目 录
1引言 1
2信号调制类型算法 1
21研究背景 1
22般调制样式识程框架结构 2
23建立数学模型 3
24决策树基知识 5
3基决策理调制类型识 6
31数字调制信号模型 6
311幅度键控调制（ASK） 6
312相移键控调制(PSK) 7
313频移键控调制(FSK) 7
32调制信号动识 8
321特征参数集 8
322分类识 10
4仿真结果分析 13
41数字信号产生 13
42数字调制信号仿真 16
43仿真试验结果分析 18
44结 19
致 谢 19
参考文献： 20
附 录 21
1引言
通信信号调制方式动识信号分析领域中较新研究方应前景尤军事通信领域着电子抗技术研究断升温迫切需进行调制信号动识技术研究广泛应：信号确认干扰识线电侦听电子抗信号监测威胁分析等领域
目前已信号调制识方法分两类：基决策理方法基统计模式识方法基决策理方法需特征参数选择优门限特征参数提取进行信号识序会直接影响识率基统计模式识方法分成两部分特征提取分类器设计特征提取负责接收信号提取出表现调制特征参数分类器根已提取出特征信号划分相应类前者检验统计量计算复杂需先验信息判规简单者特征提取简单易计算判规复杂[1]
文针通信信号数字调制方式特点决策理基础提出种改进调制方式识算法进行软件仿真仿真结果表明：该算法仅识现代通信常种数字调制方式2ASK2PSK2FSK4ASK4PSK4FSK算法简单适合实时操作时具较抗噪声性较高识准确度
2信号调制类型算法
21研究背景
调制方式识介量检测信号完全解调间程量检测知道接收信号粗略中心频率带宽信号解调仅需知道精确中心频率带宽必须知道该信号采调制方式应调制参数调制方式识成功率赖识调制方式集合情况种先验信息集合中识调制方式较尤包含复杂调制方式时求精确中心频率带宽相简单识集合适放宽述条件
调制方式识系统般包括三部分接收机前端调制识器输出部分接收机前端完成信号检测频率变换调制识器识信号调制方式提取调制参数输出部分实现信号解调信息处理
年国外文献集中调制方式识算法研究文献[26]研究种调制方式识算法中文献[2]提出波变换算法利Haar波基信号进行波变换检测变换幅度否常数值判信号调制方式该算法低信噪环境性较识调制种类限文献[3]提出星座图识算法通提取信号星座图区分信号调制方式种方法较直观信号载波相位系统时间误差会星座图提取造成影响影响识准确度该方法求接收系统严格做步文献[4]采时频分布区分信号调制方式通 Margenau Hil1分布回模型幅度变化检测信号相位频率幅度变化情况信号进行分类文献[5]提出周期谱分析算法4种识算法求计算量较利实时计算文献[6]提出决策理算法算法简单够识较调制方式没考虑符号成形信号瞬时参数提取影响符合实际工程中情况文献[6]神网络识算法进行研究
22般调制样式识程框架结构
通信信号调制样式识方法然种样调制识问题实际种典型模式识问题般程图21示
图21 般调制样式识程结构框图
调制识程基框架包括三部分：信号预处理部分特征提取部分分类识部分信号预处理部分功续处理提供合适数特征提取部分输入信号序列中提取调制识信息分类识部分功判断信号调制类型属关系信号预处理务般包括：频率变频相正交分量分解载频估计载频分量消等信道发射源环境中信号预处理部分效隔离信号保证次信号进入续调制识环节特征提取部分数中提取信号时域特征变换域特征时域特征包括信号瞬时幅度瞬时相位瞬时频率直方图统计参数变换域特征包括功率谱谱相关函数时频分布统计参数变换域特征采FFT方法获取幅度相位频率等时域特征Hilbert 变换法相正交（IQ）分量法零检测法等获分类识部分选择确定合适判决规分类器结构采决策树结构分类器神网络结构分类器决策树分类器采级分类结构级结构根特征参数分辨出某类调制类型级结构根特征参数分辨出某类调制类型终种类型进行识种分类器结构相简单实时性需事先确定判决门限适应性差适合分类特征参数区分信号识神网络分类器具强模式识力够动适应环境变化较处理复杂非线性问题具较稳健性潜容错性获较高识率识前神网络训练需定时间计算量实时性差
效实现分类识必须原始输入数进行变换反映分类差特征特征提取选择非常重直接影响分类器设计性理想情况提取选择特征矢量应调制类型具明显差然实际中容易找具良分辨率特征受条件限制进行测量特征提取选择务复杂化特征提取选择信号调制识系统中首基问题分类识信号特征观测值分类中选择确定合适判决规分类器结构信号调制识系统中重容
23建立数学模型
许通信系统中数字调制技术模拟调制相数字调制许优点包括抗噪声力强容易种形式信息(声音数图)融合起安全性等现代通信中数字调制技术发挥模拟调制法拟作文接研究数字信号调制类型动识
现代通信中通信信号种类理说种通信信号正交调制方法实现图：
图22正交调制实现
根图22写出时域表达式
(21)
调制方法根调制方式先求出然两正交振相求实现程图示调制信号信息包含种调制信号数字域实现数字域实现时式进行数字化
(22)
采样频率角频率调制信号载波频率进行数字化时采样频率样里相滤波作提高数源采样速率调制信号采样速率载波采样速率致
文介绍调制识算法数特征三重参数提取瞬时幅度瞬时相位瞬时频率计算参数涉干数值问题取样频率选择微弱信号区相位卷叠线形相位分量数值微分调制识算法中必须知道载波频率某特征信号瞬时相位瞬时频率中提取
知道种调制形式信号均表示：
（23）
式中分信号幅度调制分量相位调制分量信号载频中心频率果正交分量表示原式改写：
（24）
中
（25）
实信号冗余度掉s(n)实信号根埃尔米特称性s(n)s*(n)知仅仅信号频谱半便信号全部信息容右半频谱代表实信号种表示称作解析表示解析表示数字处理需取样频率仅宽带实信号半需存储量样产生样品复值
实信号s(n)希尔伯特变换h(n)s(n)加击响应r(n)复增益G(f)正交滤波器结果
（26）
式中 （27）
正交滤波器复增益 (28)
利信号解析表示实信号右半频谱代表实信号s(n)加解析滤波器中便相应解析信号z(n)该滤波器分解成单位滤波器正交滤波器
（29）
解析信号z(n)表示
（210）
解析信号z(n)复函数解析信号频谱Z(f)
（211）
实信号s(n)解析表示推导复包络表示：
（212）
中采样角频率（210）式（212）式 表示成
(213)
信号瞬时幅度瞬时相位（210）式信号解析表示（213）式复包络表示计算瞬时幅度a(n)定义：
(214)
瞬时相位计算：
（215）
利相位差分计算瞬时频率：
（216）
述数学模型完成般调制样式识程中信号预处理（数字变频）瞬时特征提取
24决策树基知识
决策树称级分类器模式识中进行分类种效方法类峰分布问题种方法尤方便利树分类器复杂类分类问题转化干简单分类问题解决企图种算法决策规类 次分开采分级形式分类问题逐步解决决策树类似流程图树结构(图 23示)
图23般决策树结构
决策树组分类规图形描述定数记录树根叶组织树节点预测属性标识属性常常成划分属性数根属性条件划分节点输出边包含该节点划分属性谓词标识数记录必须准确满足输出边谓词进入节点关划分属性输出边谓词组合信息称节点划分标准没输出边节点称叶节点树中叶节点赖属性值标识
设计决策树时应解决面问题：
(1) 选择合适树结构合理安排树节点分支
(2) 确定非终止节点特征
(3) 非终止节点选择合适决策规
三问题解决完成决策树设计
3基决策理调制类型识
31数字调制信号模型
311幅度键控调制（ASK）
(1)2ASK信号
类调制中载波幅度二进制调制信号序列变化具体表示
(31)
中基带码元波形信源出二进制符号01 载波角频率码元周期
实现正交调制令
(32)
实现调制
功率谱密度表达式写
(33)
知信号带宽基带脉波形带宽2倍
(2)信号
进制幅度键控种取值载波幅度进行键控码元间隔发送种幅度载波信号M进制幅度调制信号表示：
(34)
式中： g(t)持续时间T矩形脉幅度值M种取值2ASK信号类似式(32)实现MASK调制
312相移键控调制(PSK)
(1)信号
方式键控载波相位基带脉序列规律改变数字调制方式信号形式般表示：
(35)
式中：基带码元波形信源取值1+1发送二进制符号 0时取1发送二进制符号1时取1载波角频率种调制方式正交实现信号十分相似
(2) M进制数字相位调制信号
进制相位调制中MPSK信号表示式：
(36)
式中：受信息控制相位参数
313频移键控调制(FSK)
信号符号0应载波角频率符号1应载波角频率已调波形矩形脉载波进行调频实现表达式：
(37)
式中取值01g(t)矩形脉反码T码元周期调制数序列形成矩形脉成两信号相加令
(38)
利式(31)式(32)实现正交调制
32调制信号动识
321特征参数集
数字调制方式识算法截获信号帧分割成干相邻信号段然采基判决理数字调制方式识算法进行判决包括两步：(1) 信号段识分类时提取特征适门限较(2) 信号帧识分类时应数逻辑规出关接收信号帧调制方式全局判决
节针六种数字调制信号提取五基瞬时信息特征参数零中心化瞬时幅度谱密度值零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差零中心化瞬时幅度绝值标准偏差零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差面特征参数进行具体分析数字调制信号中设定参数：载频采样频率码速率字符秒信号调制频偏码速率相码元数N100
（1）零中心化瞬时幅度谱密度值
式定义：
(39)
式中取样点数零中心化瞬时幅度式计算：
(310)
式中 瞬时幅度均值均值瞬时幅度进行化目消信道增益影响
区分2FSK4FSK(作子集)2ASK4ASK2PSK4PSK(作子集)2FSK4FSK信号具恒定变瞬时幅度化中心瞬时幅度零信号功率密度谱零说质包含幅度信息()然2ASK4ASK信号包含幅度信息（）外2PSK4PSK信号包含幅度信息频带限制幅度信息叠加相邻符号迁移处特征区分包含幅度信息信号（2ASK4ASK2PSK4PSK）包含幅度信息信号（2FSK4FSK）
（2）零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差
式定义：
(311)
式中判断弱信号幅度判决门限电全部取样数中属非弱信号值数零中心化处理瞬时相位非线性分量载波完全步：
(312)
式中 瞬时相位
区分2ASK4ASK2PSK信号（作子集）4PSK信号（作子集）2ASK4ASK信号质包含绝相位信息（)众周知DSB信号相似2PSK直接相位取值0中心准绝值常数（）包含绝相位信息（）然4PSK质具绝直接相位信息（）区分包含绝相位信息信号（4PSK）包含绝相位信息信号（2ASK4ASK2PSK）
（3）零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差
(313)
区者相位绝值标准偏差前者直接相位（非绝值相位）标准偏差区分2ASK4ASK信号（作子集）2PSK信号（作子集）2ASK4ASK包含直接相位信息（）2PSK信号具直接相位信息（）（瞬时相位取值0）区分包含直接相位信息信号（2PSK）包含直接相位信息信号（2ASK4ASK）
（4）零中心化瞬时幅度绝值标准偏差
式定义：
(314)
区分2ASK4ASK信号2ASK信号化中心瞬时幅度两电间变化值相等符号相反绝值常数2ASK信号具绝幅度信息（）然4ASK质具绝直接幅度信息（）区分2ASK4ASK信号
（5）零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差
式定义：
(315)
式中中数字信号符号速率信号瞬时频率
值注意化方法许种（1）瞬时频率值参考进行化信号MASK具零瞬时频率种方法合适（2）瞬时频率均值参考进行化果01数目相等信号MASKFSK具均值零瞬时频率种方法（3）意信号参数符号速率载波频率等参考进行化文选符号速率作参考进行化外数字调制中正确原发信息必须知道符号速率
区分2FSK4FSK信号2FSK信号化中心瞬时频率两电间变化值相等符号相反绝值常数2FSK信号具绝频率信息（）然4FSK质具绝直接频率信息（）区分2FSK4FSK信号
实现通信信号调制类型识算法化幅度门限外需确定五特征门限：
322分类识
（1）决策树识
采决策树识分类图31示采决策树识步骤：
①计算识信号零中心化瞬时幅度谱密度值门限较识信号分成两类：具幅度信息（）调制方式2ASK4ASK2PSK4PSK具幅度信息（）调制方式2FSK4FSK
②判类属（2FSK4FSK）信号计算识信号零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差门限较分成两类：具绝瞬时频率信息（）2FSKK具绝瞬时频率信息（）4FSK
③判类属（2ASK4ASK2PSK4PSK）信号计算识信号零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差门限较 分成两类：具绝相位信息（）调制方式4PSK 具绝相位信息（）调制方式2PSK2ASK4ASK
④判类属（2PSK2ASK4ASK）信号计算识信号零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差门限较分成两类：具直接相位信息（）2PSK具直接相位信息（）调制方式2ASK4ASK
⑤判类属（2ASK4ASK）信号计算识信号零中心化瞬时幅度绝值标准偏差门限较分成两类：具绝幅度信息（）2ASK具绝幅度信息（）4ASK
图31数字调制信号动识流程
(2)特征门限值确定
基决策理调制识算法特征参数区分两信号子集A B判决规信号特征值门限值时判子集中信号门限值时 判子集中信号选择佳门限值准面均概率（趋1）：
(316)
式中已知子集中信号条件门限判决子集正确概率已知子集中信号条件门限判决正确概率
4仿真结果分析
41数字信号产生
(1)高斯白噪声产生
产生出定信噪数字调制信号需信噪理想数字调制信号中加入高斯白噪声设数字调制信号幅度值高斯白噪声时间均功率定义信噪：
(41)
实际计算中代中信号序列采样点数设定根式高斯白噪声利面语句加入信号高斯白噪声：
(42)
中函数产生均值0方差1高斯白噪声
设未加噪声信号序列信噪信息序列：
(43)
（2）瞬时特征参数SNR相关性
A．SNR相关性
分2ASK2ASK2PSK4PSK2FSK4FSK六种数字调制信号计算SNR相关性然六种信号中2FSK4FSK两种信号包含幅度信息六种调制方式分成AB两子集子集A包括具幅度信息（）调制方式2ASK4ASK2PSK4PSK子集B包括具幅度信息（）调制方式2FSK4FSK
六种数字信号次仿真结果图41示图41出SNR9 dB时应2FSK4FSK信号曲线降门限电4外SNR>0dB时应调制方式曲线均门限电4
B．SNR相关性
分2ASK4ASK2PSK4PSK四种数字调制信号计算SNR相关性四种信号中2ASK4ASK2PSK三种信号包含绝相位信息四种调制方式分成AB两子集子集A 包括具绝相位信息（）调制方式4PSK子集B包括具绝相位信息（）调制方式2ASK4ASK2PSK
四种数字信号次仿真结果图42示图42出SNR 0dB时应2ASK4ASK2PSK曲线降门限电55外SNR>0dB时应4PSK信号曲线门限电55
C．SNR相关性
分2ASK4ASK2PSK三种数字调制信号计算SNR相关性三种信号中2ASK4ASK两种信号包含直接相位信息三种调制方式分成AB两子集子集A包括具直接相位信息（）2PSK信号子集B包括具直接相位信息（）调制方式2ASK4ASK
三种数字信号次仿真结果图43示图43出SNR>0dB时应2ASK4ASK信号曲线降门限电5外SNR>0 dB时应2PSK曲线门限电5
D．SNR相关性
分2ASK4ASK两数字调制信号计算SNR相关性4ASK信号具绝幅度信息（）代表子集A2ASK具绝幅度信息（）代表子集B
两种调制方式次仿真结果图44示图44出SNR>0 dB时应2ASK信号曲线降门限电025外SNR>0 dB时应4ASK曲线门限电025
E．SNR相关性
分2FSK4FSK两种数字调制信号计算SNR相关性4FSK信号具绝瞬时频率信息（）代表子集A2FSK具绝瞬时频率信息（）代表子集B
两种调制方式次仿真结果图45示图出SNR>7 dB时应2FSK信号曲线降门限电04外SNR>0dB时应4FSK曲线门限电04
图41SNR相关性
图42SNR相关性
图43SNR相关性
图44SNR相关性
图45SNR相关性
42数字调制信号仿真
根第二章中提取数字调制信号瞬时信息中设定参数10KHz 40KHz 1000字符秒频偏码速率相码元数目N10中载波频率取样频率符号速率图46～图411分出 信号瞬时特征图图中出数字调制信号瞬时信息存明显差异信号调制信息分瞬时幅度瞬时频率瞬时相位里体现
图46 2ASK信号瞬时特征图
图47 2FSK信号瞬时特征图
图48 2PSK信号瞬时特征图
图49 4ASK信号瞬时特征图
图410 4FSK信号瞬时特征图
图411 4PSK信号瞬时特征图
43仿真试验结果分析
系统Matlab65仿真环境中完成考虑2ASK2FSK2PSK4ASK4FSK4PSK六种数字调制类型仿真试验中假设载波步采调制信号载波频率150kHz采样频率1200kHz码元速率125k字符秒FSK信号频偏码速率相码元数N取64噪声采高斯白噪声里载波频率较低假设调制信号已中频变频处理码元数较少方便识正确率统计特征参数门限分取405709602504
试验考察信噪条件该算法正确识率调制类型进行量仿真仿真结果见表表知算法信噪10dB时均识正确率达98720dB达999
表1信噪条件种信号识率
SNR
2ASK
4ASK
2FSK
4FSK
2PSK
4PSK
均
10dB
982
991
995
998
976
983
987
20dB
100
100
100
100
996
998
999
22dB
100
100
100
993
983
100
996
图412显示SNR 六种数字调制信号方式识成功率情况图412 见 信噪SNR > 10 dB 时成功率90 SNR >15 dB 时2ASK4ASK 2FSK4FSK 成功率约95 PSK2 PSK4 识率稍低 SNR > 20dB 时 六种数字调制信号方式识率接100
图412信噪识成功率关系
表2出算法现识算法较中识准确度10dB信噪条件仿真结果种识算法详见文献[26]表2出算法已算法相：算法简单计算量识种类识准确率高
表2算法已识算法较结果
算法
准确度（）
识种类
计算量
优缺点
波变换
983
3
低信噪性较识种类限
星座图
95
5
较
算法直观求接收系统严格步
时频分布
94
8
识种类时频变换计算量
神网络
935
6
计算量实时性差
算法
987
6
识种类算法简单实时性
44结
文通反复实验 提出基判决理算法数字调制信号识流程 量实验基础出2ASK4ASK2FSK4FSK2PSK4PSK 六种数字调制信号佳判决门限 计算机软件仿真结果表明 该识算法够达较高成功率 良应性
致 谢
文付老师悉心指导完成付老师科研验丰富治学态度严谨文帮助致诚挚敬意谢意
时学关心宝贵资料积极态度感染着激励着衷心感谢父母感谢关心老师学
参考文献：
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[15] 张贤达现代信号处理（第二版）北京：清华学出版社2002附 录
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fc20000 载波频率
fs40000 采样速率
k2
code size15*round(k*fsfc) 信息码元长度
t55 信号长度
Ns256 采样点数
fd125 符号速率
ts1fs 采样周期
M64 码元数
ti1fd 码元间隔
Ntits
t [0 ts t0]
selectmenu(＇调制方式＇＇2ASK＇＇2FSK＇＇2PSK＇＇4ASK＇＇4FSK＇＇4PSK＇)
Switch select
Tzeros (6 50)
T (6 150) 1
end
SNR20 定义信噪单位DB
Sigpowmean (abs(y) ^2) power of input signal
noisefac10^ (SNR10)
noise randn (1 size(y 2))
noisenoise*(sqrt (sigpow*noisefac)sqrt (mean (noise^2))) 产生需高斯噪声
ynoisenoise + y 加噪信号
for n1150
mn*Ns
x (n1)*Ns
for ix+1m 提取信号段
y0 (i) ynoise(i)
end
Yfft(y0) 调制信号傅立叶变换
y1hilbert(y0) 实信号解析式
zabs(y0) 实信号瞬时幅度
phaseangle(y1) 实信号瞬时相位
add0 求Rmax
for ix+1m
addadd+z(i)
end
maaddNs 瞬时幅度均值
y2zma 幅度文献中an(i)
y3y21 化瞬时幅度
y4max(abs(y3))
y2ny3y4 文献中acn(i)
sfft(y2n)
Rabs(s)
Rmaxmax((R)Ns)^2 零中心化瞬时幅度谱密度值
Xcn0
Ycn0
for ix+1m
XcnXcn+y2n(i)*y2n(i)
YcnYcn+abs(y2n(i))
end
XcnavXcnNs
Ycnav(YcnNs)*(YcnNs)
deltaaasqrt(XcnavYcnav) 零中心化瞬时幅度绝值标准偏差
if phase(2+x)phase(1+x)>pi 修正相位序列
Ck(1+x)2*pi
elseif phase(1+x)phase(2+x)>pi
Ck(1+x)2*pi
else Ck(1+x)0
end
for ix+2m1
if phase(i+1)phase(i)>pi
Ck(i)Ck(i1)2*pi
elseif phase(i)phase(i+1)>pi
Ck(i)Ck(i1)+2*pi
else
Ck(i)Ck(i1)
end
if phase(m)>pi
Ck (m) Ck (m1)2*pi
else
if phase(m)>pi
Ck (m) Ck (m1) +2*pi
else
Ck(m)Ck(m1)
end
phase1phase+Ck 相位卷叠相位序列
phasenlphase12*pi*fc*ifs 非线性相位
at1 判决门限电
a0 求取零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差
b0
d0
c0
for ix+1m
If y2 (i)>at
cc+1
phase square(i)phasenl(i)*phasenl(i)
aa+phases quare(i)
phase abs(i)abs(phasenl(i))
bb+phaseabs(i)
dd+phasenl(i)
end
a1ac
b1(bc)*(bc)
d1(dc)*(dc)
deltaapsqrt(a1b1) 零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差
deltadpsqrt(a1d1) 零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差
freqN(i)phase1(i)phase1(i1)
for ix+1m
if i>at
cc+1
freqNsquare(i)freqN(i)*freqN(i)
aa+freqNsquare(i)
bb+freqN(i)
end
a1ac
b1 (bc) ^2
deltaafsqrt(a1b1) 零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差
end
if (Rmax>80)
if (deltaaa>02)
typemenu(＇输入信号＇＇2PSK信号＇)
else
typemenu(＇输入信号＇＇2ASK信号＇)
end
else
if (deltaaa<023)
typemenu(＇输入信号＇＇4ASK信号＇)
else
if (deltaap>50)
typemenu(＇输入信号＇＇4FSK信号＇)
else
if (Rmax>80)
typemenu(＇输入信号＇＇2FSK信号＇)
else
typemenu(＇输入信号＇＇4PSK信号＇)
end
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1引言 1
2信号调制类型算法 1
21研究背景 1
22般调制样式识程框架结构 2
23建立数学模型 3
24决策树基知识 5
3基决策理调制类型识 6
31数字调制信号模型 6
311幅度键控调制（ASK） 6
312相移键控调制(PSK) 7
313频移键控调制(FSK) 7
32调制信号动识 8
321特征参数集 8
322分类识 10
4仿真结果分析 13
41数字信号产生 13
42数字调制信号仿真 16
43仿真试验结果分析 18
44结 19
致 谢 19
参考文献： 20
附 录 21
1引言
通信信号调制方式动识信号分析领域中较新研究方应前景尤军事通信领域着电子抗技术研究断升温迫切需进行调制信号动识技术研究广泛应：信号确认干扰识线电侦听电子抗信号监测威胁分析等领域
目前已信号调制识方法分两类：基决策理方法基统计模式识方法基决策理方法需特征参数选择优门限特征参数提取进行信号识序会直接影响识率基统计模式识方法分成两部分特征提取分类器设计特征提取负责接收信号提取出表现调制特征参数分类器根已提取出特征信号划分相应类前者检验统计量计算复杂需先验信息判规简单者特征提取简单易计算判规复杂[1]
文针通信信号数字调制方式特点决策理基础提出种改进调制方式识算法进行软件仿真仿真结果表明：该算法仅识现代通信常种数字调制方式2ASK2PSK2FSK4ASK4PSK4FSK算法简单适合实时操作时具较抗噪声性较高识准确度
2信号调制类型算法
21研究背景
调制方式识介量检测信号完全解调间程量检测知道接收信号粗略中心频率带宽信号解调仅需知道精确中心频率带宽必须知道该信号采调制方式应调制参数调制方式识成功率赖识调制方式集合情况种先验信息集合中识调制方式较尤包含复杂调制方式时求精确中心频率带宽相简单识集合适放宽述条件
调制方式识系统般包括三部分接收机前端调制识器输出部分接收机前端完成信号检测频率变换调制识器识信号调制方式提取调制参数输出部分实现信号解调信息处理
年国外文献集中调制方式识算法研究文献[26]研究种调制方式识算法中文献[2]提出波变换算法利Haar波基信号进行波变换检测变换幅度否常数值判信号调制方式该算法低信噪环境性较识调制种类限文献[3]提出星座图识算法通提取信号星座图区分信号调制方式种方法较直观信号载波相位系统时间误差会星座图提取造成影响影响识准确度该方法求接收系统严格做步文献[4]采时频分布区分信号调制方式通 Margenau Hil1分布回模型幅度变化检测信号相位频率幅度变化情况信号进行分类文献[5]提出周期谱分析算法4种识算法求计算量较利实时计算文献[6]提出决策理算法算法简单够识较调制方式没考虑符号成形信号瞬时参数提取影响符合实际工程中情况文献[6]神网络识算法进行研究
22般调制样式识程框架结构
通信信号调制样式识方法然种样调制识问题实际种典型模式识问题般程图21示
图21 般调制样式识程结构框图
调制识程基框架包括三部分：信号预处理部分特征提取部分分类识部分信号预处理部分功续处理提供合适数特征提取部分输入信号序列中提取调制识信息分类识部分功判断信号调制类型属关系信号预处理务般包括：频率变频相正交分量分解载频估计载频分量消等信道发射源环境中信号预处理部分效隔离信号保证次信号进入续调制识环节特征提取部分数中提取信号时域特征变换域特征时域特征包括信号瞬时幅度瞬时相位瞬时频率直方图统计参数变换域特征包括功率谱谱相关函数时频分布统计参数变换域特征采FFT方法获取幅度相位频率等时域特征Hilbert 变换法相正交（IQ）分量法零检测法等获分类识部分选择确定合适判决规分类器结构采决策树结构分类器神网络结构分类器决策树分类器采级分类结构级结构根特征参数分辨出某类调制类型级结构根特征参数分辨出某类调制类型终种类型进行识种分类器结构相简单实时性需事先确定判决门限适应性差适合分类特征参数区分信号识神网络分类器具强模式识力够动适应环境变化较处理复杂非线性问题具较稳健性潜容错性获较高识率识前神网络训练需定时间计算量实时性差
效实现分类识必须原始输入数进行变换反映分类差特征特征提取选择非常重直接影响分类器设计性理想情况提取选择特征矢量应调制类型具明显差然实际中容易找具良分辨率特征受条件限制进行测量特征提取选择务复杂化特征提取选择信号调制识系统中首基问题分类识信号特征观测值分类中选择确定合适判决规分类器结构信号调制识系统中重容
23建立数学模型
许通信系统中数字调制技术模拟调制相数字调制许优点包括抗噪声力强容易种形式信息(声音数图)融合起安全性等现代通信中数字调制技术发挥模拟调制法拟作文接研究数字信号调制类型动识
现代通信中通信信号种类理说种通信信号正交调制方法实现图：
图22正交调制实现
根图22写出时域表达式
(21)
调制方法根调制方式先求出然两正交振相求实现程图示调制信号信息包含种调制信号数字域实现数字域实现时式进行数字化
(22)
采样频率角频率调制信号载波频率进行数字化时采样频率样里相滤波作提高数源采样速率调制信号采样速率载波采样速率致
文介绍调制识算法数特征三重参数提取瞬时幅度瞬时相位瞬时频率计算参数涉干数值问题取样频率选择微弱信号区相位卷叠线形相位分量数值微分调制识算法中必须知道载波频率某特征信号瞬时相位瞬时频率中提取
知道种调制形式信号均表示：
（23）
式中分信号幅度调制分量相位调制分量信号载频中心频率果正交分量表示原式改写：
（24）
中
（25）
实信号冗余度掉s(n)实信号根埃尔米特称性s(n)s*(n)知仅仅信号频谱半便信号全部信息容右半频谱代表实信号种表示称作解析表示解析表示数字处理需取样频率仅宽带实信号半需存储量样产生样品复值
实信号s(n)希尔伯特变换h(n)s(n)加击响应r(n)复增益G(f)正交滤波器结果
（26）
式中 （27）
正交滤波器复增益 (28)
利信号解析表示实信号右半频谱代表实信号s(n)加解析滤波器中便相应解析信号z(n)该滤波器分解成单位滤波器正交滤波器
（29）
解析信号z(n)表示
（210）
解析信号z(n)复函数解析信号频谱Z(f)
（211）
实信号s(n)解析表示推导复包络表示：
（212）
中采样角频率（210）式（212）式 表示成
(213)
信号瞬时幅度瞬时相位（210）式信号解析表示（213）式复包络表示计算瞬时幅度a(n)定义：
(214)
瞬时相位计算：
（215）
利相位差分计算瞬时频率：
（216）
述数学模型完成般调制样式识程中信号预处理（数字变频）瞬时特征提取
24决策树基知识
决策树称级分类器模式识中进行分类种效方法类峰分布问题种方法尤方便利树分类器复杂类分类问题转化干简单分类问题解决企图种算法决策规类 次分开采分级形式分类问题逐步解决决策树类似流程图树结构(图 23示)
图23般决策树结构
决策树组分类规图形描述定数记录树根叶组织树节点预测属性标识属性常常成划分属性数根属性条件划分节点输出边包含该节点划分属性谓词标识数记录必须准确满足输出边谓词进入节点关划分属性输出边谓词组合信息称节点划分标准没输出边节点称叶节点树中叶节点赖属性值标识
设计决策树时应解决面问题：
(1) 选择合适树结构合理安排树节点分支
(2) 确定非终止节点特征
(3) 非终止节点选择合适决策规
三问题解决完成决策树设计
3基决策理调制类型识
31数字调制信号模型
311幅度键控调制（ASK）
(1)2ASK信号
类调制中载波幅度二进制调制信号序列变化具体表示
(31)
中基带码元波形信源出二进制符号01 载波角频率码元周期
实现正交调制令
(32)
实现调制
功率谱密度表达式写
(33)
知信号带宽基带脉波形带宽2倍
(2)信号
进制幅度键控种取值载波幅度进行键控码元间隔发送种幅度载波信号M进制幅度调制信号表示：
(34)
式中： g(t)持续时间T矩形脉幅度值M种取值2ASK信号类似式(32)实现MASK调制
312相移键控调制(PSK)
(1)信号
方式键控载波相位基带脉序列规律改变数字调制方式信号形式般表示：
(35)
式中：基带码元波形信源取值1+1发送二进制符号 0时取1发送二进制符号1时取1载波角频率种调制方式正交实现信号十分相似
(2) M进制数字相位调制信号
进制相位调制中MPSK信号表示式：
(36)
式中：受信息控制相位参数
313频移键控调制(FSK)
信号符号0应载波角频率符号1应载波角频率已调波形矩形脉载波进行调频实现表达式：
(37)
式中取值01g(t)矩形脉反码T码元周期调制数序列形成矩形脉成两信号相加令
(38)
利式(31)式(32)实现正交调制
32调制信号动识
321特征参数集
数字调制方式识算法截获信号帧分割成干相邻信号段然采基判决理数字调制方式识算法进行判决包括两步：(1) 信号段识分类时提取特征适门限较(2) 信号帧识分类时应数逻辑规出关接收信号帧调制方式全局判决
节针六种数字调制信号提取五基瞬时信息特征参数零中心化瞬时幅度谱密度值零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差零中心化瞬时幅度绝值标准偏差零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差面特征参数进行具体分析数字调制信号中设定参数：载频采样频率码速率字符秒信号调制频偏码速率相码元数N100
（1）零中心化瞬时幅度谱密度值
式定义：
(39)
式中取样点数零中心化瞬时幅度式计算：
(310)
式中 瞬时幅度均值均值瞬时幅度进行化目消信道增益影响
区分2FSK4FSK(作子集)2ASK4ASK2PSK4PSK(作子集)2FSK4FSK信号具恒定变瞬时幅度化中心瞬时幅度零信号功率密度谱零说质包含幅度信息()然2ASK4ASK信号包含幅度信息（）外2PSK4PSK信号包含幅度信息频带限制幅度信息叠加相邻符号迁移处特征区分包含幅度信息信号（2ASK4ASK2PSK4PSK）包含幅度信息信号（2FSK4FSK）
（2）零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差
式定义：
(311)
式中判断弱信号幅度判决门限电全部取样数中属非弱信号值数零中心化处理瞬时相位非线性分量载波完全步：
(312)
式中 瞬时相位
区分2ASK4ASK2PSK信号（作子集）4PSK信号（作子集）2ASK4ASK信号质包含绝相位信息（)众周知DSB信号相似2PSK直接相位取值0中心准绝值常数（）包含绝相位信息（）然4PSK质具绝直接相位信息（）区分包含绝相位信息信号（4PSK）包含绝相位信息信号（2ASK4ASK2PSK）
（3）零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差
(313)
区者相位绝值标准偏差前者直接相位（非绝值相位）标准偏差区分2ASK4ASK信号（作子集）2PSK信号（作子集）2ASK4ASK包含直接相位信息（）2PSK信号具直接相位信息（）（瞬时相位取值0）区分包含直接相位信息信号（2PSK）包含直接相位信息信号（2ASK4ASK）
（4）零中心化瞬时幅度绝值标准偏差
式定义：
(314)
区分2ASK4ASK信号2ASK信号化中心瞬时幅度两电间变化值相等符号相反绝值常数2ASK信号具绝幅度信息（）然4ASK质具绝直接幅度信息（）区分2ASK4ASK信号
（5）零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差
式定义：
(315)
式中中数字信号符号速率信号瞬时频率
值注意化方法许种（1）瞬时频率值参考进行化信号MASK具零瞬时频率种方法合适（2）瞬时频率均值参考进行化果01数目相等信号MASKFSK具均值零瞬时频率种方法（3）意信号参数符号速率载波频率等参考进行化文选符号速率作参考进行化外数字调制中正确原发信息必须知道符号速率
区分2FSK4FSK信号2FSK信号化中心瞬时频率两电间变化值相等符号相反绝值常数2FSK信号具绝频率信息（）然4FSK质具绝直接频率信息（）区分2FSK4FSK信号
实现通信信号调制类型识算法化幅度门限外需确定五特征门限：
322分类识
（1）决策树识
采决策树识分类图31示采决策树识步骤：
①计算识信号零中心化瞬时幅度谱密度值门限较识信号分成两类：具幅度信息（）调制方式2ASK4ASK2PSK4PSK具幅度信息（）调制方式2FSK4FSK
②判类属（2FSK4FSK）信号计算识信号零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差门限较分成两类：具绝瞬时频率信息（）2FSKK具绝瞬时频率信息（）4FSK
③判类属（2ASK4ASK2PSK4PSK）信号计算识信号零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差门限较 分成两类：具绝相位信息（）调制方式4PSK 具绝相位信息（）调制方式2PSK2ASK4ASK
④判类属（2PSK2ASK4ASK）信号计算识信号零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差门限较分成两类：具直接相位信息（）2PSK具直接相位信息（）调制方式2ASK4ASK
⑤判类属（2ASK4ASK）信号计算识信号零中心化瞬时幅度绝值标准偏差门限较分成两类：具绝幅度信息（）2ASK具绝幅度信息（）4ASK
图31数字调制信号动识流程
(2)特征门限值确定
基决策理调制识算法特征参数区分两信号子集A B判决规信号特征值门限值时判子集中信号门限值时 判子集中信号选择佳门限值准面均概率（趋1）：
(316)
式中已知子集中信号条件门限判决子集正确概率已知子集中信号条件门限判决正确概率
4仿真结果分析
41数字信号产生
(1)高斯白噪声产生
产生出定信噪数字调制信号需信噪理想数字调制信号中加入高斯白噪声设数字调制信号幅度值高斯白噪声时间均功率定义信噪：
(41)
实际计算中代中信号序列采样点数设定根式高斯白噪声利面语句加入信号高斯白噪声：
(42)
中函数产生均值0方差1高斯白噪声
设未加噪声信号序列信噪信息序列：
(43)
（2）瞬时特征参数SNR相关性
A．SNR相关性
分2ASK2ASK2PSK4PSK2FSK4FSK六种数字调制信号计算SNR相关性然六种信号中2FSK4FSK两种信号包含幅度信息六种调制方式分成AB两子集子集A包括具幅度信息（）调制方式2ASK4ASK2PSK4PSK子集B包括具幅度信息（）调制方式2FSK4FSK
六种数字信号次仿真结果图41示图41出SNR9 dB时应2FSK4FSK信号曲线降门限电4外SNR>0dB时应调制方式曲线均门限电4
B．SNR相关性
分2ASK4ASK2PSK4PSK四种数字调制信号计算SNR相关性四种信号中2ASK4ASK2PSK三种信号包含绝相位信息四种调制方式分成AB两子集子集A 包括具绝相位信息（）调制方式4PSK子集B包括具绝相位信息（）调制方式2ASK4ASK2PSK
四种数字信号次仿真结果图42示图42出SNR 0dB时应2ASK4ASK2PSK曲线降门限电55外SNR>0dB时应4PSK信号曲线门限电55
C．SNR相关性
分2ASK4ASK2PSK三种数字调制信号计算SNR相关性三种信号中2ASK4ASK两种信号包含直接相位信息三种调制方式分成AB两子集子集A包括具直接相位信息（）2PSK信号子集B包括具直接相位信息（）调制方式2ASK4ASK
三种数字信号次仿真结果图43示图43出SNR>0dB时应2ASK4ASK信号曲线降门限电5外SNR>0 dB时应2PSK曲线门限电5
D．SNR相关性
分2ASK4ASK两数字调制信号计算SNR相关性4ASK信号具绝幅度信息（）代表子集A2ASK具绝幅度信息（）代表子集B
两种调制方式次仿真结果图44示图44出SNR>0 dB时应2ASK信号曲线降门限电025外SNR>0 dB时应4ASK曲线门限电025
E．SNR相关性
分2FSK4FSK两种数字调制信号计算SNR相关性4FSK信号具绝瞬时频率信息（）代表子集A2FSK具绝瞬时频率信息（）代表子集B
两种调制方式次仿真结果图45示图出SNR>7 dB时应2FSK信号曲线降门限电04外SNR>0dB时应4FSK曲线门限电04
图41SNR相关性
图42SNR相关性
图43SNR相关性
图44SNR相关性
图45SNR相关性
42数字调制信号仿真
根第二章中提取数字调制信号瞬时信息中设定参数10KHz 40KHz 1000字符秒频偏码速率相码元数目N10中载波频率取样频率符号速率图46～图411分出 信号瞬时特征图图中出数字调制信号瞬时信息存明显差异信号调制信息分瞬时幅度瞬时频率瞬时相位里体现
图46 2ASK信号瞬时特征图
图47 2FSK信号瞬时特征图
图48 2PSK信号瞬时特征图
图49 4ASK信号瞬时特征图
图410 4FSK信号瞬时特征图
图411 4PSK信号瞬时特征图
43仿真试验结果分析
系统Matlab65仿真环境中完成考虑2ASK2FSK2PSK4ASK4FSK4PSK六种数字调制类型仿真试验中假设载波步采调制信号载波频率150kHz采样频率1200kHz码元速率125k字符秒FSK信号频偏码速率相码元数N取64噪声采高斯白噪声里载波频率较低假设调制信号已中频变频处理码元数较少方便识正确率统计特征参数门限分取405709602504
试验考察信噪条件该算法正确识率调制类型进行量仿真仿真结果见表表知算法信噪10dB时均识正确率达98720dB达999
表1信噪条件种信号识率
SNR
2ASK
4ASK
2FSK
4FSK
2PSK
4PSK
均
10dB
982
991
995
998
976
983
987
20dB
100
100
100
100
996
998
999
22dB
100
100
100
993
983
100
996
图412显示SNR 六种数字调制信号方式识成功率情况图412 见 信噪SNR > 10 dB 时成功率90 SNR >15 dB 时2ASK4ASK 2FSK4FSK 成功率约95 PSK2 PSK4 识率稍低 SNR > 20dB 时 六种数字调制信号方式识率接100
图412信噪识成功率关系
表2出算法现识算法较中识准确度10dB信噪条件仿真结果种识算法详见文献[26]表2出算法已算法相：算法简单计算量识种类识准确率高
表2算法已识算法较结果
算法
准确度（）
识种类
计算量
优缺点
波变换
983
3
低信噪性较识种类限
星座图
95
5
较
算法直观求接收系统严格步
时频分布
94
8
识种类时频变换计算量
神网络
935
6
计算量实时性差
算法
987
6
识种类算法简单实时性
44结
文通反复实验 提出基判决理算法数字调制信号识流程 量实验基础出2ASK4ASK2FSK4FSK2PSK4PSK 六种数字调制信号佳判决门限 计算机软件仿真结果表明 该识算法够达较高成功率 良应性
致 谢
文付老师悉心指导完成付老师科研验丰富治学态度严谨文帮助致诚挚敬意谢意
时学关心宝贵资料积极态度感染着激励着衷心感谢父母感谢关心老师学
参考文献：
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[15] 张贤达现代信号处理（第二版）北京：清华学出版社2002附 录
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fc20000 载波频率
fs40000 采样速率
k2
code size15*round(k*fsfc) 信息码元长度
t55 信号长度
Ns256 采样点数
fd125 符号速率
ts1fs 采样周期
M64 码元数
ti1fd 码元间隔
Ntits
t [0 ts t0]
selectmenu(＇调制方式＇＇2ASK＇＇2FSK＇＇2PSK＇＇4ASK＇＇4FSK＇＇4PSK＇)
Switch select
Tzeros (6 50)
T (6 150) 1
end
SNR20 定义信噪单位DB
Sigpowmean (abs(y) ^2) power of input signal
noisefac10^ (SNR10)
noise randn (1 size(y 2))
noisenoise*(sqrt (sigpow*noisefac)sqrt (mean (noise^2))) 产生需高斯噪声
ynoisenoise + y 加噪信号
for n1150
mn*Ns
x (n1)*Ns
for ix+1m 提取信号段
y0 (i) ynoise(i)
end
Yfft(y0) 调制信号傅立叶变换
y1hilbert(y0) 实信号解析式
zabs(y0) 实信号瞬时幅度
phaseangle(y1) 实信号瞬时相位
add0 求Rmax
for ix+1m
addadd+z(i)
end
maaddNs 瞬时幅度均值
y2zma 幅度文献中an(i)
y3y21 化瞬时幅度
y4max(abs(y3))
y2ny3y4 文献中acn(i)
sfft(y2n)
Rabs(s)
Rmaxmax((R)Ns)^2 零中心化瞬时幅度谱密度值
Xcn0
Ycn0
for ix+1m
XcnXcn+y2n(i)*y2n(i)
YcnYcn+abs(y2n(i))
end
XcnavXcnNs
Ycnav(YcnNs)*(YcnNs)
deltaaasqrt(XcnavYcnav) 零中心化瞬时幅度绝值标准偏差
if phase(2+x)phase(1+x)>pi 修正相位序列
Ck(1+x)2*pi
elseif phase(1+x)phase(2+x)>pi
Ck(1+x)2*pi
else Ck(1+x)0
end
for ix+2m1
if phase(i+1)phase(i)>pi
Ck(i)Ck(i1)2*pi
elseif phase(i)phase(i+1)>pi
Ck(i)Ck(i1)+2*pi
else
Ck(i)Ck(i1)
end
if phase(m)>pi
Ck (m) Ck (m1)2*pi
else
if phase(m)>pi
Ck (m) Ck (m1) +2*pi
else
Ck(m)Ck(m1)
end
phase1phase+Ck 相位卷叠相位序列
phasenlphase12*pi*fc*ifs 非线性相位
at1 判决门限电
a0 求取零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差
b0
d0
c0
for ix+1m
If y2 (i)>at
cc+1
phase square(i)phasenl(i)*phasenl(i)
aa+phases quare(i)
phase abs(i)abs(phasenl(i))
bb+phaseabs(i)
dd+phasenl(i)
end
a1ac
b1(bc)*(bc)
d1(dc)*(dc)
deltaapsqrt(a1b1) 零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量绝值标准偏差
deltadpsqrt(a1d1) 零中心非弱信号段瞬时相位非线性分量标准偏差
freqN(i)phase1(i)phase1(i1)
for ix+1m
if i>at
cc+1
freqNsquare(i)freqN(i)*freqN(i)
aa+freqNsquare(i)
bb+freqN(i)
end
a1ac
b1 (bc) ^2
deltaafsqrt(a1b1) 零中心化非弱信号段瞬时频率绝值标准偏差
end
if (Rmax>80)
if (deltaaa>02)
typemenu(＇输入信号＇＇2PSK信号＇)
else
typemenu(＇输入信号＇＇2ASK信号＇)
end
else
if (deltaaa<023)
typemenu(＇输入信号＇＇4ASK信号＇)
else
if (deltaap>50)
typemenu(＇输入信号＇＇4FSK信号＇)
else
if (Rmax>80)
typemenu(＇输入信号＇＇2FSK信号＇)
else
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