基于軟件無(wú)線電的信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-12-10 21:38 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 音識(shí)別、圖文識(shí)別等更為困難，因此也有人把調(diào)制識(shí)別稱之為盲調(diào)制識(shí)別。 (2)其次是調(diào)制識(shí)別的信號(hào)環(huán)境非常惡劣。特別是在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)條件下， 不但信號(hào)非常密集，還存在大量的有意或者無(wú)意干擾，并有可能存在嚴(yán)重的多徑現(xiàn)象，這些問(wèn)題給調(diào)制識(shí)別帶來(lái)了很大的困難。 (3)三是識(shí)別對(duì)象的多樣性，即調(diào)制形式的種類非常多。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，所有的 通信信號(hào)都是調(diào)制識(shí)別的研究對(duì)象，所以待識(shí)別的調(diào)制形式的種類很多。 (4)還有是待識(shí)別信號(hào)在時(shí)域或者變換域中的相似性。除了少數(shù)信號(hào) (如 AM、 FM、 FSK等 )在時(shí)域和 /或頻域有明顯的差異外，多數(shù)信號(hào)在時(shí)域和變換域中都是很相似的，特別是大量的數(shù)字調(diào)制信號(hào)在時(shí)域和頻域往往都表現(xiàn)出極大的相似性，難于提取表征不同調(diào)制類型的特征。這個(gè)問(wèn)題在低 信噪比條件下顯得尤為突出。 正是由于調(diào)制識(shí)別問(wèn)題本身的復(fù)雜性，再加上應(yīng)用背景的特殊性，對(duì)通信信號(hào)調(diào)制識(shí)北京航空航天大學(xué) 2020 級(jí)碩士研究生開(kāi)題報(bào)告 基于軟件無(wú)線電的信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) 北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 6 別的研究雖然已有三十年多年的歷史，但迄今還沒(méi)有形成一個(gè)比較系統(tǒng)的理論，也還不存在一種公認(rèn)的行之有效的方法。同時(shí)，這些方法在工程應(yīng)用中也表現(xiàn)出很大的局限性，如識(shí)別率較低，對(duì)各種調(diào)制形式的適用性以及對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性比較差等等。 除了上述共性的問(wèn)題，我們還發(fā)現(xiàn)了調(diào)制識(shí)別的另一個(gè)難題，這就是多信號(hào)的調(diào)制識(shí)別問(wèn)題。在目前公開(kāi)發(fā)表的有關(guān)文獻(xiàn)中，對(duì)調(diào)制識(shí)別的研究一般都是在同一接收機(jī)信道中同時(shí)只存在一個(gè)信號(hào) 的 前提下進(jìn)行的 ，盡管已有不少學(xué)者已經(jīng)注意到了在同一接收機(jī)信道中可能同時(shí)存在多個(gè)通信信號(hào)這樣一個(gè)事實(shí)，但由于多信號(hào)處理的復(fù)雜性，幾乎無(wú)一例外地回避了這個(gè)問(wèn)題。事實(shí)上，隨著無(wú)線電通信在軍用和民用領(lǐng)域的廣泛普及，無(wú)線電通信頻段上的信號(hào)日益密集，再加上大量有意或者無(wú)意干擾信號(hào)的存在，即使在普通的窄帶接收機(jī)中，同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)甚至更多個(gè)通信信號(hào)的現(xiàn)象也已經(jīng)難于避免。而在電子偵察、無(wú)線電監(jiān)測(cè)等特殊用途的寬帶接收機(jī)中，同時(shí)存在多個(gè)信號(hào)的情況則極為普遍。因此，多信號(hào)的調(diào)制識(shí)別技術(shù)是一個(gè)函待解決的實(shí)際課題，不但有 著深刻的應(yīng)用背景，而且還具有重 要的學(xué)術(shù)價(jià)值 . 第 3章 研究目標(biāo)和內(nèi)容 研究目標(biāo) 在一個(gè)空間中，通過(guò)射頻前端對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行捕獲， 對(duì)捕獲的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，得到需要的基本參數(shù)，通過(guò)對(duì)基本參數(shù)的操作最終得到通信信號(hào)的調(diào)制方式以及一些調(diào)制參數(shù)。整體場(chǎng)景如圖 4所示。主要預(yù)期有兩種場(chǎng)景，第一種 ,由于考慮到在現(xiàn)實(shí)空間內(nèi)找到一些特定調(diào)制方式的中頻信號(hào)（限于軟件無(wú)線電平臺(tái) USRP射頻前端限制），所以實(shí)現(xiàn)由另一臺(tái)軟件無(wú)線電平臺(tái)發(fā)出一定調(diào)制方式的信號(hào)， 然后由本系統(tǒng)進(jìn)行接收，并對(duì)截獲信號(hào)進(jìn)行調(diào)制識(shí)別，但是其過(guò)程對(duì)信號(hào)的調(diào)制方式及參數(shù)一無(wú)所知。 第二種，由最終所實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)對(duì) 真實(shí)空間內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行截獲，進(jìn)行調(diào)制識(shí)別。 北京航空航天大學(xué) 2020 級(jí)碩士研究生開(kāi)題報(bào)告 基于軟件無(wú)線電的信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) 北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 7 P CP CU S R PU S R PN e t w o r kN e t w o r k 圖 4 調(diào)制識(shí)別場(chǎng)景圖 研究?jī)?nèi)容 為了完成上節(jié)提出的研究目標(biāo)，針對(duì)需要解決的兩個(gè)問(wèn)題，該課題應(yīng)完成一下幾方面的研究?jī)?nèi)容。 為了能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理以及計(jì)算通信信號(hào)的各種分類特征，需要對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理及基本參數(shù)提??；針對(duì)識(shí)別不同的調(diào)制類型需要提取不同的分類特征，因此需要進(jìn)行分類特征的選擇與提?。猾@得分類特征后，需要進(jìn)行分類特征的訓(xùn)練與決策； 因此， 通信信號(hào)的預(yù)處理及參數(shù)提取、分類特征的選擇與提取、分類特征的訓(xùn)練 與決策 就是本課題的三個(gè)主要的研究?jī)?nèi)容。 研究目標(biāo)、需要解決得問(wèn)題以及研究?jī)?nèi)容的關(guān)系如 圖 5 所示： 圖 5 研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)之間的關(guān)系 北京航空航天大學(xué) 2020 級(jí)碩士研究生開(kāi)題報(bào)告 基于軟件無(wú)線電的信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn) 北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 8 圖中的信號(hào)預(yù)處理與參數(shù)提取 是 對(duì)信號(hào)進(jìn)行一些預(yù)處理，如希爾伯特變換或小波變換等，通過(guò)預(yù)處理獲得截獲信號(hào)的一些基本參數(shù)，如瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位、瞬時(shí)幅度，這些基本參數(shù)是用來(lái)計(jì)算分類特征的 。其中希爾伯特變換相對(duì)較慢而且對(duì)噪音比較敏感； 分類特征的選擇與提取 是 針對(duì)不同的調(diào)制方式設(shè)計(jì)不同的分類特征，用這些分類特征來(lái)區(qū)分信號(hào)的調(diào)制方 式，這些分類特征的提取主要是根據(jù)預(yù)處理求出的基本 參數(shù)計(jì)算得來(lái)的； 分類特征的訓(xùn)練與決策 是 在提取出分類特征后，需要進(jìn)行分類特征的訓(xùn)練與決策，現(xiàn)有的方法主要有兩種，一種是決策理論，一種是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。其中決策理論的訓(xùn)練的過(guò)程是離線的，所以適應(yīng)性較差，對(duì)于不同的信噪比，采樣率可能需要重新進(jìn)行訓(xùn)練。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。 第 4章 關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn) 希爾波特變換 希爾波特 (Hilbert)變換的目的是信號(hào)復(fù)化，假設(shè)接收信號(hào)的實(shí)部和虛部分別為 )(ts 和)(tv ，則相應(yīng)的復(fù)信號(hào)為 )()()( tvjtstz ??? 。其中 )(ts 和 )(tv 是一對(duì) Hilbert 變換。雖然這樣可以將接收信號(hào)變
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