一种混叠数字信号识别方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信中的信号识别技术领域，特别涉及一种混叠数字信号识别方 法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信的快速发展，通信体制发生了翻天覆地的变化，准确识别出通信信 号的调制方式逐渐成为信号分析处理的一个重要研究方向。作为通信系统中未知信号解调 的一项中间过程，调制方式识别对于民用和军用系统都有着极其重要的意义，如在民用中 可以监测无线频谱的非法利用，在军用中可以应用于电子对抗和通信对战。以往的信号调 制方式识别方法多是针对单一的信号，而随着通信系统的日益复杂多样，混叠数字信号的 调制方式识别也成为了一项亟需解决的问题。
[0003] 现有的信号识别算法主要有两大类:基于似然的算法和基于统计量的算法。基于 似然的算法和基于统计量的算法各有自己的优缺点，如基于似然的算法能够提供最优的性 能，但是计算复杂度比较高;基于统计量的算法复杂度比较低，但是性能却有所下降。这两 种识别方法主要假设只有一个信号源，也就是对单信号进行识别。而对于混叠数字信号，这 两种识别方法会出现很大的误差同时多个信号往往被误认成为一种信号。
[0004] 也就是说，现有的数字信号识别方案，主要针对的是单信号，如果用来识别混叠数 字信号，由于无法对混叠信号进行分离，因此识别的性能往往不能达到理想的效果，导致无 法识别出混叠信号的调制方式。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供一种混叠数字信号识别方法和装置，以实现混叠数 字信号的分离，识别出混叠数字信号的调制方式，从而提高混叠数字信号的识别性能。
[0006] 为达到上述目的，本发明实施例提供了一种混叠数字信号识别方法，预先对不同 制式的标准信号计算二阶、四阶和六阶累积量，根据累积量计算结果计算获得每种制式的 标准信号特征值并存储;识别过程包括步骤：
[0007] 从N个接收天线接收混叠信号矩阵^化]，1 = [0"-1]々=[0，1(-1]，其中1(为检测 的总的符号数；
[0008] 根据混叠信号矩阵，使用自然梯度ICA算法计算得到分离矩阵Wnn;
[0009] 用获得的分离矩阵对混叠信号矩阵进行计算，获得源信号最终估计值矩阵71化] =wri[k]，源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量为被分离出的源信号；
[0010] 根据源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量，计算每个不为零的分量的二 阶、四阶和六阶累积量，并用累积量计算结果计算获得每个不为零的分量的特征值；
[0011] 根据源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量的特征值和每种制式的标准信 号特征值确定每个被分离出的源信号的调制方式。
[0012] 具体的，所述根据混叠信号矩阵，使用自然梯度ICA算法计算得到分离矩阵Wnn，具 体包括：
[0013] S21，将分离矩阵Wnn初始化为单位矩阵Inn，并且令k= 1;
[0014] S22,根据混叠信号矩阵，用分离矩阵计算源信号估计值矩阵71化]=1^[?;
[0015] S23,根据源信号估计值矩阵和分离矩阵，计算自然梯度增量A W(k);
[0016] 324，根据自然梯度增量更新分离矩阵1仏+1)=1(1〇+八1(1〇，并且将1^的值加1;
[0017] S25,判断k的值加1后是否大于K，如果是，将更新后的分离矩阵作为计算后的分离 矩阵;否则，将更新后的分离矩阵作为初始分离矩阵，进行S22。
[0018] 具体的，所述自然梯度增量根据以下公式计算：
[0019] AW(k) = A[I - ^/>( v.L/cj)(\W(k)：
[0020] 9(：)mmm^f(ym)=wm+yXki\\yXkf, a为不小于〇的任意值。
[0021] 具体的，所述预先对不同制式的标准信号计算二阶、四阶和六阶累积量，并根据累 积量计算结果计算获得每种制式的标准信号特征值，具体包括：
[0022] 每种制式的标准信号特征值根据以下公式计算：
，其中y[k]为待计算的标准信号；
[0024]其中，标准信号的二阶、四阶和六阶累积量分别根据以下公式计算：
[0025] C, =￡'〇.r[^]|:：H^〇^])i：,
[0026] 4 = E(\ y[k] I4)-! E{y[kf} \2 -2(?(i y{k] |2))2, C, = E(\ v[/v] r')-9￡(i y\k] |4)￡(| r[/;] r：|7c]\y[/v])￡( v[^]:)
[0027] -3￡(/[A1 v[A]; )^(/[A1：) - \SE(y[kf) E(y[kf )￡(| v{A:] |:) -12( E(\ y[k] ?))；；
[0028] 其中，之t、d42和亡63分别表示二阶、四阶和六阶累积量，E( ?)为求期望符号，| ? 为取模符号，*为共辄符号；
[0029] 所述根据源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量，计算每个不为零的分量的 二阶、四阶和六阶累积量，并用累积量计算结果计算获得每个不为零的分量的特征值，具体 包括：
[0030] 源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量的特征值根据以下公式计算：
，其中yi[k]为待计算的任一分量；
[0032]其中，每个不为零的分量的二阶、四阶和六阶累积量分别根据以下公式计算：
[0033] C:丨=f(|.r,[/vf )_|￡(.y,.[人])f，
[0034] C42 = ￡(!.1-/^1|"1) -|￡(>^12)|' -2(￡：〇^1?))2， Ce = E(\yi [kf) - 9/f (!)?,. [k]； )/f(| v,. [kf) - [kf y; [k ]V(>'; [/：]：)
[0035] -3E(yl [A-1v; [kf )E(y:： |^]2) - 18￡(.v;f [kf )/：( v, [^]2 )Zr(] v,. [kf)- 12{E(y: [k f )f ,
[0036] 具体的，所述根据源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量的特征值和每种制 式的标准信号特征值确定每个被分离出的源信号的调制方式，具体包括：
[0037] 每个被分离出的源信号的调制方式根据以下公式确定：
[0039] 其中，名为每个被分离出的源信号的调制方式，q为NMd个不同制式的标准信号组 成的集合，y 1>q为源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量的特征值，arg(min卜| )表 示取最近的距离。
[0040] 为达到上述目的，本发明实施例还公开了一种混叠数字信号识别装置，包括:标准 信号特征值计算存储单元、混叠信号接收单元、源信号最终估计值计算单元、源信号最终估 计值特征值计算单元和源信号调制方式确定单元，其中：
[0041] 标准信号特征值计算存储单元，用于预先对不同制式的标准信号计算二阶、四阶 和六阶累积量，根据累积量计算结果计算获得每种制式的标准信号特征值并存储；
[0042] 混叠信号接收单元，用于从N个接收天线接收混叠信号矩阵ri[k]，i = [0，N-l] ;k =[0小-1]，其中1(为检测的总的符号数；
[0043] 分离矩阵计算单元，用于根据混叠信号矩阵，使用自然梯度ICA算法计算得到分离 矩阵Wnn;
[0044] 源信号最终估计值计算单元，用于用获得的分离矩阵对混叠信号矩阵进行计算， 获得源信号最终估计值矩阵yi[k] =wri[k]，源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量为 被分离出的源信号；
[0045] 源信号最终估计值特征值计算单元，用于根据源信号最终估计值矩阵中每个不为 零的分量，计算每个不为零的分量的二阶、四阶和六阶累积量，并用累积量计算结果计算获 得每个不为零的分量的特征值；
[0046] 源信号调制方式确定单元，用于根据源信号最终估计值矩阵中每个不为零的分量 的特征值和所述标准信号特征值计算存储单元中存储的每种制式的标准信号特征值确定 每个被分离出的源信号的调制方式。
[0047] 具体的，所述分离矩阵计算单元，包括：
[0048]分离矩阵初始化子单元，用于将分离矩阵Wnn初始化为单位矩阵Inn，并且令k=l;
[0049] 源信号估计值矩阵计算子单元，用于根据混叠信号矩阵，用分离矩阵计算源信号 估计值矩阵yi[k]=Wri[k];
[0050] 自然梯度增量计算子单元，用于根据源信号估计值矩阵和分离矩阵，计算自然梯 度增量AW(k);
[0051] 分离矩阵更新子单元，用于根据自然梯度增量更新分离矩阵W(k+1) =W(k)+ A w (k)，并且将k的值加1;
[0052] 判断子单元，用于判断k的值加1后是否大于K，如果是，将更新后的分离矩阵作为 计算后的分离矩阵;否则，将更新后的分离矩阵作为初始分离矩阵，触发所述源信号估计值 矩阵计算子单元。
[0053] 具体的，所述自然梯度增量计算子单元根据以下公式计算自然梯度增量：
[0054] AIV(k) = / - (p{y, [A ])(.v,. [A ]);,