基于特征参数估计的数字调制方式自动识别技术研究及实现

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作为介于信号检测和信号解调之间的一项技术,信号调制识别技术在无线通信领域发挥着重要的作用。信号传递过程中,只有识别出信号的调制样式,信号接收端才能正确地接收到所发送的信息。在调制信号的自动识别技术没有应用于工程前,都是一些经过专业培训过的人员对接收信号的频谱变化,时域波形及典型特征等信息进行判断,这种人工方法不仅成本大而且识别率低,因此对信号调制方式自动识别技术的研究是非常有意义的。在对信号识别技术研究中,很多研究只对信号识别算法进行理论上的分析以及仿真,没有基于工程实现去设计实现该算法。本文主要从设计理论、软件仿真以及硬件平台实现三个方面对无线电信号监测领域的调制方式自动识别技术展开研究。首先,本文通过MATLAB软件进行理论仿真,选取信号的瞬时特征参数、高阶累积量参数和谱相关函数参数作为重点研究。实现了通过瞬时特征参数、谱相关函数参数以及高阶累积量参数对各调制信号的识别仿真,根据各特征参数仿真结果设置了对应的分类器进行识别率分析,并基于硬件实现对于三种特征参数进行分析,选取了最为合适的特征参数进行硬件实现;其次,本文根据所设计的识别参数及识别算法流程,搭建所需的数字信号硬件处理平台。根据信号处理单元的功能需求,对硬件处理平台进行了总体设计,包括核心器件选型、硬件平台架构以及整体方案规划;最后,根据所设计的算法实现流程编写信号调制方式识别算法相关代码,代码主要包括对信号采集单元以及时钟单元设置的代码、数字信号处理单元的代码以及处理后数据上传至上位机所需的代码,然后在硬件平台上对算法功能进行测试,完成数字信号硬件处理平台对于射频信号的采集与处理。本文以算法仿真为基础,首先论证了信号调制识别算法的可行性,并通过对比分析选取了三种方法中识别种类最多、识别率最高的特征参数进行硬件实现;然后,搭建了硬件实现平台,利用硬件平台对实际工程情况进行模拟,实现了对2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、2PSK、4PSK、16QAM、32QAM以及64QAM九种常用的调制信号进行识别。最终,所选取的特征参数在信噪比在0d B到20d B下识别率高于95%,XCVU13P-2FLGA2577I芯片中除去高速串行收发器其余资源占用率低于30%,数字信号算法处理系统静态功耗低于2W,动态功耗低于3W。
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