《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種PSK/QAM數(shù)字調(diào)制方式識(shí)別方法
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2013年第11期
楊 敏1, 王金庭2, 朱 靜3
1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 機(jī)電學(xué)院，湖北，武漢，430074； 2. 湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院 電子系，湖北，武漢，430502； 3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北，武漢，430074
摘要： 通信信號(hào)的調(diào)制方式識(shí)別是信號(hào)處理領(lǐng)域的重要組成部分。針對(duì)衛(wèi)星信道中常用的幾種數(shù)字調(diào)相信號(hào)，提出了一種基于高階累積量和星座圖的調(diào)制方式識(shí)別算法。仿真結(jié)果表明，所研究的調(diào)制方式識(shí)別算法是可行的、有效的，而且具有良好的性能。
中圖分類號(hào)： TN911.3
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
文章編號(hào)： 0258-7998(2013)11-0111-03
A new algorithm for recognition of PSK/QAM modulation signals
Yang Min1，Wang Jinting2，Zhu Jing3
1. Faculty of Mechanical and Electronic Information, China University of Geosciences,Wuhan 430074, China; 2. Hubei University of Economics Electronic engineering department, Wuhan 430205, China; 3. Department of Computer Science, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
Abstract： Modulation type recognition of communication signals is an important part in the field of intercepted signal processing. In this paper, a new algorithm based on high-order cumulants and constellation diagram is proposed to recognize several digital modulated signals used in satellite channel. Emulation indicates that the algorithm studied in this paper is feasible and effective and the performance of the algorithms is good.
Key words : modulation type identification; high-order cumulants; constellation diagram

     近年來(lái)，在無(wú)線廣播、衛(wèi)星通信、蜂窩移動(dòng)通信等無(wú)線通信領(lǐng)域中，PSK和QAM兩類調(diào)制方式得到了廣泛應(yīng)用。這兩大類調(diào)制方式都是用不同的相位或聯(lián)合相位及幅度來(lái)表示不同的符號(hào)，而星座圖可以反映信號(hào)的相位和幅度特征,可用于信號(hào)分類[1]。Mobasseri[2-3]提出利用信號(hào)星座圖形狀作為判決的標(biāo)志，該算法擴(kuò)展性好，但是聚類計(jì)算復(fù)雜。Swami[4]、Hsiao-Chun[5]、Orlic[6-7]和田上成[8]等研究了高階累積量值的調(diào)制識(shí)別方法，這些研究表明，高階累積量相對(duì)于高階矩具有抑制高斯噪聲優(yōu)點(diǎn)，適合用于信號(hào)調(diào)制類型的分類，但對(duì)于星座圖相同的子類，用高階累積量無(wú)法將其分類。

　本文首先基于星座圖對(duì)BPSK、QPSK、OQPSK、UQPSK、π/4-QPSK、8PSK、方形16QAM、星形16QAM、16APSK、32APSK等信號(hào)的星座特征進(jìn)行分析，然后給出基于高階累積量以及信號(hào)差分后的高階累積量進(jìn)行信號(hào)調(diào)制識(shí)別的特征值構(gòu)造方法，最后給出算法流程，并分析仿真結(jié)果。
1 常用數(shù)字相位調(diào)制信號(hào)及其星座圖
    MPSK信號(hào)的星座圖為單位圓上均勻分布的M個(gè)點(diǎn)。OQPSK是QPSK的一種改進(jìn)形式，其正交支路碼元與同相支路碼比在時(shí)間上偏移了一個(gè)比特間隔Tb。兩信號(hào)的星座圖完全一樣，但差分后，QPSK信號(hào)星座圖有9種位置點(diǎn)， 而OQPSK信號(hào)星座圖只有5種位置點(diǎn)（如圖1所示)。


    方形16QAM信號(hào)的星座圖位置點(diǎn)的分布成方形，星形16QAM星座圖的位置點(diǎn)分布成星形。星形16QAM僅有8種相位，兩個(gè)振幅，而方形16QAM有12種相位，3個(gè)振幅。
    M-APSK 星座圖由n個(gè)同心圓組成，每個(gè)圓上等間隔均勻分布PSK星座點(diǎn)。DVB-S2 標(biāo)準(zhǔn)中，16APSK 調(diào)制方式由2 個(gè)同心圓構(gòu)成，圓上星座個(gè)數(shù)各為4和12。16APSK 調(diào)制星座內(nèi)環(huán)半徑為R1，外環(huán)半徑為R2，內(nèi)外半徑比率(γ=R2/R1)有5種,分別是2.57、2.60、2.70、2.85和3.15。
    DVB-S2 的32APSK 調(diào)制方式是由3個(gè)PSK 同心圓構(gòu)成，圓上星座點(diǎn)數(shù)各為4、12 和16，其內(nèi)環(huán)、中間環(huán)、外環(huán)半徑分別為R1、R2和R3。表1列出了3個(gè)半徑之間的5種比率(γ1=R2/R1，γ2=R3/R1)。
2 特征值的構(gòu)造
　　高階累積量能很好地表征信號(hào)的星座圖分布情況，同時(shí)高斯白噪聲大于二階的高階累積量的值為零，因此采用高階累積量對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類具有很好的抗噪聲性能。對(duì)于復(fù)平穩(wěn)信號(hào)X(t)，其高階累積量表示為[9]：
    

3 算法流程及仿真結(jié)果
　基于高階累積量和星座圖的調(diào)制方式識(shí)別算法流程如圖3所示。

      本文針對(duì)常用PSK和QAM子類信號(hào)的調(diào)制識(shí)別問(wèn)題，提出了一種基于高階累積量和星座圖的識(shí)別算法對(duì)PSK和QAM調(diào)制各子類信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。本文算法不需要精確同步，在較低信噪比下也能達(dá)到較好的識(shí)別性能。
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