典型的调制方式自动识别器包括三个部分，即数据预处理模块、特征提取模块 与分类器。数据预处理模块为后续模块提供合适的数据。预处理的任务一般包括： 信号下变频、同相和正交分量分解、载频估计等。特征识别模块从数据中提取信号 的时域特征与变换域特征。时域特征包括信号的瞬时幅度、瞬时相位和瞬时频率的 直方图或统计参数；交换域特征主要包括信号的频谱特性等。分类器根据特征判断 信号的调制方式。
围，而且工作效率更高，对操作员的专业要求也同时降低。
１．２发展概况
１９６９年４月，Ｃ．Ｓ．Ｗａｖｅｒ等四名作者在斯坦福大学技术报告上发表了第一篇研 究调制方式自动识别的论文《采用模式识别技术实现调制类型的自动分类》。此后， 不断有研究调制识别器的文献出现。尽管这些调制识别器采用了各种不同的算法， 但还是可以被概括到一个统一的框架。
ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ’ｓ ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｔｏ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅ ｔｈｅ ａｎａｌｏｇｕｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｎａｌｏｇｕｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｒ ｕｔｉＬｉｚｅｄ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｈａｔ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｄｅｃｉＳｉｏｎ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｂｙ
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在早期的通信情报系统中，采用手动调制方式识别，即依靠操作员解释测量到
的参数，判断信号源。操作员一般通过以下信息进行判断：中频时域波形、信号频
谱、瞬时幅度、瞬时频率和信号的声音。其中，中频时域波形可用来判断有无信号，
是否有明显的幅度调制。信号的频谱分析可以确定信号是否有载波分量，频谱是否
ｔｏ ｅｑｕａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｓｉｇｎａｌｓ ｆｉｒｓｔｌｙ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｕｓｅｄ ｃａｎ ｂｅ ｆｉｇｕｒｅｄ ｏｕｔ
ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｂｕｉｌｔ ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ。Ｓｏｍｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ
频）以对应不同的频段。不同的一中频信号再经过中频变换模块变换为统一的二中
频信号。二中频信号的频率是固定的，中心频率为．厶，带宽为风。二中频信号放大
到足够电平后，送到高速Ａ／Ｄ进行采样数字化，得到与信号带宽相适应的正交低速率数字信号，便
于后续的ＤＳＰ进行信号特征的提取与分析识别和参数测量。本文利用以上方式分析
对称。熟练的操作员可以通过耳机输出的音调变化分辨信号频率，调整示波器的扫
描速率。手动调制方式识别需要有经验的操作员，一般可以成功识别持续时间较长、
码元速率较低的幅度键控（ＡＳＫ）信号和频移键控（ＦＳＫ）信号。对于ＦＳＫ信号，
还要求较大的调制指数。手动调制方式识别无法处理需要相干信号处理的相移键控
（ＰｓＫ）信号。采用自动调制方式识别不仅可以提高识别的准确性，增大识别的范
南京理工大学 硕士学位论文 通信信号的特征分析、自动识别与参数提取 姓名：宋辉 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王建新
20030301
倾Ｉ‘论义
通信佰０的特征分析、自动识别‘，参数摊取
摘要
通信信号调制类型的自动识别广泛应用于信号确认、干扰辨识、无线电侦听、电 子对抗和信号监测等领域。本文提出基于决策论与星座图的综合调制识别器，使用信 号的峰度区分调制类型是模拟调制还是数字调制。对于模拟调制方式，基于决策论的 算法可以识别调幅、调频、单边带和双边带等调制类型。对于数字调制方式，本文首 先采用基于二阶统计量的信道盲均衡算法对接收信号进行均衡，再利用信号星座图的 形状判别具体的调制类型。部分调制参数如载波频率、符号速率在识别之前获得，在 识别完成之后可以进一步估计调制指数、调制频偏、信号带宽等其余参数。本文的模 拟调制识别算法具有运算量小的特点，而数字调制识别算法具有较好的扩展性。
常见的分类器算法包括统计模式识别方法【２１】【２２】、决策论方法【１ｑｆｌ９１１２０］与人工神 经网络方法【ｌ ７１１２０１ ｏ通信信号的调制方式识别是一个典型的模式识剔问题。模式识别 方法主要由直方图构造特征向量，用线性分类器判别信号的调制方式。决策论方法 是用概率和符合假设检验的观点研究调制识别问题。文献【１８】【１９】提出的简化决策论 方法在保证一定的识别成功率的基础上，降低了运算量。而神经网络具有模拟人类 大脑识别能力的优势，因此是一种很有前途的方法。
最近的相关文献【９ｌ更多地考虑在实际的无线电环境，如多径衰落条件下的识别。 同时，利用通信信号的循环相关性１３０１１３“，众多学者也提出相应的调制方式识别算法
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１１３］［１６】【”）【４０】，但是这类算法普遍存在计算量较大的问题。小波分析是近来的研究热点，
本文研究的调制识别模块主要用于电子侦察，它可以对目标信号进行分析识 别、特征提取和参数测量。只要更换处理模块，也适用于合作无线电信号的分析。 通常合作无线电信号具有更多的先验信息，如载频、带宽固定且己知，故识别的难 度相对较低。在本文的后续章节中，未作特殊说明的，均为非合作通信信号的识别。
接收机由于覆盖了几乎整个无线电频段（通信频段），采用射频直接采样来对 射频信号进行数字化在目前的技术条件下是不现实的，必须借助模拟处理技术把宽 带射频信号变换为适合于Ａ／Ｄ采样的中频信号，然后进行采样数字化。
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ａｎａｌｏｇｕｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｄｉｇｉｔａｌ
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ，ｓｏｆｔ ｒａｄｉｏ
．Ｉｆ．
倾Ｉ－论文
ｄｅｖｉａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎａｌ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ａｆｔｅｒ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｎａｌｏｇｕｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ ｈａｓ ｌｅｓｓ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｉｎｇ
关键词：通信、调制方式识别、模拟调制、数字调制、决策论、软件无线电
一Ｉ一
坝Ｉｊ论文
通信ｆ青峙的特征分析、自动识别与参数提取
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｏｕｒｃｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｒａｄｉｏ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ，ｅｔｃ．Ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｔｈｅｏｒｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ
同样已经应用于调制方式的自动识别‘”】，它具有显微镜效应，是傅立叶变换等常见 的时频分析法不具有的特性，但是它的实用化还需要大量的工作。
１．３调制方式识别的总体结构
１９９２年，Ｊｏｅ Ｍｉｔｏｌａ［４Ｊ首次提出软件无线电（ｓｏｆｔｗａｒｅ ｒａｄｉｏ）的概念，其中心思 想是：构造一个具有开放性、标准性、模块化的通用硬件平台，将各种功能，如工 作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成，并使宽 带Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换器尽可能靠近天线，以研制出具有高速灵活性、开放性的新一代 无线通信系统。
ｃａｒｒｉｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｙｍｂｏｌ ｒａｔｅ，ｃａｎ ｂｅ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ｐｒｉｏｒ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆ
ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ．Ｓｕｃｈ ｏｔｈｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｓ ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ，ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
图１．３．１电子侦察接收机结构
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如图１．３．１所示，Ａ／Ｄ之前的分频段天线、模拟前端电路、模拟中频变换电路
都是为适应宽频段的要求而设置的模拟信号处理环节。在Ｏ．１Ｍ～１０Ｇ如此宽的频段
用…个通道来实现显然是非常困难的，所以模拟处理环节使用了多通道（多个一中
调制方式识别系统一般包括三个部分，即接收机前端、调制识别器和输出部分。 接收机前端完成信号检测和频率变换。调制识别器识别信号的调制方式，并提取调 制参数。输出部分实现信号的解调的信息处理。
调制方式识别是基于软件无线电的通信系统或者通信对抗应用的关键环节。首 先，只有正确地估计信号调制方式和参数，才能正确地解调。其次，了解调制方式 和参数有助于信号证实和确定合适的干扰波形。
ｔｈｉｓ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｒ ｃａｎ ｂｅ ＡＭ，ＤＳＢ，ＳＳＢ，ＶＳＢ，ＦＭ．Ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅＬ ｔｈｅ
ｂｌｉｎｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｅｃｏｎｄ－Ｏｒｄｅｒ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ
证。
本章首先介绍了调制方式识别技术的研究背景。第二节在１９８４－－２００２年间公开 发表的大量相关论文的基础上，综述调筋识别算法的发展概况。第三节介绍本文研 究所采用的总体结构。第四节说明本文的特点和以下内容的组织。第五节总结本章