[發明專利]一種基于壓縮感知的星座圖相同信號的調制識別方法

在審

• 申請號: 202010133208.6
• 申請日: 2020-03-01
• 公開（公告）號: CN111277526A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 王伶;段正祥;張捷;汪躍先;楊欣;張兆林;謝堅;陶明亮;粟嘉;韓闖;宮延云
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04L27/00
• 分類號: H04L27/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于壓縮感知的星座圖相同信號的調制識別方法，通過對信號進行非均勻采樣與粗重構，再利用信號高次方譜的譜線數量特征，實現了信號的次奈奎斯特頻率采樣，同時實現了信號集{QPSK,OQPSK,π/4?DQPSK,8PSK}內的信號識別。本發明由于采用了對信號四次方譜進行壓縮感知的技術手段，不僅解決了QPSK信號和OQPSK信號之間識別，8PSK信號和π/4?DQPSK信號之間識別的技術難題，而且能夠有效降低采樣速率及采樣點數。

技術領域

本發明涉及信號處理領域，尤其是涉及星座圖的調制識別方法，適用于信號集{QPSK,OQPSK,π/4-DQPSK,8PSK}內的信號識別。

背景技術

隨著現在通信設備的增多，通信種類的增多，為了實現多體制信號的互通，信號的調制方式必不可少。調制識別是一項介于信號檢測與信號解調之間的一項關鍵技術，為了在擁擠的電磁頻譜環境中實現可靠、高效、智能的通信，在軟件無線電與認知無線電系統中，接收端需要對接收信號的調制方式、調制參數等信息進行估計，從而實現多種調制信號的智能接收解調。

當前的調制識別方式主要是基于提取特征進行識別的方法，提取特征主要有以下幾種：包含幅度、頻率和相位的瞬時特征，統計量特征及變換域特征等。目前比較有效的識別特征方法數字調制信號識別算法(DMRAs)，采用的就是瞬時包絡、相位和頻率等關鍵特征參數作為調制識別的特征，該算法計算速度快，分類效果明顯，工程上較易實現，但在某些星座圖相同的信號之間沒有相應的特征提取算法，如QPSK信號和OQPSK信號之間的識別，8PSK信號和π/4-DQPSK信號之間的識別。同時，這種方法依賴于大量的數據，在高速信號下，給數字模擬轉換器的采樣頻率與系統的存儲容量也帶來了巨大的壓力。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于壓縮感知的星座圖相同信號的調制識別方法。為了解決部分信號間無法識別與ADC采樣頻率高的問題，本發明通過對信號進行非均勻采樣與粗重構，再利用信號高次方譜的譜線數量特征，實現了信號的次奈奎斯特頻率采樣，同時實現了信號集{QPSK,OQPSK,π/4-DQPSK,8PSK}內的信號識別。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1：對信號進行非均勻采樣；

假設信號所需奈奎斯特采樣頻率為f_nyq，數字模擬轉換器的采樣頻率為f_ADC，得到采樣的壓縮比為非均勻采樣信號與奈奎斯特采樣信號的關系表示為y＝Ψr，其中y為M×1維壓縮采樣信號，r為N×1維奈奎斯特采樣信號，Ψ為M×N維觀測矩陣，Ψ表示為其中k_j∈[1,ω],ψ_ij∈Ψ，得到y[j]＝r[ω(j-1)+k_j]；

步驟2：由于QPSK信號、OQPSK信號和π/4-DQPSK為四相移調制，故對非均勻采樣信號進行四階非線性變換，得到y₄，y₄[j]＝(y[j])⁴，j＝0,1,...,M-1；

步驟3：對非均勻采樣信號的四階非線性變換進行粗重構得到四次方譜u，粗重構方法為u＝ΦΨ^Hy₄，其中u為N×1維重構的四次方譜，Φ為N×N維傅里葉變換基，即對Ψ^Hy₄做傅里葉變換；信號的四次方譜由四階非線性變換后的信號進行傅里葉變換得到，即其中表示傅

表示傅里葉變換；

步驟4：找出信號四次方譜u最大的3個譜峰所在位置，記作F_max＝{f_m1,f_m2,f_m3}，其中|u(f_m1)|≥|u(f_m2)|≥|u(f_m3)|；