基于相位差分星座图聚类的调制识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法及装置，其中方法包括如下步骤：对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号，对复基带信号进行相邻采样点相减，实现相位差分，对相位差分后的样点对应的星座图进行聚类特征提取，根据聚类特征提取的结果进行信号调制的识别。采用本发明专利技术，能够降低算法复杂度、适用于多种调制、无需接收信号精确同步、识别准确率高。

【技术实现步骤摘要】
基于相位差分星座图聚类的调制识别方法及装置
本专利技术涉及卫星通信和数字信号处理
，尤其涉及一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法及装置。
技术介绍
在非协作卫星通信领域，信号的参数和信道都是未知的，在非协作卫星通信系统中，需要从得到的信号中盲估计信号的调制参数，从而实现信号盲解调。因此，研究调制识别在非协作卫星通信系统中具有重要意义。目前国内外已发表的有关调制识别的文献中，识别方法大致可以分：基于似然(LBlikelihood-based)的调制识别方法和基于特征(FBfeature-based)的调制识别方法。基于似然方法的调制识别可看作多重假设检验问题。常用的是：平均似然比检验法，广义似然比检验法、混合似然比检验法。基于特征的调制识别方法的重点是特征参数和判决准则的选择。常用特征参数为瞬时统计特征、频域特征、小波域特征、高阶累积量、循环累积量等；常用的判决准则为阈值判决、支持向量机、神经网络等。前述的调制识别方法存在一些不足：1、识别种类有限；2、要求接收信号同步；3、识别准确率不高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法及装置，能够降低算法复杂度、适用于多种调制、无需接收信号精确同步、识别准确率高。本专利技术实施例第一方面提供了一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法，可包括：对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号；对复基带信号进行相邻采样点相减，实现相位差分；对相位差分后的样点对应的星座图进行聚类特征提取；根据聚类特征提取的结果进行信号调制的识别。进一步的，上述对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号，包括：对接收信号的包络进行FFT计算得到包络谱，基于包络谱中的峰值估计符号速率；对接收信号进行匹配滤波，得到最大输出信噪比信号；采用非数据辅助NDA的平均估计算法对接收信号进行定时误差的估计；基于立方插值滤波器对所估计的定时误差和采样得到的非最佳采样点进行插值运算。进一步的，上述对接收信号的包络进行FFT计算得到包络谱，基于包络谱中的峰值估计符号速率，包括：采用包络谱估计算法，对接收信号求模，再对求模后的基带信号进行FFT运算得到对应的包络谱；提取包络谱在谱线处的位置得到符号速率估计值，其中包络谱在符号速率处存在明显的谱线。进一步的，复基带信号为其中，为调制相位，Δωc为归一化载波频偏。第n和n+1个码元的绝对相位分别为：且有进一步的，相位差分后的恢复了接收信号应有的星座图状态x1为：x1(m)＝x*(n)·x(n-1)，其中，n＝2,3...N,m＝n-1。本专利技术实施例第二方面提供了一种基于相位差分星座图聚类的调制识别装置，可包括：接收信号处理模块，用于对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号；相位差分实现模块，用于对复基带信号进行相邻采样点相减，实现相位差分；聚类特征提取模块，用于对相位差分后的样点对应的星座图进行聚类特征提取；信号调制识别模块，用于根据聚类特征提取的结果进行信号调制的识别。进一步的，上述接收信号处理模块包括：符号速率估计单元，用于对接收信号的包络进行FFT计算得到包络谱，基于包络谱中的峰值估计符号速率；匹配滤波单元，用于对接收信号进行匹配滤波，得到最大输出信噪比信号；定时误差估计单元，用于采用非数据辅助NDA的平均估计算法对接收信号进行定时误差的估计；差值滤波单元，用于基于立方插值滤波器对所估计的定时误差和采样得到的非最佳采样点进行插值运算。进一步的，上述符号速率估计单元包括：包络谱计算子单元，用于采用包络谱估计算法，对接收信号求模，再对求模后的基带信号进行FFT运算得到对应的包络谱；符号速率估计子单元，用于提取包络谱在谱线处的位置得到符号速率估计值，其中包络谱在符号速率处存在明显的谱线。进一步的，上述复基带信号为其中，为调制相位，Δωc为归一化载波频偏。第n和n+1个码元的绝对相位分别为：且有进一步的，相位差分后的恢复了接收信号应有的星座图状态x1为：x1(m)＝x*(n)·x(n-1)，其中，n＝2,3...N,m＝n-1。本专利技术的有益效果在于：在本专利技术实施例中，通过符号速率估计，匹配滤波，定时误差估计，插值滤波，相位差分，星座图特征提取及分类，实现了对通信卫星调制识别，降低了算法复杂度，同时算法适用于多种调制、无需接收信号精确同步、识别准确率高。具体来说，本申请适用于卫星通信常用调制方式如BPSK、QPSK、8PSK、OQPSK、16QAM、16APSK、32APSK。本专利技术的方法允许接收信号存在一定频率偏差和定时误差。本专利技术的方法能够在合理信噪比下达到100％识别准确率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种基于相位差分星座图聚类的调制识别装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的接收信号处理模块的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的符号速率估计单元的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的另一种基于相位差分星座图聚类的调制识别装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，术语“第一”和“第二”意图在于区分不同的命名，不代表排序上的先后顺序。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。需要说明的是，本专利技术实施例中的方法的流程示意图装置可以是具备数据分析处理能力的计算机。如图1所示，基于相位差分星座图聚类的调制识别方法至少可以包括以下几个步骤：S101，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法，其特征在于，包括：/n对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号；/n对所述复基带信号进行相邻采样点相减，实现相位差分；/n对所述相位差分后的样点对应的星座图进行聚类特征提取；/n根据所述聚类特征提取的结果进行信号调制的识别。/n

【技术特征摘要】
20190725 CN 20191067560721.一种基于相位差分星座图聚类的调制识别方法，其特征在于，包括：
对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号；
对所述复基带信号进行相邻采样点相减，实现相位差分；
对所述相位差分后的样点对应的星座图进行聚类特征提取；
根据所述聚类特征提取的结果进行信号调制的识别。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对接收信号进行符号速率估计、匹配滤波、定时误差估计以及差值滤波后得到对应的复基带信号，包括：
对接收信号的包络进行FFT计算得到包络谱，基于所述包络谱中的峰值估计符号速率；
对所述接收信号进行匹配滤波，得到最大输出信噪比信号；
采用非数据辅助NDA的平均估计算法对所述接收信号进行定时误差的估计；
基于立方插值滤波器对所估计的定时误差和采样得到的非最佳采样点进行插值运算。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对接收信号的包络进行FFT计算得到包络谱，基于所述包络谱中的峰值估计符号速率，包括：
采用包络谱估计算法，对接收信号求模，再对求模后的基带信号进行FFT运算得到对应的包络谱；
提取所述包络谱在谱线处的位置得到符号速率估计值，其中包络谱在符号速率处存在明显的谱线。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述复基带信号为
其中，为调制相位，Δωc为归一化载波频偏，第n和n+1个码元的绝对相位分别为：且有


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
相位差分后的恢复了所述接收信号应有的星座图状态x1为：x1(m)＝x*(n)·x(n-1)，其中，n＝2,3...N,m＝n-1。

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚昕，边东明，唐璟宇，胡婧，朱宏鹏，万扬洋，田世伟，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32