通信信号制式识别系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非合作通信信号制式识别技术领域，更为具体地，涉及一种通信信号制式识别系统。
【背景技术】
[0002]通信的目的是通过信道快速有效、安全准确地传输信息。为了充分利用信道容量，延长信号的传输距离、减小各种噪声的干扰以及满足用户的不同需求，发射信号都是以不同的调制制式在不同的信道上进行传送的。随着电子技术的快速发展，以及用户对信息传输要求的不断提高，通信信号的调制制式经历了由模拟到数字，由简单到复杂的发展过程。
[0003]在卫星非协作通信里，接收机需要在先验知识缺乏或者无先验知识的条件下识别卫星通信信号的制式，获取相关调制参数，进而实现多种调制制式解调的高级通信设备。在这种高级卫星通信系统中，信号的制式识别有着十分重要的应用价值，当空间信道条件变化时，地面上的基站可以选择不同的调制方式来适应信道的变化。在这种条件下，具有通信信号制式自动识别的高级卫星通信系统就能够实时地对信号进行识别，获取相关调制参数，实现对信号的解调，进而实现可靠通信。
[0004]在传统的通信信号侦收中，调制识别通常采用的是训练有素的操作人员和专用设备相结合的方式，让多个不同调制制式的解调器对同一个观测信号进行解调，对所有的解调结果进行人工分析，如果某一个解调器的输出带有明显的可懂信息，则认为该解调器所采用的调制制式和观测信号的调制制式相一致，并记录解调输出结果供进一步分析。
[0005]上述方式结构庞大、复杂度高，工作效率和智能化都非常低。当可能的调制制式只有很少几种而且比较简单时，这种方式才具有一定的可行性。但随着无线通信技术，特别是数字通信技术的飞速发展，信号的调制制式变得越来越复杂，种类也越老越多，并且在调制之前一般都对信号进行信源加密和信道编码的处理，针对这些处理，上述方式就不再具有可行性。解决上述问题的技术途径，就是研制出能够自动识别通信信号的调制制式和调制参数的系统或方法。
[0006]目前，调制信号的自动识别还没有统一框架，采用的方法也是多种多样。现有的主要调制识别方法大致可以分为两大类:基于决策理论的最大似然假设检验方法和基于特征提取的统计模式识别方法。前者能够实现很好的识别效果，但是它需要较多的先验知识，具有庞大的运算量，不易满足信号实时性处理的要求。后者是从接收信号中提取事先选定的特征参数，按照某个判决准则进行模式识别分类。现在国内对调制信号的基于特征提取的统计模式识别方法主要分为:基于瞬时幅度、频率和相位特征的识别方法，基于小波变换特征的识别方法，基于星座图特征的识别方法，基于谱特征的识别方法，基于统计量特征的识别方法等。上述大部分算法在信噪比较低时，对信号的识别率低。
[0007]因此，亟需一种在信噪比较低的情况下识别率高且可在没有任何先验知识的条件下对常用通信信号进行识别的方案。【实用新型内容】
[0008]鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种通信信号制式识别系统，以解决现有信号识别方案对信号的识别率低，运算量大，需要较多的先验知识等问题。
[0009]本实用新型提供的通信信号制式识别系统，包括信号接收天线，用于接收通信信号；信号处理模块，与信号接收天线连接，用于对信号接收天线接收到的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号；模数转换模块，与信号处理模块连接，以对经信号处理模块处理后的中频信号进行滤波及数字化处理，并输出相应的数字量；FPGA制式识别模块，与模数转换模块连接，用于将数字量进行小波变换处理，并将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对通信信号分类识别。
[0010]此外，优选的结构是，信号处理模块包括:接收滤波器，用于对信号接收天线接收的通信信号进行滤波处理；LNA放大器，与接收滤波器相连，用于对经接收滤波器滤波后的通信信号进行低噪声放大处理；混频器，与LNA放大器相连，用于对经LNA放大器放大后的通信信号进行变频处理。
[0011]此外，优选的结构是，混频器包括:射频滤波器，用于衰减经LNA放大器处理后的通信信号中的高频干扰信号；第二低噪声放大器，与射频滤波器相连，用于对将射频滤波器处理后的通信信号进行低噪声放大处理；中频滤波器，分别与射频滤波器和第二低噪声放大器相连，以从经射频滤波器和第二低噪声放大器处理后的通信信号中获取中频信号。
[0012]此外，优选的结构是，模数转换模块包括:抗混叠滤波器，用于对信号处理模块输出的中频信号进行低通滤波处理；A/D芯片，与抗混叠滤波器相连，以将经抗混叠滤波器低通滤波处理后的中频信号转换为数字信号，并输出相应的数字量。
[0013]此外，优选的结构是，模数转换模块的A/D芯片的采样为欠采样，欠采样频率不大于 40MHz。
[0014]此外，优选的结构是，FPGA制式识别模块包括:幅值提取单元，用于存储模数转换模块输出的数字量，并通过离散小波变换提取通信信号的离散小波变换系数幅值；滤波器，用于对提取的离散小波变换系数幅值进行中值滤波处理；特征获取单元，用于根据滤波器进行中值滤波处理后的离散小波变换系数幅值获取通信信号的方差特征；比较单元，用于将特征获取单元获取的方差特征与预设阀值进行比较，并获取比较结果；分类识别单元，用于根据比较单元获取的比较结果对通信信号分类识别。
[0015]此外，优选的结构是，模数转换模块输出的采样被数据存储至幅值提取单元的ROM中；并且，ROM中的数字量通过第一比较电路与第一阀值进行比较，并获取第一比较结果，同时，通过第二比较电路与第二阀值进行比较，并获取第二比较结果；分类识别单元根据第一比较结果和第二比较结果，对通信信号进行分类识别。
[0016]此外，优选的结构是，第一比较电路对数字量依次进行离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与第一阀值进行比较，获取的第一比较结果输入分类识别单元；第二比较电路对数字量依次进行幅值归一化、离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与第二阀值进行比较，获取的第二比较结果输入分类识别单元。
[0017]此外，优选的结构是，离散小波变换为离散哈尔小波变换。
[0018]从上面的技术方案可知，本实用新型的通信信号制式识别系统，能够在没有任何先验知识的条件下对常用通信信号进行制式识别，在识别种类多、可靠性高的同时，可以实现对通信信号的实时处理，进而实现可靠通信。
【附图说明】
[0019]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
[0020]图1为根据本实用新型实施例的通信信号制式识别系统结构示意图；
[0021]图2为根据本实用新型实施例的模数转换模块的结构示意图；以及
[0022]图3为根据本实用新型实施例的FPGA制式识别模块结构示意图。
[0023]其中的附图标记包括:信号接收天线1、信号处理模块2、接受滤波器21、LNA放大器22、混频器23、射频滤波器231、中频滤波器232、模数转换模块3、抗混叠滤波器31、A/D芯片32、FPGA制式识别模块4、幅值提取单元41、中值滤波器42、特征获取单元43、分类识别单元44。
[0024]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0025]针对上述通信信号制式识别过程中存在的计算量大、识别率低等问题，本实用新型提供的通信信号制式识别系统，通过在FPGA硬件平台上利用FIR滤波器实时地检测通信信号的幅度、频率和相位的变化，并通过在分类识别单元上设定适当的阈值对通信信号进行分类，实现在不同信噪比的情况下快速地对通信信号进行识别，识别速度快，可靠性高。
[0026]为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，以下先简单介绍本实用新型中涉及的通信信号种类及其概念。
[0027]l)MFSK(multiple-frequency_shift keying 多元频移键控)信号，利用正弦载波的频率传输M元符号；具有稳定的包络，频带利用率低而抗噪性能好，适用于功率有限而频带充足的信道。
[0028]2)MQAM/QAM(Multiple Quadrature Amplitude Modulat1n，多进制正交幅度调制)信号，利用两路正交载波的多种幅度组合来携带信号符号。
[0029]3)MPSK (multiple phase shift keying，多元相移键控)信号，利用正弦载波的相位传输M元符号。
[0030]4) MASK (multiple amplitu