阅读说明：本技术 一种基于循环谱区分调制类型的方法及系统 (Method and system for distinguishing modulation types based on cyclic spectrum ) 是由 陈璐 马媛媛 邵志鹏 陈牧 姜禹 戴造建 李尼格 李勇 卢子昂 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于循环谱区分调制类型的方法及系统,方法包括：获取预知调制方式的信号；将预知调制方式的信号进行循环谱调制,得到循环谱三维图的图谱,并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标；将图谱截面及图谱截面的波峰坐标按照不同的调制方式进行分类存储；将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制,生成未知调制方式信号的图谱截面及图谱截面的波峰坐标,对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标进行聚类分析并结合图谱截面的次波峰检测,得到未知调制方式信号的调制类型。本发明提出了通过循环谱特征作为特征提取的样本,实现了对调制信号类型的区分,在低信噪比条件下有较高的识别准确率,且应用广泛。(The invention discloses a method and a system for distinguishing modulation types based on a cyclic spectrum, wherein the method comprises the following steps: acquiring a signal of a predicted modulation mode; performing cyclic spectrum modulation on a signal with a preset modulation mode to obtain a spectrum of a cyclic spectrum three-dimensional graph, and acquiring a spectrum section and peak coordinates of the spectrum section; classifying and storing the map cross section and the peak coordinates of the map cross section according to different modulation modes; and performing cyclic spectrum modulation on the received signal of the unknown modulation mode to generate an atlas section of the signal of the unknown modulation mode and peak coordinates of the atlas section, performing cluster analysis on the peak coordinates of the atlas sections of the signal of the unknown modulation mode and the signal of the predicted modulation mode, and combining sub-peak detection of the atlas section to obtain the modulation type of the signal of the unknown modulation mode. The invention provides a method for distinguishing modulation signal types by taking the cyclic spectrum characteristics as a sample for characteristic extraction, and the method has the advantages of higher identification accuracy under the condition of low signal-to-noise ratio and wide application.)

一种基于循环谱区分调制类型的方法及系统

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于循环谱区分调制类型的方法及系统。

背景技术

信号调制类型识别技术分为人工识别和自动识别，人工识别方式包含强烈的主观因素，且识别类型有限，识别率低，自动识别使用各种技术对信号进行变换达到分辨出不同调制类型的目的，可以克服各种困难，识别性能更好。目前，第一类是采用统计模型描述通讯系统，并采用基于最大似然标准的调制检测决策方案；第二类是基于特征参数提取的模式识别法。相比较而言，第二类研究应用广泛且准确率更高，现阶段大多采用深度神经网络来对特征参数进行提取并对调制类型进行分类。

由于无线通信信道环境复杂且难以预测，在强噪声干扰的情况下，很多参数估计和调制方式识别方法难以达到理想准确度。基于小波变换的调制识别算法，利用信号经小波变换后的包络来识别它们的调制类型，但小波尺度因子对识别结果影响较大；基于频谱分析的调制识别算法，利用信号的平方谱或四次方谱来对信号进行调制识别，但适用的信号较少。现有技术存在识别方法应用面小，在低信噪比条件下识别准确率低的缺陷。

发明内容

因此，本发明提供的一种基于循环谱区分调制类型的方法及系统，克服了现有技术中识别方法应用面小，在低信噪比条件下识别准确率低的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种基于循环谱区分调制类型的方法，包括：

获取预知调制方式的信号；

将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标；

将图谱截面及图谱截面的波峰坐标按照不同的调制方式进行分类存储；

将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，生成未知调制方式信号的图谱截面及图谱截面的波峰坐标，对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标进行聚类分析并结合图谱截面的次波峰检测，得到未知调制方式信号的调制类型。

在一实施例中，所述预知调制方式包括：2FSK、2ASK、BPSK。

在一实施例中，所述将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标的步骤，包括：

将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并降维至二维图谱；

截取预知调制方式的信号的二维图谱预设数值循环频率的截面，获取图谱截面；

通过测量获取截面的波峰坐标。

在一实施例中，所述将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，生成未知调制方式信号的图谱截面及图谱截面的波峰坐标，对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标进行聚类分析并结合图谱截面的次波峰检测，得到未知调制方式信号的调制类型的步骤，包括：

将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，得到未知调制方式信号的循环谱三维图的图谱，并降维至二维图谱；

截取未知调制方式信号的二维图谱预设数值循环频率的截面，获取图谱截面；

通过测量获取未知调制方式信号二维图谱的截面的波峰坐标；

将未知调制方式信号的二维图谱的图谱截面的波峰坐标与分类存储的预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标通过聚类分析，区分未知调制方式信号是否为BPSK调制类型；

如果未知调制方式信号的调制类型不是BPSK调制类型，则属于2ASK或2FSK调制类型，基于2FSK信号的图谱存在次波峰的特征，检测未知调制方式信号的图谱截面的是否存在次波峰，并根据未知调制方式信号的图谱截面的是否存在次波峰，来区分未知调制方式信号为2ASK或2FSK调制类型。

在一实施例中，截取预知调制方式的信号和未知调制方式信号循环谱的循环频率α＝0截面。

在一实施例中，检测未知调制方式信号的图谱截面存在次波峰时，波峰数量为2，不存在时，波峰数量为1。

在一实施例中，对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标采用K-均值聚类算法进行聚类分析。

第二方面，本发明实施例提供一种基于循环谱区分调制类型的系统，包括：

预知信号获取模块，用于获取预知调制方式的信号；

循环谱调制模块，用于将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标；

数据库存储模块，用于将图谱截面及图谱截面的波峰坐标按照不同的调制方式进行分类存储；

信号区分模块，用于将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，生成未知调制方式信号的图谱截面及图谱截面的波峰坐标，对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标进行聚类分析并结合图谱截面的次波峰检测，得到未知调制方式信号的调制类型。

第三方面，本发明实施例提供一种终端，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行本发明实施例第一方面所述的基于循环谱区分调制类型的方法。

第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行本发明实施例第一方面所述的基于循环谱区分调制类型的方法。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的基于循环谱区分调制类型的方法及系统，利用不同调制信号的循环谱的明显区别特征，提取循环谱中的信号特征，作为基础特征对信号的调制类型进行区分，通过对信号进行循环谱调制，并测量截面图上的波峰坐标，利用存储数据与未知信息数据进行聚类分析，且进行次波峰检测，实现了不同调制信号类型的区分，在低信噪比条件下有较高的识别准确率，且应用广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于循环谱区分调制类型的方法的一个示例的流程图；

图2为本发明实施例提供的基于循环谱区分调制类型的方法的一个具体示例的流程图；

图3为本发明实施例提供的基于循环谱区分调制类型的系统的模块组成图；

图4为本发明实施例提供的一种终端一个具体示例的组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供的一种基于循环谱区分调制类型的方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：获取预知调制方式的信号。

在本发明实施例中，所述预知调制方式包括：2FSK、2ASK、BPSK。实际中，2FSK为二进制频移键控、2ASK为二进制振幅键控、BPSK为相移键控，本实施例以上三种调制方式作为举例，并不以此为限，具有不同循环谱特征的信号均适用。

步骤S2：将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标。

在本发明实施例中，调制信号其谱相关函数在循环频率不为零处有较大值，但平稳噪声在循环频率不为零处几乎为零或值很小，不足以对有效信号造成影响，信噪比较低时，依旧能通过循环谱对其做出区分，因此，将预知调制方式的信号进行循环谱调制。若接收的预知调制方式的信号中存在干扰信号，而干扰信号的关键参数与有效信号不同，则其循环谱图完全不同，可以以此进行区分。因此通过循环谱图来作为特征提取的样本，对平稳噪声和干扰具有抑制作用，且能更多的反映调制信号的特征，在低信噪比传输环境中，能获得很高识别准确率。

在本发明实施例中，执行步骤S2的过程，具体包括：将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，为简化计算的复杂度，将三维图谱降维至二维图谱；截取预知调制方式的信号的二维图谱预设数值循环频率的截面，获取图谱截面；通过测量获取截面的波峰坐标。其中，在将三维图的图谱降维至二维图谱后，截取图谱的α＝0(α为循环频率)截面，并在α＝0截面上测量波峰坐标，循环谱图以零纵轴为对称轴对称，在测量时统一测量单边坐标即可，可统一测量正轴坐标。

步骤S3：将图谱截面及图谱截面的波峰坐标按照不同的调制方式进行分类存储。

在本发明实施例中，将获取的大量的预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标，收集足够多的波峰坐标，并将截面图和波峰坐标按照不同调制方式分类存储在数据库中，作为调制类型识别的基础数据，本实施例中建立数据库的信号类型已知，直接分类即可。

步骤S4：将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，生成未知调制方式信号的图谱截面及图谱截面的波峰坐标，对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标进行聚类分析并结合图谱截面的次波峰检测，得到未知调制方式信号的调制类型。

在本发明实施例中，执行步骤S4的过程，具体包括：将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，得到未知调制方式信号的循环谱三维图的图谱，为简化计算的复杂度，将三维图谱降维至二维图谱；截取未知调制方式信号的二维图谱预设数值循环频率的截面，获取图谱截面；通过测量获取未知调制方式信号二维图谱的截面的波峰坐标；将未知调制方式信号的二维图谱的图谱截面的波峰坐标与分类存储的预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标通过聚类分析，可选择K-均值聚类方式，区分未知调制方式信号是否为BPSK调制类型；如果未知调制方式信号的调制类型不是BPSK调制类型，则属于2ASK或2FSK调制类型，基于2FSK信号的图谱存在次波峰的特征，检测未知调制方式信号的图谱截面的是否存在次波峰，并根据未知调制方式信号的图谱截面的是否存在次波峰，来区分未知调制方式信号为2ASK或2FSK调制类型，实现了对三种调制信号类型的区分，在低信噪比条件下有较高的识别准确率。

在本发明实施例中，获取未知调制方式信号的调制类型的具体流程，如图2所示，将接收外部信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，且接收的外部信号为预知调制方式的信号，并获取图α＝0谱截面及图谱截面的波峰坐标；将图谱截面及图谱截面的波峰坐标按照不同的调制方式进行分类存储，收集大量信号作为数据库；将接受未知信号进行循环谱调制，获得该未知调制方式信号的循环谱α＝0截面和波峰坐标，将该未知调制方式信号波峰坐标与数据库中存储的各调制方式所得的波峰坐标进行聚类分析，BPSK调制方式的波峰坐标与其他两类存在明显差别，可直接区分出是否为BPSK调制类型，若未知坐标混合在2ASK和2FSK类别中，则对该未知调制方式信号的循环谱图截面图进行次波峰检测，检测未知调制方式信号的图谱截面存在次波峰时，波峰数量为2，不存在次波峰时，波峰数量为1，若该未知调制方式信号检测出次波峰，则为2FSK调制信号，反之，则为2ASK信号。通过以上过程实现了对三种调制信号类型的区分，可应用于实际传输环境中，循环谱对平稳噪声和干扰具有抑制作用，且能更多的反映调制信号的特征，在低信噪比条件下有较高的识别准确率。

本发明实施例提供了一种基于循环谱区分调制类型的方法，利用不同调制信号的循环谱的明显区别特征，提取循环谱中的信号特征，作为基础特征对信号的调制类型进行区分，通过对信号进行循环谱调制，并测量截面图上的波峰坐标，利用存储数据与未知信息数据进行聚类分析，且进行次波峰检测，实现了对不同调制信号类型的区分，在低信噪比条件下有较高的识别准确率，且应用广泛。

实施例2

本发明实施例提供一种基于循环谱区分调制类型的系统，如图3所示，包括：

预知信号获取模块1，用于获取预知调制方式的信号；此模块执行实施例1中的步骤S1所描述的方法，在此不再赘述。

循环谱调制模块2，用于将预知调制方式的信号进行循环谱调制，得到循环谱三维图的图谱，并获取图谱截面及图谱截面的波峰坐标；此模块执行实施例1中的步骤S2所描述的方法，在此不再赘述。

数据库存储模块3，用于将图谱截面及图谱截面的波峰坐标按照不同的调制方式进行分类存储；此模块执行实施例1中的步骤S3所描述的方法，在此不再赘述。

信号区分模块4，用于将接收的未知调制方式的信号进行循环谱调制，生成未知调制方式信号的图谱截面及图谱截面的波峰坐标，对未知调制方式信号及预知调制方式的信号的图谱截面的波峰坐标进行聚类分析并结合图谱截面的次波峰检测，得到未知调制方式信号的调制类型；此模块执行实施例1中的步骤S4所描述的方法，在此不再赘述。

本发明实施例提供一种基于循环谱区分调制类型的系统，利用不同调制信号的循环谱的明显区别特征，提取循环谱中的信号特征，作为基础特征对信号的调制类型进行区分，通过对信号进行循环谱调制，并测量截面图上的波峰坐标，利用存储数据与未知信息数据进行聚类分析，且进行次波峰检测，实现了对不同调制信号类型的区分，在低信噪比条件下有较高的识别准确率，且应用广泛。

实施例3

本发明实施例提供一种终端，如图4所示，包括：至少一个处理器401，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口403，存储器404，至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器404可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器404可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。其中处理器401可以执行实施例1中的基于循环谱区分调制类型的方法。存储器404中存储一组程序代码，且处理器401调用存储器404中存储的程序代码，以用于执行实施例1中的基于循环谱区分调制类型的方法。其中，通信总线402可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线402可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard disk drive，缩写：HDD)或固降硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processingunit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，存储器404可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器404还可以包括上述种类的存储器的组合。

其中，处理器401可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。

其中，处理器401还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。

可选地，存储器404还用于存储程序指令。处理器401可以调用程序指令，实现如本申请执行实施例1中的基于循环谱区分调制类型的方法。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行实施例1中的基于循环谱区分调制类型的方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。