基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，该方法包括：通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；将预处理后的待识别信号与所述信号频谱模板库进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和频谱特征参数。本发明还提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别系统，包括模板构建单元、预处理单元及匹配单元。本发明能够通过频谱模板表征各种类的信号，并在保证信号识别准确性的基础上进一步简化了信号识别算法。
【专利说明】基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信【技术领域】，具体涉及基于无线电信号频谱特征模板的信号识 别方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的快速发展，可用频谱资源日益紧缺，与此同时，大量新型用频 系统不断投入使用也加剧了频谱资源的紧缺性。因此大量用频设备工作于相邻频段，易产 生相互干扰，使得无线网络电磁空间环境变得日益恶化。伴随着时代的进步，越来越多的特 种设备向着小型化发展，导致了大量用频设备集中于狭小区域，使得多种设备之间的干扰 频率大大增加。
[0003] 无线电信号识别技术被广泛应用于干扰源排查领域，可以使干扰排查变得更快 速。目前，无线电识别技术主要研宄方向是通过提取无线电信号特征（中心频率、带宽、码 率、调制方式等），利用模式识别的方法进行信号识别。现有研宄中的信号识别对象都是调 制信号，没有考虑到实际更为复杂的无线通信环境对信号产生的影响。如专利"一种信号识 别的方法"，利用各类信号功率谱的形态学包络构造了信号模板，模板表述复杂致使信号识 别过程在实现过程中比较繁琐，难以应用。
[0004] 因此，现有信号识别方法是将信号特征进行提取，根据不同信号特征一步一步地 排除信号最终得到信号识别结构，识别过程繁琐。且现有信号识别针对的均为调制信号，如 正交相移键控（QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK)信号、正交振幅调制（Quadrature AmplitudeModulation，QAM)信号等，并未考虑实际信号的其它编码、发送信息等的差异对 信号频谱造成的影响。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别 方法及系统，能够通过频谱模板表征各种类的信号，并在保证信号识别准确性的基础上进 一步简化信号识别算法。
[0006] 第一方面，本发明提供了一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，所 述方法包括：
[0007] 通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库；
[0008] 根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理；
[0009] 将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所 述待识别信号的类型和特征参数。
[0010] 优选地，所述通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库，包括：
[0011] 对多种无线电信号进行滤波、采样和变换，获得频域信号；
[0012] 采用领域平均法对所述频域信号进行平滑处理；
[0013] 对平滑处理后的信号进行量化变化，形成阶梯信号，得到信号模板。
[0014] 优选地，所述根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预 处理，包括：
[0015] 根据预设的带宽对待识别的信号进行滤波；
[0016] 对滤波后的信号进行平滑处理及量化变换，获得预处理后的阶梯信号。
[0017] 优选地，所述将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和 匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数，包括：
[0018] 获得所述待识别信号的中心频率与所述信号模板库中的各信号模板中心频率的 差值，若所述差值大于第一预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；
[0019] 若所述差值小于第一预设值，获得所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预 设带宽的差值，若所述差值大于第二预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹 配；
[0020] 若所述差值小于第二预设值，计算所述待识别信号与所述信号模板的综合偏差 值，若所述综合偏差值大于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配；
[0021] 若所述综合偏差值小于第三预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板匹 配，并获得所述待识别信号的类型和特征参数。
[0022] 优选地，所述综合偏差值为：
【权利要求】
1. 一种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别方法，其特征在于，所述方法包括： 通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库； 根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预处理； 将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待 识别信号的类型和特征参数。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过提取多种无线电信号的频谱特 征，构建信号模板库，包括： 对多种无线电信号进行滤波、采样和变换，获得频域信号； 采用领域平均法对所述频域信号进行平滑处理； 对平滑处理后的信号进行量化变化，形成阶梯信号，得到信号模板。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述信号模板库中信号模板的 表现形式，对待识别信号进行预处理，包括： 根据预设的带宽对待识别的信号进行滤波； 对滤波后的信号进行平滑处理及量化变换，获得预处理后的阶梯信号。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将预处理后的待识别信号与所述信 号模板库的信号模板进行比较和匹配，获得所述待识别信号的类型和特征参数，包括： 获得所述待识别信号的中屯、频率与所述信号模板库中的各信号模板中屯、频率的差值， 若所述差值大于第一预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配； 若所述差值小于第一预设值，获得所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽 的差值，若所述差值大于第二预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配； 若所述差值小于第二预设值，计算所述待识别信号与所述信号模板的综合偏差值，若 所述综合偏差值大于第S预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配； 若所述综合偏差值小于第S预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板匹配，并 获得所述待识别信号的类型和特征参数。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述综合偏差值为： r =油S (rl) + 油S (r2) + 油S (r3) 其中，r为所述综合偏差值，rl为待识别信号与信号模板的3地带宽内功率的差值与信 号模板的3地带宽内功率值的比，r2为待识别信号与信号模板的10地带宽内功率的差值 与信号模板的10地带宽内功率值的比，r3为待识别信号与信号模板在10地带宽内的功率 均方差与信号模板的10地带宽内功率值的比。
6. -种基于无线电信号频谱特征模板的信号识别系统，其特征在于，所述系统包括： 模板构建单元，用于通过提取多种无线电信号的频谱特征，构建信号模板库； 预处理单元，用于根据所述信号模板库中信号模板的表现形式，对待识别信号进行预 处理； 匹配单元，用于将预处理后的待识别信号与所述信号模板库的信号模板进行比较和匹 配，获得所述待识别信号的类型和特征参数。
7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模板构建单元，具体用于： 对多种无线电信号进行滤波、采样和变换，获得频域信号； 采用领域平均法对所述频域信号进行平滑处理； 对平滑处理后的信号进行量化变化，形成阶梯信号，得到信号模板。
8. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述预处理单元，具体用于： 根据预设的带宽对待识别的信号进行滤波； 对滤波后的信号进行平滑处理及量化变换，获得预处理后的阶梯信号。
9. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述匹配单元，具体用于： 获得所述待识别信号的中屯、频率与所述信号模板库中的各信号模板中屯、频率的差值， 若所述差值大于第一预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配； 若所述差值小于第一预设值，获得所述待识别信号预设带宽与所述信号模板预设带宽 的差值，若所述差值大于第二预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配； 若所述差值小于第二预设值，计算所述待识别信号与所述信号模板的综合偏差值，若 所述综合偏差值大于第S预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板不匹配； 若所述综合偏差值小于第S预设值，则判定所述待识别信号与所述信号模板匹配，并 获得所述待识别信号的类型和特征参数。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述综合偏差值为： r =油S (rl) + 油S (r2) + 油S (r3) 其中，r为所述综合偏差值，rl为待识别信号与信号模板的3地带宽内功率的差值与信 号模板的3地带宽内功率值的比，r2为待识别信号与信号模板的10地带宽内功率的差值 与信号模板的10地带宽内功率值的比，r3为待识别信号与信号模板在10地带宽内的功率 均方差与信号模板的10地带宽内功率值的比。
【文档编号】H04B17/391GK104468001SQ201410691034
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】张奇勋, 冯志勇, 王宝聪, 高超 申请人:北京邮电大学