复杂电磁环境下的信号分选与识别关键技术研究与实现

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在通信行业迅速发展的今天,无线数字信号的体制不断更新,各种不同的调制方式也不断产生,通信环境变得越发纷繁复杂。无线频谱检测和侦听面临多种复杂信号的叠加和交织,如何高效地进行复杂电磁环境下的各种不同调制类型的无线数字信号的自动识别成为研究热点。在无线电频谱监测和侦听环境中充斥着各种通信信号、雷达信号、救生信号等等。在空间中不同类型的信号相互干扰,因此,复杂电磁环境下的无线数字调制信号的自动识别无论在民用还是军用都十分普遍。在无线数字信号的调制中,应用较为广泛的有MASK(M-Ary Amplitude Shift Keying)、MFSK(M-Ary Frequency-Shift Keying)、MPSK(M-ary Phase Shift Keying)、MQAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation)调制。因此这四种类型信号的分选识别是本文的重点。本文对各种数字调制算法进行了研究与仿真,联合多种算法并通过Simulink以及FPGA实现了能够识别四种信号的算法。本文主要分为如下四个部分:首先阐述了无线频谱检测和无线侦听的关键技术发展,叙述了信号分选识别解调的整个过程,阐述了信号预处理的基本内容以及无线数字信号识别的研究现状。指出如今的无线数字信号识别主要分为基于模式识别、基于决策论以及基于深度学习三大类。其次,研究分析目前已有的各种有关调制识别的基本方法,其中包括:基于信号时域特征参数提取的算法、基于信号幅度矩的算法、基于信号小波变换的算法,基于信号高阶累积量的MPSK信号识别算法以及基于最大似然估计的算法、对各种方法进行仿真。对信号的仿真结果进行比较,分析目前各种方法的优缺点。然后,论文提出了取长补短整合高阶累积量、时域特征参数以及幅度矩的算法,共同对无线数字信号进行识别的算法。验证算法的理论可行性并使用Simulink对算法进行实现仿真实验。最终得到仿真结果能够对2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、2PSK、4PSK、16QAM、64QAM这八种不同调制类型信号进行有效识别。使用FPGA对算法进行实现,搭建实验系统。最后使用FPGA无线数字信号分选识别系统对八种不同类型的调制信号进行识别测试。得出测试结果并验证结论。
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