[发明专利]一种基于USRP平台的数字调制方式自动识别平台及方法

说明书

本发明公开了一种基于USRP平台的数字调制方式自动识别平台及方法，属于无线通信技术领域。所述平台包括数字信号的产生与调制模块、发射模块、接收模块、特征参数提取模块和识别分类模块。数字信号的产生与调制模块产生待识别中频数字信号；发射模块将产生的中频数字信号上变频到射频频段并发射；接收模块采样得到数字采样信号；特征参数提取模块计算得到各特征参数；识别分类模块判断输入信号的调制方式，得到调制方式的信息。本发明特征参数提取部分复杂度低，运算速度快；采用“一对一”策略解决多分类问题，在信噪比低的情况下，识别准确率保持稳定；数字信号的发射与接收均在USRP平台上完成，更加贴近实际环境，也验证了平台的高效性。

技术领域

本发明涉及一种基于USRP(Universal Software Radio Peripheral，通用软件无线电外设)平台的数字调制方式自动识别平台及方法，具体涉及数字通信系统中频谱监视、软件无线电和认知无线电等在USRP平台上实现的数字调制方式自动识别方法，该平台在低信噪比的环境下可以快速、准确地识别数字通信系统中信号的调制方式，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着现代通信技术的快速发展，空间通信环境日益复杂，数字通信系统调制方式的识别越来越引起人们的重视。在军事上，数字通信系统调制方式的识别是对敌方通信进行干扰、侦听的前提与基础。如果能够识别出截获信号的调制方式，可以更有效地集中资源对重要的信号参数进行干扰；在商业应用上，数字通信系统中信号的调制方式识别技术可以应用在信号确认与自适应转发、干扰识别、频率管理等领域。

传统的数字通信系统调制方式识别方法是手动的，即依靠信号处理员来对接收到的信号做出解释、判断。信号处理员利用的信息一般包括时域波形、信号的频谱、幅度变化、频率变化，进而判断信号的有无、频谱是否对称、有无载波分量、是否为幅度调制、是否为频率调制等。这种识别方法识别准确率不稳定，并且严重依赖于信号处理员的专业水平。此外，这种方法一般只能识别持续时间较长的几种基本数字调制方式，对于其他新出现的调制方式则无从判断。数字通信信号的调制方式自动识别方法，提高了识别的准确率，增加了可识别调制方式的范围，并且降低了对信号处理员的要求。因此，数字通信信号的调制方式自动识别方法成为无线通信领域技术研究的热点课题之一。当前的一些数字调制方式自动识别方法在计算复杂性、时间复杂性、低信噪比情况下识别效率等方面存在不足，另外在算法性能仿真和分析方面缺乏有效的平台支撑。

发明内容

本发明的目的在于克服以往数字通信系统调制方式自动识别方法计算速度慢和在低信噪比下识别准确率差的情况，建立一个基于USRP平台的数字调制自动识别平台，在实际应用环境下测试调制方式的识别效率。

本发明的数字调制方式自动识别平台，包括数字信号的产生与调制模块、发射模块、接收模块、特征参数提取模块和识别分类模块。

数字信号的产生与调制模块是数字调制方式自动识别平台的入口，它产生待识别数字调制方式集合中每一种调制方式的中频数字信号；发射模块将产生的中频数字信号上变频到射频频段，并通过发射天线发射到无线空间中；接收模块则在射频频段接收信号，对信号进行下变频后，采样得到数字采样信号；特征参数提取模块则利用数字采样信号，计算得到各特征参数，包括瞬时特征参数、高阶矩参数和统计参数；识别分类模块应用了支持向量机算法，采用了“一对一”的多分类训练策略，利用输入的特征参数值，判断输入信号的调制方式，得到有关调制方式的信息。

特征参数提取模块和识别分类模块是整个平台的核心，数字信号的产生与调制模块、发射模块和接收模块则完成了信号测试的环路。该平台搭建了一个完整的数字通信信号调制方式自动识别和测试环境，为测试各种数字调制方式的性能提供了便利。