一种信号调制方式识别方法、系统及装置与流程

本发明涉及信号处理，更具体的说是涉及一种信号调制方式识别方法、系统及装置。

背景技术：

1、信号监测和识别主要是针对规定频段内的通信频谱进行实时监测，获取其相关参数，并对调制方式进行识别，通过多个参数确定信号画像，监测是否为非法信号，以防非法用户对频谱的占用和干扰，达到保证合法通信正常进行的目的。在通信应用领域，监测识别系统大都由接收输入级（信号接收及下变频）、调制识别（调制方式分类）以及输出级（解调及信息提取）三部分组成，由此可以看出，调制方式识别是介于输入和输出之间的一个重要环节，其判断结果直接影响了解调及信息提取等后续步骤。fm调制作为模拟调制方式的一种，fsk调制作为数字调制方式的一种，均广泛应用于各种通信领域。比如，立体声广播采用了fm调制，dmr协议采用了4fsk调制方式。因此，对fm和fsk信号进行调制方式区分具有较高的现实意义。

2、现有技术中，fm和fsk信号的区分通常通过构造归一化零中心瞬时频率的四阶矩特征参数完成。但是，构造归一化零中心瞬时频率的四阶矩需要获得信号的码率，这就增加了一定的计算复杂度。另外需要设置一个适当的门限来区分fm和fsk信号，不适当的门限值也会带来调制方式识别成功率的下降。

3、另外，当前对fsk信号的调制阶数识别方案主要是通过数fsk信号的平方谱的极大值来实现，但该方法存在以下问题：

4、1、需要对信号进行平方谱及傅里叶变换运算，其具有较高的计算复杂度。

5、3、该方法收到调制指数的影响较大，在调制指数小于1时，fsk信号功率谱的谱峰个数与其调制阶数并非理想对应——2fsk出现2个谱峰，4fsk出现4个谱峰。而是出现相邻谱峰之间的相互叠加，从而造成统计谱峰估计的困难。虽然fsk信号经平方变换后调制指数加倍，但对于调制指数小于0.5的信号仍然无能为力。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明的目的在于提供一种信号调制方式识别方法、系统及装置，有效的提高了fm和fsk信号调制方式的识别效率，实现了在调制系数较小的情况下仍能较好的识别出fsk信号的阶数。

2、本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种信号调制方式识别方法，包括如下步骤：

3、s1：采集基带iq数据进行fm解调，并输出瞬时频率；

4、s2：根据瞬时频率估计信号码率，如果信号码率存在，则信号调制方式为fsk，否则信号调制方式为fm；

5、s3：根据瞬时频率的幅值，将其以从大到小的顺序分为64个区间，并计算每个区间的瞬时频率点数；

6、s4：根据每个区间的瞬时频率点数构造长度为64的点数序列，并设置该点数序列的门限值；

7、s5：根据点数序列的门限值确定极值个数，根据极值个数确定fsk信号的调制阶数。

8、进一步，所述步骤s1包括：

9、采集基带的i路数据和q路数据进行fm解调；

10、利用公式得到其瞬时频率；

11、其中，n = 1,……,ns，为同相分量，为正交分量，ns为采样点数。

12、进一步，所述步骤s2包括：

13、将瞬时频率f(n)的最小值记为min_freq ；

14、分别将每个瞬时频率f(n)减去min_freq，并将计算出的瞬时频率值置为正值，得到长度为ns-1的瞬时频率序列freq；

15、将瞬时频率序列freq按步长step进行求和计算，得到长度分别为(ns-1)/step的瞬时频率序列freq_temp；其中，step=1、2、3、4，瞬时频率序列freq_temp共计4组；

16、计算每组序列freq_temp的峰均比，并将峰均比最大的瞬时频率序列记为freq_temp0；

17、将freq_temp0的解调结果与其延迟分量相乘，得到相应的结果记为power_freq。

18、进一步，所述步骤s2还包括

19、对power_freq进行fft计算，并进行fftshift左右交换，得到对应的频谱fft_power_freq；

20、确定频谱fft_power_freq中的最大值记为max_fft_power_freq；

21、将max_fft_power_freq的0.5倍设为门限值，在max_fft_power_freq中筛选出大于门限值的序列，记为极大值序列peak_val。

22、进一步，所述步骤s2还包括：

23、将每个极大值的索引值进行差值运算，得到差值序列diff_peak_val；

24、如果差值序列diff_peak_val的值均相等，则信号调制方式为fm，否则信号调制方式为fsk。

25、进一步，所述步骤s3包括，

26、每个区间的瞬时频率点数序列count的计算过程具体如下：

27、temp_1=63×freq

28、temp_2=63×63×32768×freq

29、temp_3= fix(temp_2/max(temp_1))

30、count(fix(temp_3(n)/32768)+1) = count(fix(temp_3(n)/32768)+1)+1；

31、其中n = 1,……,length(temp_3)。

32、进一步，所述步骤s4包括：将瞬时频率点数序列count的最大值的0.5倍设置为门限值threshold。

33、进一步，所述步骤s5包括：

34、统计大于门限值threshold的调制信号点数序列count的个数count_peak；

35、如果count_peak<3，则调制方式为2fsk；

36、如果3<count_peak<6，则调制方式为4fsk；

37、如果count_peak>6，则调制方式为8fsk。

38、相应的，本发明还公开了一种信号调制识别系统，包括：

39、采集单元，配置用于采集基带iq数据进行fm解调，并输出瞬时频率；

40、调制方式识别单元，配置用于根据瞬时频率确定信号码率，如果信号码率存在，则已调信号为fsk信号，否则已调信号为fm信号；

41、点数序列计算单元，配置用于根据fsk信号的幅值，将其以从大到小的顺序分为64个区间，并计算每个区间的瞬时频率点数；

42、设置单元，配置用于根据每个区间的瞬时频率点数构造长度为64的点数序列，并设置瞬时频率点数序列的门限值；

43、调制阶数判定单元，配置用于根据点数序列的门限值确定调制信号点数序列的极值个数，根据极值个数确定fsk信号的调制阶数。

44、相应的，本发明公开了一种信号调制方式识别装置，包括：

45、存储器，用于存储信号调制方式识别程序；

46、处理器，用于执行所述信号调制方式识别程序时实现如上文任一项所述信号调制方式识别方法的步骤。

47、对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明公开了一种信号调制方式识别方法、系统及装置，包括：采集基带iq数据进行fm解调输出瞬时频率；估计信号码率，如果码率存在，则判决为fsk信号，否则为fm信号；将瞬时频率按照的幅值从大到小顺序分为64个区间；计算每个区间内调制信号点数，构造长度为64的点数序列；计算点数序列的极大值；根据极大值个数输出fsk信号的调制阶数。本发明仅需要四次fft运算，并且无需知道信号的先验知识，如载波频率，初始相位，符号速率等，即可实现信号调制方式的识别，有效的提高了fm和fsk信号调制方式的识别效率；并且实现了在调制系数较小的情况下仍能较好的识别出fsk信号的阶数。

48、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。