CN108965181A - 一种用于数据链信号侦收系统的信号调制方式识别方法 - Google Patents

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曾辉
范曦丹
张国梁
张花国
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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Abstract

本发明属于数据链信号非合作处理技术领域，涉及一种用于数据链信号侦收系统的信号调制方式识别方法。本发明主要用于判断信号采用的调制方式为种MSK、GMSK、和OQPSK中的哪一种，具体为先求信号四次方谱，用于判断信号是否为MSK还是GMSK、OQPSK；再求信号八次方谱，用于判断信号为GMSK还是OQPSK调制。实验表明，本算法对MSK、GMSK、OQPSK调制信号的识别效果好，正确率高。

Description

一种用于数据链信号侦收系统的信号调制方式识别方法
技术领域
本发明属于数据链信号非合作处理技术领域，涉及一种用于数据链信号侦收系统的信号调制方式识别方法。
背景技术
在某数据链信号的非合作处理时，已知该数据链信号采用GMSK(GaussianFiltered Minimum Shift Keying)调制。GMSK的调制方式是在MSK(Minimum ShiftKeying)调制之前插入一个高斯低通预调制滤波器的调制方式，如图2。简单来说就是将基带型号先经过高斯滤波器成形，再进行最小频移键控调制。
而MSK调制将值为±1的码元调制到频率上，并加上特定的相位。其表达式为：
其中，Tb为符号宽度(周期)，fc为载频，Symbol为符号波形，phase为相位波形：
当Symbol中的值取+1时，此时信号频率在fc的基础上向上偏移当Symbol中取-1时，信号频率在fc的基础上向下偏移当信号过采样率为5时，经过MSK调制后的平方谱如图3，可以很明显的观测到两根谱线。
因为GMSK调制与MSK调制没有本质上的区别，仅仅只是在前段加入了一个高斯滤波器，因此它的信号平方谱仍然存在两根明显的谱线，位置与MSK调制信号的相同。假设信号过采样率为5，其GMSK调制的平方谱如图4.
作为QPSK的变形，OQPSK(offset-QPSK)调制信号s(t)可表示为：
其中，an为同相分量；bn为正交分量；g(n)为成形脉冲；T为符号周期。
所以OQPSK信号的二次方统计期望为：
上式是周期为T的函数，其二次方谱的形式为：
由于A(f)非零频域区间的约束使得n∈{0,±1}，所以根据上式可求得OQPSK信号二次方谱E[U(f)]在处存在谱线。当过采样为5时，OQPSK信号的平方谱如图5，可见在于MSK、GMSK相同的位置仍存在两根谱线。
因此对于采用GMSK调制的数据链信号的侦收系统来说，将平方谱相同的这三种信号进行识别具有重要的研究意义。
发明内容
本发明的目的，是针对采用GMSK(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying)调制、MSK(Minimum Shift Keying)调制和OQPSK(offset-QPSK)调制的三种信号的频谱特性相同，尤其是它们的平方谱特性几乎完全一致的问题。提出了一种针对MSK、GMSK、和OQPSK调制方法的识别方法。
本发明的目的是通过以下技术措施实现：求信号四次方谱，用于判断信号是否为MSK还是GMSK、OQPSK；求信号八次方谱，用于判断信号为GMSK还是OQPSK调制。
具体步骤为：
(1)求解接收到信号的四次方谱，根据其中频是否存在谱线来判决是否为MSK信号。
对于OQPSK调制信号：其四次方谱V(f)为：
其中A(f)＝F[g2(t)]，B(f)＝F[g2(t-T/2)]。
所以V(f)在频率{0，±2/T}处出现谱线，如图6。
MSK与GMSK调制信号的四次方谱如图7和图8。
(2)求解接收到信号的八次方谱，根据八次方谱中能量最大的谱线是否在中频来判决信号为GMSK信号或OQPSK信号。GMSK信号及OQPSK信号的八次方谱如图9和图10。
值得注意的是，在实际应用中因为信号存在载频，所以在求解信号的四次方谱时MSK的中心频点处也会有一个直流分量，如图11。
但即使经过载波调制后，MSK的直流分量大小也完全小于GMSK的直流分量大小。三种信号存在载频时的直流分量的值的大小如图12所示(进行了100次试验，实验结果按从小到大排序得到)。
因此，在存在载波调制时进行三个信号的调制识别：首先根据信号的四次方谱的中心幅值大小判断分离出MSK信号；再根据八次方谱特征分离GMSK和OQPSK信号。
本发明的有益效果为，对MSK、GMSK、OQPSK调制信号的识别效果好，正确率高。
附图说明
图1是本发明MSK、GMSK、和OQPSK信号的识别算法一种具体实施方式流程图；
图2是本发明中，GMSK调制的原理；
图3是本发明中，MSK调制信号的平方谱图；
图4是本发明中，GMSK调制信号的平方谱图；
图5是本发明中，OQPSK调制信号的平方谱图；
图6是本发明中，OQPSK调制信号的四次方谱图；
图7是本发明中，MSK调制信号的四次方谱图；
图8是本发明中，GMSK调制信号的四次方谱图；
图9是本发明中，GMSK调制信号的八次方谱图；
图10是本发明中，OQPSK调制信号的八次方谱图；
图11是本发明中，载波调制MSK调制信号四次方谱图；
图12是本发明中，三个信号载波调制后四次方谱中心幅值；
表1是本发明具体实施中，各信号的识别正确率。
具体实施方式
设带内信噪比15dB，分别产生MSK、GMSK、OQPSK三种信号，信息码个数为1000个，过采样率均为5，载频归一化频率为0.3。每种信号作1000次蒙特卡洛仿真。其正确率如表1所示：
表1识别正确率
MSK GMSK OQPSK
正确率 100.0％ 99.6％ 98.2％

Claims (1)

1.一种用于数据链信号侦收系统的信号调制方式识别方法，设定数据链信号采用的调制方式为MSK、GMSK和OQPSK中的一种，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取接收到信号的四次方谱，判断其中频是否存在谱线，若是，则判断信号调制方式为MSK调制；若否，则进入步骤S2；
S2、获取接收到信号的八次方谱，判断八次方谱中能量最大的谱线是否在中频，若是，则判断信号调制方式为GMSK调制；若否，则判断信号调制方式为OQPSK调制。
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