CN108270700A - 一种改进的数字信号码元速率特征提取算法 - Google Patents

一种改进的数字信号码元速率特征提取算法 Download PDF

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张志明
吴红生
宋勇辉
宋小刚
冷盛林
何国辉
戴吉
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0262—Arrangements for detecting the data rate of an incoming signal

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Abstract

本发明提供一种改进的数字信号码元速率特征提取算法，包括以下步骤：步骤1，在信号处理接口接收到来自设备的IQ信号之后，对信号进行预处理；步骤2，对信号按照db5尺度进行小波变换，将结果滤波之后再小波重构；步骤3，对重构后的信号求其自相关系数，再对自相关系数进行特殊的滤波处理，除掉伪峰值，然后通过计算剩余峰值间平均距离来计算准确的码元速率。

Description

一种改进的数字信号码元速率特征提取算法
技术领域
本发明涉及一种通信信号处理技术，特别是一种改进的数字信号码元速率特征提取算法。
背景技术
在现代通信对抗中，信号的搜索、截取、识别、分析显得尤为重要，只有正确快速地完成通信信号的处理，才能在与敌方抗争中占据先机。而码元速率的准确估计在对通信信号的识别有着显著的作用，因此如何提高码元速率估算的准确率成为了现代通信对抗中的重点。
当下码元速率的估算方法主要有两种：一种为基于小波变换的码元估算方式，另一中是利用信号循环平稳性的码元估算方式。前者是将信号在不同尺度下进行小波变换，将结果叠加并对其傅立叶变换结果分析，相应的最大值点即为速率对应点，这种方式相对比较简单，但同时也存在受噪声干扰影响大的不足；后者相对于前者，具有出色的抗噪声性能，但是这种方式在对于FSK等相关调制的码元速率估算上，存在极大的误差。
现有的大部分研究都是集中于较为理想的信道环境中，对于真实信号的研究，由于噪声信号的不确定以及信道的复杂性，码元速率的估算存在较大难度
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的数字信号码元速率特征提取算法，在接收到来自设备采集的特定的IQ信号之后，按照设计的算法，对信号进行相关的处理，获取信号的特征参数，最后计算获得该真实信号的码元速率，为后续信号识别以及携带信息分析打下基础。
一种改进的数字信号码元速率特征提取算法，包括以下步骤：
步骤1，在信号处理接口接收到来自设备的IQ信号之后，对信号进行预处理；
步骤2，对信号按照db5尺度进行小波变换，将结果滤波之后再小波重构；
步骤3，对重构后的信号求其自相关系数，再对自相关系数进行特殊的滤波处理，除掉伪峰值，然后通过计算剩余峰值间平均距离来计算准确的码元速率。
采用上述算法，步骤1中的预处理包括按照IQ信号的调制方式获取其幅度谱、频率谱和相位谱序列。
采用上述算法，步骤2中按照原尺度对其高频部分进行小波重构。
采用上述算法，步骤3中所述的除掉伪峰值的特殊处理为：根据自相关系数求取自相关谱中的拐点，并进行若干次滤波滤去其中小于自相关系数谱均值的拐点，除掉伪峰值。
本发明的优点在于：(1)本算法具有良好的抗噪声性能，可在信噪比大于10dB的条件下保持码元速率的误差在百分之一以下；(2)算法可估算的通信信号的频率范围为20MHz～8GHz；(3)该算法可估算且经测试可行的调制类型包括2ASK，4ASK，2FSK，4FSK，2PSK，4PSK，8PSK，16QAM；(4)当Eb/N0>10dB时，码元速率在Kbps级别时，估算误差<10bps；(5)本算法可以接收实时信号进行分析，也支持离线数据分析。
下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
结合图1，一种改进的数字信号码元速率特征提取算法，包括以下步骤：
步骤1，接收来自设备的IQ数据包，对数据包进行解码；
步骤2，对解码后的通信信号进行预处理,根据调制方式不同进行数据变换；ASK获取其幅度谱，FSK获取其频率谱，PSK观察其相位谱，QAM观察幅度与相位谱；
步骤3，对处理过的信号按照db5尺度进行小波变换，将结果一次滤波，初步去除噪声，然后小波重构高频信号；
步骤4，对重构后的信号求其自相关系数，获得其自相关谱；通过求其相关谱的拐点，并多次滤波滤去均值一下的点，以此去掉除掉伪峰值，然后通过计算所余峰值之间的平均距离来计算码元宽度；
步骤5，计算得到准确的码元速率。
步骤3中按照原尺度对其高频部分进行小波重构。
步骤4中所述的除掉伪峰值的特殊处理为：根据自相关系数求取自相关谱中的拐点，并进行若干次滤波滤去其中小于自相关系数谱均值的拐点，除掉伪峰值。
本算法中涉及的调制方式至少包括2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、2PSK、4PSK、8PSK、16QAM。

Claims (5)

1.一种改进的数字信号码元速率特征提取算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在信号处理接口接收到来自设备的IQ信号之后，对信号进行预处理；
步骤2，对信号按照db5尺度进行小波变换，将结果滤波之后再小波重构；
步骤3，对重构后的信号求其自相关系数，再对自相关系数进行特殊的滤波处理，除掉伪峰值，然后通过计算剩余峰值间平均距离来计算准确的码元速率。
2.根据权利要求1所述的算法，其特征在于，步骤1中的预处理包括按照IQ信号的调制方式获取其幅度谱、频率谱和相位谱序列。
3.根据权利要求1所述的算法，其特征在于，步骤2中按照原尺度对其高频部分进行小波重构。
4.根据权利要求1所述的算法，其特征在于，步骤3中所述的除掉伪峰值的特殊处理为：根据自相关系数求取自相关谱中的拐点，并进行若干次滤波滤去其中小于自相关系数谱均值的拐点，除掉伪峰值。
5.根据权利要求1所述的算法，其特征在于，本算法中涉及的调制方式至少包括2ASK、4ASK、2FSK、4FSK、2PSK、4PSK、8PSK、16QAM。
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