CN104796366B - 通信信号制式识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信信号制式识别系统及方法，其中的系统包括：信号接收天线，用于接收通信信号；信号处理模块，用于对信号接收天线接收到的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号；模数转换模块，用于对中频信号进行滤波及数字化处理，并输出相应的数字量；FPGA制式识别模块，用于将数字量进行小波变换处理，并将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对通信信号分类识别。利用本发明，能够在信噪比较低且无任何先验知识的情况下，高效率地对常用通信信号进行识别，识别种类多、可靠性高。

Description

通信信号制式识别系统及方法

技术领域

本发明涉及非合作通信信号制式识别技术领域，更为具体地，涉及一种通信信号制式识别系统及方法。

背景技术

通信的目的是通过信道快速有效、安全准确地传输信息。为了充分利用信道容量，延长信号的传输距离、减小各种噪声的干扰以及满足用户的不同需求，发射信号都是以不同的调制制式在不同的信道上进行传送的。随着电子技术的快速发展，以及用户对信息传输要求的不断提高，通信信号的调制制式经历了由模拟到数字，由简单到复杂的发展过程。

在卫星非协作通信里，接收机需要在先验知识缺乏或者无先验知识的条件下识别卫星通信信号的制式，获取相关调制参数，进而实现多种调制制式解调的高级通信设备。在这种高级卫星通信系统中，信号的制式识别有着十分重要的应用价值，当空间信道条件变化时，地面上的基站可以选择不同的调制方式来适应信道的变化。在这种条件下，具有通信信号制式自动识别的高级卫星通信系统就能够实时地对信号进行识别，获取相关调制参数，实现对信号的解调，进而实现可靠通信。

在传统的通信信号侦收中，调制识别通常采用的是训练有素的操作人员和专用设备相结合的方式，让多个不同调制制式的解调器对同一个观测信号进行解调，对所有的解调结果进行人工分析，如果某一个解调器的输出带有明显的可懂信息，则认为该解调器所采用的调制制式和观测信号的调制制式相一致，并记录解调输出结果供进一步分析。

上述方式结构庞大、复杂度高，工作效率和智能化都非常低。当可能的调制制式只有很少几种而且比较简单时，这种方法才具有一定的可行性。但随着无线通信技术，特别是数字通信技术的飞速发展，信号的调制制式变得越来越复杂，种类也越老越多，并且在调制之前一般都对信号进行信源加密 和信道编码的处理，针对这些处理上述方法就不再具有可行性。解决上述问题的技术途径，就是研制出能够自动识别通信信号的调制制式和调制参数的系统或方法。

目前，调制信号的自动识别还没有统一框架，采用的方法也是多种多样。现有的主要调制识别方法大致可以分为两大类：基于决策理论的最大似然假设检验方法和基于特征提取的统计模式识别方法。前者能够实现很好的识别效果，但是它需要较多的先验知识，具有庞大的运算量，不易满足信号实时性处理的要求。后者是从接收信号中提取事先选定的特征参数，按照某个判决准则进行模式识别分类。现在国内对调制信号的基于特征提取的统计模式识别方法主要分为：基于瞬时幅度、频率和相位特征的识别方法，基于小波变换特征的识别方法，基于星座图特征的识别方法，基于谱特征的识别方法，基于统计量特征的识别方法等。上述大部分算法在信噪比较低时，对信号的识别率低。

因此，亟需一种在信噪比较低的情况下识别率高且可在没有任何先验知识的条件下对常用通信信号进行识别的方案。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种通信信号制式识别系统及方法，以解决现有信号识别方法对信号的识别率低，运算量大，需要较多的先验知识等问题。

根据本发明的一个方面，提供一种通信信号制式识别系统，包括：信号接收天线，用于接收通信信号；信号处理模块，用于对信号接收天线接收到的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号；模数转换模块，用于对中频信号进行滤波及数字化处理，并输出相应的数字量；FPGA制式识别模块，用于将数字量进行小波变换处理，并将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对通信信号分类识别。

其中，信号处理模块包括：接收滤波器，用于对信号接收天线接收的通信信号进行滤波处理；LNA放大器，用于对经接收滤波器滤波后的通信信号进行低噪声放大处理；混频器，用于对低噪声放大后的通信信号进行变频处 理。

其中，混频器包括：射频滤波器，用于衰减经LNA放大器处理后的通信信号中的高频干扰信号；第二低噪声放大器，用于对射频滤波后的通信信号进行低噪声放大处理；中频滤波器，用于从经第二低噪声放大器处理后的通信信号中获取中频信号。

其中，模数转换模块包括：抗混叠滤波器，用于对信号处理模块输出的中频信号进行低通滤波处理；A/D芯片，用于将低通滤波后的中频信号转换为数字信号，并输出相应的数字量。

其中，在将低通滤波后的中频信号转换为数字信号的过程中，A/D芯片的采样为欠采样，欠采样频率不大于40MHz。

其中，FPGA制式识别模块包括：幅值提取单元，用于存储模数转换模块输出的数字量，并通过离散小波变换提取通信信号的离散哈尔小波变换系数幅值；滤波器，用于对提取的离散哈尔小波变换系数幅值进行中值滤波处理；特征获取单元，用于根据中值滤波处理后的离散小波变换系数幅值获取通信信号的方差特征；比较单元，用于将获取的方差特征与预设阀值进行比较，并获取比较结果；分类识别单元，用于根据比较单元获取的比较结果对通信信号分类识别。

其中，模数转换模块输出的数字量被存储至幅值提取单元的ROM中；并且，ROM中的数字量通过第一比较电路与第一阀值进行比较，并获取第一比较结果，同时，通过第二比较电路与第二阀值进行比较，并获取第二比较结果；分类识别单元根据第一比较结果和第二比较结果，对通信信号进行分类识别。

其中，第一比较电路对数字量依次进行离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与第一阀值进行比较，获取的第一比较结果输入分类识别单元；第二比较电路对数字量依次进行幅值归一化、离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与第二阀值进行比较，获取的第二比较结果输入分类识别单元。

其中，离散小波变换为离散哈尔小波变换。

根据本发明的另一方面，提供一种通信信号制式识别方法，包括通过信 号接收天线接收通信信号；

通过信号处理模块对所接收的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号；

通过模数转换模块对中频信号进行滤波和数字化处理；其中，模数转换模块对中频信号进行滤波和数字化处理后，输出数字量；

通过FPGA制式识别模块对数字量进行小波变换处理；其中，将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对通信信号进行分类识别。

利用上述根据本发明的通信信号制式识别系统及方法，能够在没有任何先验知识的条件下对常用通信信号进行制式识别，在识别种类多、可靠性高的同时，可以实现对通信信号的实时处理，进而实现可靠通信。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明实施例的通信信号制式识别系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的模数转换模块的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的FPGA制式识别模块的结构示意图；以及

图4为根据本发明实施例的通信信号制式识别方法流程图。

其中的附图标记包括：信号接收天线1、信号处理模块2、接受滤波器21、LNA放大器22、混频器23、射频滤波器231、中频滤波器232、模数转换模块3、抗混叠滤波器31、A/D芯片32、FPGA制式识别模块4、幅值提取单元41、中值滤波器42、特征获取单元43、分类识别单元44。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

针对上述通信信号制式识别过程中存在的计算量大、识别率低等问题，本发明提供一种通信信号制式识别系统及方法，通过在FPGA硬件平台上利用FIR滤波器实时地检测通信信号的幅度、频率和相位的变化，并通过在分类识别单元上设定适当的阈值对通信信号进行分类，实现在不同信噪比的情况下快速地对通信信号进行识别，识别速度快，可靠性高。

为了更清楚地说明本发明的技术方案，以下先简单介绍本发明中涉及的通信信号种类及其概念。

1)MFSK(multiple-frequency-shift keying多元频移键控)信号，利用正弦载波的频率传输M元符号；具有稳定的包络，频带利用率低而抗噪性能好，适用于功率有限而频带充足的信道。

2)MQAM/QAM(Multiple Quadrature Amplitude Modulation，多进制正交幅度调制)信号，利用两路正交载波的多种幅度组合来携带信号符号。

3)MPSK(multiple phase shift keying，多元相移键控)信号，利用正弦载波的相位传输M元符号。

4)MASK(multiple amplitude shift keying，多元幅移键控)，利用正弦载波的振幅传输M元符号。

此外，在下述对本发明的通信信号制式识别系统及方法的描述中，通信信号包括常见的卫星通信信号。

为了详细描述本发明提供的通信信号制式识别系统及方法，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

具体地，图1示出了根据本发明的通信信号制式识别系统的结构。

如图1所示，本发明涉及的通信信号制式识别系统包括依次连接的信号接收天线1、信号处理模块2、模数转换模块3和FPGA制式识别模块4；其中，通信信号通过信号接收天线1进入制式识别系统，信号接收天线1主要 用于接收通信信号；信号处理模块2将信号接收天线1接收到的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，通信信号经信号处理模块2处理后转变为中频信号；模数转换模块3对中频信号进行滤波和数字化处理，并在数字化处理后输出与通信信号对应的数字量；FPGA制式识别模块4将模数转换模块3输出的数字量进行小波变换处理，并将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，进而实现对通信信号的分类识别。

具体地，信号处理模块2包括依次连接的接收滤波器21、LNA放大器(Low NoiseAmplifier，低噪声放大器)22和混频器23，信号处理模块2在对信号接收天线1接收到的通信信号进行处理的过程中，首先通过接收滤波器21对信号接收天线1接收到的通信信号进行滤波处理，然后通过LNA放大器22对经接收滤波器滤波处理后的通信信号进行低噪声放大，然后经低噪声放大后的通信信号通过混频器23进行混频(变频)，使滤波放大后的信号下变频为中频信号。

混频器23主要指将接收天线1接收到的通信信号与本振产生的信号混频，当混频的信号中含有中频信号时，通过中频滤波器获取所需的中频信号。在本发明的一个具体实施方式中，混频器23包括射频滤波器231、第二低噪声放大器(图中未示出)、本振(图中LO1所示)和中频滤波器232，中频滤波器232与第二低噪声放大器相连。对经LNA放大器放大后的通信信号进行混频的过程包括：将经LNA放大器放大后的通信信号首先经射频滤波器231进行滤波，以衰减经LNA放大器处理后的通信信号中的高频干扰信号；然后将经射频滤波器231滤波后的通信信号经第二低噪声放大器进行放大，然后和本振信号相乘进行混频，最后通过中频滤波器232输出下变频为中频信号的通信信号。其中，LO1表示本地振荡器产生的信号(本振信号)，本振信号与通信信号(射频信号)相乘产生混频信号。

需要说明的是，在对信号接收天线1接收到射频信号进行上述滤波、放大和变频处理后，该通信信号仍为模拟信号。为了方便FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)对通信信号的进一步处理、传输或存储等操作，在将通信信号处理为中频信号后，将该中频信号输入与信号处理模块2连接的模数转换模块3中，进一步对中频信号进行模数转换处理。

具体地，模数转换主要指通常的A/D变换，是将模拟信号转换为数字信号，以便计算机或单片机等处理的变换。通信信号频率越高，A/D转换电路工作频率越高，转换获取的数字信号位数越多，通信信号的复原精度也会越准。在本发明中，A/D转换主要通过A/D芯片32来完成。其中，图2示出了根据本发明实施例的模数转换模块的结构。

如图2所示，本发明提供的通信信号制式识别系统中的模数转换模块3包括抗混叠滤波器(anti-alias filter)31和A/D芯片32；抗混叠滤波器31用于对信号处理模块2输出的中频信号进行低通滤波处理，然后A/D芯片32对低通滤波处理后的中频信号进行数字化处理，并输出相应的数字量；其中，数字量是与通信信号或中频信号相对应的数字量，A/D芯片将低通滤波后的中频信号转换为与其对应的数字信号。

在本发明的一个具体实施方式中，A/D芯片32将低通滤波后的中频信号转换为数字信号的过程中，对中频信号的采样可以为欠采样，根据奈奎斯特采样定理设定欠采样频率不大于40MHz。根据采样定理，一个带宽为fb的模拟信号，采样速率fs大于2fb，才能避免信息的损失。欠采样是在测试设备带宽能力不足的情况下，采取的一种手段，相当于增大测试设备的带宽，从而达到可以采样更高频率信号的能力。根据采样理论，对复杂信号进行采样时，如果采样时钟频率小于信号中最大频率的两倍，则会出现一种称为混叠的现象，当采样时钟频率足够低时，则会导致一种称为欠采样的混叠。

为了解决频率混叠的问题，在对本发明的中频信号进行离散化采集前，首先通过抗混叠滤波器31滤除中频信号中高于1/2采样频率的频率成分，避免虚假频率掺入通信信号中，确保信号的完整性及真实性。

然后，通过A/D芯片32对经过抗混叠滤波器31处理后的中频信号进行模数转换及数字化处理，并输出采样处理后获得的数字量，经模数转换模块3处理后的中频信号转化为模数转换模块3输出的数字量，该数字量进一步地存入FPGA制式识别模块4的ROM(Read-Only Memory，只读存储器)中，并进行后续处理。

具体地，图3示出了根据本发明实施例的FPGA制式识别模块的结构。

如图3所示，FPGA制式识别模块4包括依次串联的幅值提取单元41、滤波器42、特征获取单元43、比较单元和分类识别单元44；经模数转换模块 3输出的数字量存储至幅值提取单元41的ROM中，然后通过离散小波变换(Discrete wavelet transform)对存储的数字量进行方差特征的提取。其中，幅值提取单元41，用于存储模数转换模块输出的数字量，并通过离散小波变换提取通信信号的离散小波变换系数幅值；滤波器42，用于对提取的离散小波变换系数幅值进行滤波处理；特征获取单元43，用于根据中值滤波处理后的离散小波变换系数幅值获取通信信号的方差特征；比较单元，用于将获取的方差特征与预设阀值进行比较，并获取比较结果；分类识别单元43，用于根据比较单元获取的比较结果对通信信号分类识别。

需要说明的是，在方差特征获取的过程中，首先对幅值提取单元存储的数字量进行离散哈尔小波变换，提取通信信号的离散小波变换系数幅值；然后，对提取的离散小波变换系数幅值进行中值滤波处理；最后，根据中值滤波处理后的离散小波变换系数幅值获取与通信信号对应的方差特征。

目前，FPGA可以构造多个执行单元，这些执行单元能够同时运行以满足应用的需求，FPGA在处理计算密集型的任务中具有一定的优势，但是相对DSP来说，具有比较复杂的涉及流程。在实时信号处理系统中，低层的信号预处理算法处理的数据量大，对处理速度的要求高，但云端结构相对比较简单时，适于通过FPGA进行硬件实现，能够同时兼顾速度及灵活性。高层处理算法的特点是所处理的数据量较低层算法少，但算法的控制结构复杂，适用于运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的DSP芯片来实现，在本发明中，主要通过FPGA进行硬件实现，能够保证信号识别的速度及其灵活性。

具体地，中频模拟信号经过滤波和模数转换后，以数字量的形式存储在幅值提取单元41的ROM中，存储在ROM中的数字量同时进行两种不同的处理；其中，数字量通过第一比较电路与第一阀值进行比较，获取第一比较结果；同时，通过第二比较电路与第二阀值进行比较，获取第二比较结果；第一比较结果和第二比较结果同时输入分类识别单元44，分类识别单元44根据两次比较结果对通信信号进行分类识别。其中，在第一比较电路中，首先，将数字量进行离散小波变换系数幅值提取，然后经中值滤波器42进行滤波、获取方差特征，并将获取的方差特征与设定的第一阀值进行比较；在第二比较电路中，首先，将数字量进行幅值归一化处理，然后经中值滤波器42进行滤波、获取方差特征，并将该方差特征与设定的第二阀值进行比较；两路方 差特征的比较结果均输入分类识别单元44，通过分类识别单元44最终实现对通信信号的分类识别。

换言之，第一比较电路对数字量依次进行离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取，并将获取的方差特征与第一阀值进行比较，获取的第一比较结果输入分类识别单元44；第二比较电路对数字量依次进行幅值归一化处理、离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取，并将获取的方差特征与第二阀值进行比较，获取的第二比较结果输入分类识别单元44，最终分类识别单元44根据第一比较结果和第二比较结果确定通信信号的制式类别。

需要说明的是，在本发明的通信信号制式识别系统的一个优选实施方式中，小波变换可以为离散哈尔小波变换，或者其他类型能够获取小波变换方差特征的离散小波变换。其中，预设阀值可以通过matlab仿真获取。

其中，在幅值提取单元44对数字量进行离散小波变换时，存在两种情况。其一，未对数字量进行幅值归一化处理时，若需制式识别的通信信号为MASK、MQAM或MFSK的信号，在利用离散哈尔小波变换对该通信信号进行方差特征提取时，所提取的经中值滤波器42滤波处理后的信号是上下波动的值，该信号的方差特征较大，若需制式识别的通信信号为MPSK的信号，则提取的经中值滤波器42滤波处理后的信号近似为恒定值，信号的方差特征较小，通过这种方式即可区分出通信信号为MPSK的信号。

其二，在对数字量进行幅值归一化处理后，利用离散哈尔小波变换对通信信号进行方差特征提取时，若需制式识别的通信信号是MASK、MQAM的信号，则提取信号的方差特征时，经中值滤波器42滤波处理后的信号仍是上下波动的值，若信号是MFSK的信号，则提取信号的方差特征时，经中值滤波器42滤波处理后的信号近似为恒定值，这样就可以区分出MFSK信号。若调制信号是MASK或MQAM信号，则需要对该信号再一次进行离散哈尔小波变换，在提取方差特征时，MQAM信号的方差特征明显高于MASK信号的方差特征，这样就可以区分出4种不同类型的调制信号。最终，在FPGA硬件平台上利用离散小波变换系数幅值方差特征作为特征值进行分类识别。在识别出通信信号的类别后，即可根据相应的解调方法对其进行解调，并获取原始通信信号，进而实现可靠通信。

换言之，在对模数转换模块输出数字量进行处理的过程中，数字量首先存储在幅值提取单元41的ROM中，然后对该数字量进行两路处理；其中，一路数据经离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征(第一方差特征)获取，最后和设定的第一阀值进行比较；另一路数据经幅值归一化、离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征(第二方差特征)获取、最后和设定的第二阀值进行比较；两路数字量的比较结果均输入分类识别单元44进行通信信号分类。

其中，第一种情况：第一方差特征与设定的第一阀值比较，二者差值大于零，且第二方差特征与设定的第二阀值比较，二者差值小于零；此时，可以确认通信信号为QAM或ASK信号。

第二种情况：第一方差特征与设定的第一阀值比较，二者差值小于零，且第二方差特征与设定的第二阀值比较，二者差值小于零；此时，可以确认通信信号为PSK信号。

第三种情况：第一方差特征与设定的第一阀值比较，二者差值大于零，且第二方差特征与设定的第二阀值比较，二者差值大于零；此时，可以确认通信信号为FSK信号。

本发明提供的通信信号制式识别系统，通过离散哈尔小波变换对常用卫星通信信号MASK、MPSK、QAM、MFSK信号等进行方差特征提取；然后，在FPGA上利用FIR滤波器实现离散哈尔小波变换，该变换在信噪比较低的情况下识别率高，且可在无需任何先验知识的条件下对常用卫星通信信号进行识别，具有体积小，识别种类多，可靠性高，实时处理等优点。

与上述通信信号制式识别系统相对应，本发明还提供一种通信信号制式识别方法。图4示出了根据本发明实施例的通信信号制式识别方法流程。

如图4所示，本发明提供的通信信号制式识别方法包括如下步骤：

S410：通过信号接收天线接收通信信号。

S420：通过信号处理模块对所接收的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号。

S430：通过模数转换模块对中频信号进行滤波和数字化处理；其中，模数转换模块对中频信号进行滤波和数字化处理后，输出数字量；

S440：通过FPGA制式识别模块对数字量进行小波变换处理；其中，将 小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对通信信号进行分类识别。

具体地，在步骤S410中，通信信号通过信号接收天线进入通信信号制式识别系统，其中，接收天线作为通信信号的接收装置，用于获取不同的通信信号进行制式识别处理。

在获取通信信号之后，步骤S420通过信号处理模块对信号接收天线接收到的通信信号进行滤波、放大和变频处理，并在处理后输出中频信号。

具体地，信号处理模块包括：依次连接的接收滤波器、LNA放大器和混频器，信号处理模块在对信号接收天线接收的通信信号进行处理的过程中，首先通过接收滤波器对信号接收天线接收到的通信信号进行滤波处理，然后通过LNA放大器对经接收滤波器滤波处理后的通信信号进行低噪声放大，然后经低噪声放大后的通信信号通过混频器进行混频(变频)。

在步骤S420之后，信号处理模块输出中频信号，步骤S430对该中频信号进一步地进行滤波和数字化处理；其中，通过模数转换模块实现对中频信号的滤波和数字化处理。具体地，模数转换模块包括抗混叠滤波器和A/D芯片；抗混叠滤波器和A/D芯片分别对信号处理模块输出的中频信号进行滤波和数字化处理，并将输出的数字量存储至FPGA制式识别模块。

模数转换模块输出的数字量通过步骤S440中的FPGA制式识别模块进行小波变换及其他处理。其中，FPGA制式识别模块包括依次串联的幅值提取单元、滤波器、特征获取单元和分类识别单元；中频模拟信号经过滤波和模数转换后，以数字量的形式存储在幅值提取单元的ROM中，存储在ROM中的数字量同时进行两种不同的处理；其中，数字量通过第一比较电路与第一阀值进行比较，同时，通过第二比较电路与第二阀值进行比较；两种比较结果输入分类识别单元，实现对通信信号的分类识别。具体地，在第一比较电路中，首先，将数字量进行离散小波变换系数幅值提取，然后经中值滤波器进行滤波、获取方差特征，并将方差特征与设定阀值一进行比较；在第二比较电路中，首先，将数字量进行幅值归一化处理，离散小波变换系数幅值提取，然后经中值滤波器进行滤波、获取方差特征，并将该方差特征与设定的阀值二进行比较；两路信号的比较结果均输入分类识别单元，通过分类识别单元最终实现对通信信号的分类识别。

对于本发明提供的通信信号制式识别方法的实施例而言，由于其基本相似于通信信号制式识别系统的实施例，相关之处参见系统实施例的部分说明，此处不再赘述。

本发明提供的通信信号制式识别系统及方法，通过接收天线获取通信信号，然后通过信号处理模块的下变频处理，使接收到的通信信号转化为中频模拟信号，并通过模数转换模块对该中频模拟信号进行模数转换，获取相应的数字信号，然后将此数字信号输入FPGA制式识别模块进行识别分类；在不同信噪比下，能够实时地检测通信信号的幅值、频率和相位的变化，并最终通过在分类识别单元上设定适当的阀值实现对通信信号的识别分类，能够在没有任何先验知识的条件下实现对卫星通信信号的信号识别，体积小，识别种类多，可靠性高，且可实时处理。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的通信信号制式识别系统及方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的通信信号制式识别系统及方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (6)

1.一种通信信号制式识别系统，包括：

信号接收天线，用于接收通信信号；

信号处理模块，用于对所述信号接收天线接收到的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，所述通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号；

模数转换模块，用于对所述中频信号进行滤波及数字化处理，并输出相应的数字量；

FPGA制式识别模块，用于将所述数字量进行小波变换处理，并将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对所述通信信号分类识别；

所述FPGA制式识别模块包括：

幅值提取单元，用于存储所述模数转换模块输出的数字量，并通过离散小波变换提取所述通信信号的离散小波变换系数幅值；

滤波器，用于对提取的离散小波变换系数幅值进行中值滤波处理；

特征获取单元，用于根据中值滤波处理后的离散小波变换系数幅值获取所述通信信号的方差特征；

比较单元，用于将获取的方差特征与预设阀值进行比较，并获取比较结果；

分类识别单元，用于根据所述比较单元获取的比较结果对所述通信信号分类识别；

所述模数转换模块输出的数字量被存储至所述幅值提取单元的ROM中；并且，所述ROM中的数字量通过第一比较电路与第一阀值进行比较，并获取第一比较结果，同时，通过第二比较电路与第二阀值进行比较，并获取第二比较结果；

所述分类识别单元根据所述第一比较结果和第二比较结果，对所述通信信号进行分类识别；

所述第一比较电路对所述数字量依次进行离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与所述第一阀值进行比较，获取的第一比较结果输入所述分类识别单元；

所述第二比较电路对所述数字量依次进行幅值归一化、离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与所述第二阀值进行比较，获取的第二比较结果输入所述分类识别单元；

其中，所述信号处理模块包括：

接收滤波器，用于对所述信号接收天线接收的通信信号进行滤波处理；

LNA放大器，用于对经所述接收滤波器滤波后的通信信号进行低噪声放大处理；

混频器，用于对低噪声放大后的通信信号进行变频处理。

2.如权利要求1所述的通信信号制式识别系统，其中，所述混频器包括：

射频滤波器，用于衰减经所述LNA放大器处理后的通信信号中的高频干扰信号；

第二低噪声放大器，用于对射频滤波后的通信信号进行低噪声放大处理；

中频滤波器，用于从经所述第二低噪声放大器处理后的通信信号中获取中频信号。

3.如权利要求1所述的通信信号制式识别系统，其中，所述模数转换模块包括：

抗混叠滤波器，用于对所述信号处理模块输出的所述中频信号进行低通滤波处理；

A/D芯片，用于将低通滤波后的所述中频信号转换为数字信号，并输出相应的数字量。

4.如权利要求3所述的通信信号制式识别系统，其中，在将低通滤波后的所述中频信号转换为数字信号的过程中，

所述A/D芯片的采样为欠采样，所述欠采样频率不大于40MHz。

5.如权利要求1所述的通信信号制式识别系统，其中，

所述离散小波变换为离散哈尔小波变换。

6.一种通信信号制式识别方法，包括：

通过信号接收天线接收通信信号；

通过信号处理模块对所接收的通信信号进行滤波、放大和变频处理；其中，所述通信信号经信号处理模块处理后变为中频信号；

通过模数转换模块对所述中频信号进行滤波和数字化处理；其中，所述模数转换模块对所述中频信号进行滤波和数字化处理后，输出数字量；

通过FPGA制式识别模块对所述数字量进行小波变换处理；并将小波变换处理后获取的方差特征与预设阀值进行比较，根据比较结果对所述通信信号进行分类识别；

FPGA制式识别模块包括依次串联的幅值提取单元、滤波器、特征获取单元、比较单元和分类识别单元；

幅值提取单元，用于存储模数转换模块输出的数字量，并通过离散小波变换提取通信信号的离散小波变换系数幅值；

滤波器，用于对提取的离散小波变换系数幅值进行滤波处理；

特征获取单元，用于根据中值滤波处理后的离散小波变换系数幅值获取通信信号的方差特征；

比较单元，用于将获取的方差特征与预设阀值进行比较，并获取比较结果；

分类识别单元，用于根据比较单元获取的比较结果对通信信号分类识别；

所述模数转换模块输出的数字量被存储至所述幅值提取单元的ROM中；并且，所述ROM中的数字量通过第一比较电路与第一阀值进行比较，并获取第一比较结果，同时，通过第二比较电路与第二阀值进行比较，并获取第二比较结果；

所述分类识别单元根据所述第一比较结果和第二比较结果，对所述通信信号进行分类识别；

所述第一比较电路对所述数字量依次进行离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与所述第一阀值进行比较，获取的第一比较结果输入所述分类识别单元；

所述第二比较电路对所述数字量依次进行幅值归一化、离散小波变换系数幅值提取、中值滤波、方差特征获取处理，并将获取的方差特征与所述第二阀值进行比较，获取的第二比较结果输入所述分类识别单元。