10 % E3 % 81 % a7 % E3 % 80 % 81 % E5 % b5 % ba % 9c % A8 % E3 % 81 % 99 % E3 % 82 % 8b % E3 % 81 % A8 % 0a9ws % 0a % ef % BC % 88 % ce % b10 % E3 % 80 % 81 % cf % 840 % ef % E5 % 90 % 88 % E3 % 80 % 81 % E7 % 82 % B9 % ef % BC % 88 % ce % b10 % E3 % 80 % 81 % cf % 840 % ef % BC % 89 % E3 % 81 % af % 9ws % 0a % ef % BC % 88 % ce % b10 % E3 % 80 % 81 % cf % 840 % ef % BC % 89 % ef % BC % 89 % ef % BC % 89 % 89 % EC % 89 % EC % 89 % E3 % cf % cf % cf % cf % a5 % b5 % E5 % a4 % a7 % E7 % 82 % B9 % E3 % 81 % 81 % 82 % E3 % 82 % 8b % E3 % 80 % 82 % 20 % cf % 840 % E3 % 81 % % E3 % 81 % AE % E7 % 82 % B9 % cf % 84 % E3 % 81 % ab % E5 % af % be % E3 % 81 % 97 % E3 % 81 % a6 %7CWS % ef % BC % 88 % ce % BC % 89 % 7c % E3 % 81 % 8c % E3 % 81 % 82 % E3 % 82 % 8c % E3 % 81 % B0 % E3 % 80 % 81 % ef % BC % 89 % ce % b10 % E3 % 80 % 80 3 % 83 % 83 % E3 % 83 % 88 % E5 % a4 % 89 % E6 % 8f % 9b % E3 % 81 % AE % E3 % 83 % a2 % 83 % BC % E3 % 83 % 89 % E6 % a5 4 % BF % a1 % E5 % 8f % B7 % E3 % 81 % AE % E3 % 82 % a6 % E3 % 82 % a7 % E3 % 83 % BC % E3 % 83 % 96 % E3 % 83 % AC % E3 % 83 % AC % E3 % E3 % E3 % 83 % AC % AC % E3 % E3 % E3 % % 0a1% E3 % 82 % B7 % E3 % 83 % B3 % E3 % 83 % 9c % E3 % 83 % ab % E3 % 81 % 81 % 9f % E3 % 81 % af % e9 % 9a % a3 % % A0 % B4 % E5 % 90 % 88 % E3 % 80 % 81 % E3 % 82 % a6 % E3 % 82 % a7 % E3 % 83 % BC % E3 % 83 % 96 % E3 % 83 % AC % E3 % 83 % AC % E3 % E3 % 83 % E3 % 83 % AC % E3 % E3 % E3 % e E4 % b8 % 80 % E5 % AE % 9a % E3 % 81 % a7 % E3 % 81 % 82 % E3 % 80 % 82 % 82 % 8b % E3 % 82 % a6 % E3 % 82 % a7 % E7 % E7 %
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(接第8页)。
SNRthd下降减缓，中间有一定长度(约2~4倍伪码周期)的级期)，即即使l增加，SNRthd也不变)，级期长度随l的增加而增加； )2)随着k的增加，SNRthd总体呈减少趋势(这与图5中k的减少，峰比减少的趋势一致)，并且k每增加1倍，SNRthd降低约1~2dB。 图6不同条件下的估计门限信噪比
六结束语
本文主要针对长码DS信号的伪码周期估计问题展开研究，提出的基于自相关差分累积量的估计算法可以在一定的低信噪比下完成伪码周期的估计； 如果能够事先估计DS信号的伪代码周期和信息符号宽度，则算法性能最佳。 参照文献：
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高翔、李敬辉、黄高明改进的通信调制信号频谱关联识别方法电子信息对抗技术第24卷2009年1月第1期