無(wú)線通信系統(tǒng)中的信號(hào)識(shí)別技術(shù)研究.pdf

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無(wú)線頻譜資源日趨飽和，為了提高頻譜的利用率和保證不同體制無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作，滿足多種通信業(yè)務(wù)需求，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)孕育而生，其中的頻譜感知技術(shù)就是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)之一，其目的就是要對(duì)各頻段所存在的授權(quán)及非授權(quán)信號(hào)類型進(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別，仍然屬于通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別的范疇。本文針對(duì)適用于非協(xié)作頻譜感知的信號(hào)特征提取及識(shí)別算法進(jìn)行了深入的研究，主要內(nèi)容包括基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的單載波調(diào)制信號(hào)特征提取技術(shù)，單

2、載波與多載波調(diào)制信號(hào)的類間識(shí)別技術(shù)，以及多載波調(diào)制(MCM)信號(hào)的參數(shù)估計(jì)和類內(nèi)盲識(shí)別技術(shù)。
　　 首先，在分析單載波調(diào)制信號(hào)傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于方向數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)理論的信號(hào)特征提取新算法，利用信號(hào)相位服從圓周分布這一特點(diǎn)，在載波頻率、帶寬和調(diào)制指數(shù)均未知的情況下，通過(guò)一定的角度變換將單載波信號(hào)瞬時(shí)頻率值處理后，作為數(shù)據(jù)樣本，提取分類特征。該算法提取的特征穩(wěn)定性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法，不因時(shí)間的推移或環(huán)境的變化而發(fā)生

3、顯著改變，對(duì)樣本長(zhǎng)度依賴程度較小，類間可分離度好。當(dāng)信噪比大于10dB的情況下，特征趨于平穩(wěn)，具有較高的置信度。為非協(xié)作頻譜感知中單載波通信信號(hào)調(diào)制類型的盲識(shí)別提供了新的途徑。同時(shí)指出了算法需要進(jìn)一步完善和改進(jìn)的地方。
　　 其次，針對(duì)瑞利衰落信道條件下的單載波信號(hào)和多載波信號(hào)的類間盲識(shí)別問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的高階累積量組合特征參數(shù)提取算法。理論分析證明算法能有效抑制瑞利多徑衰落及高斯噪聲對(duì)接收端識(shí)別性能的影響。算法不需任何先驗(yàn)

4、知識(shí)，避免了載波同步處理的繁瑣過(guò)程，可直接對(duì)中頻采樣信號(hào)進(jìn)行處理。仿真驗(yàn)證了改進(jìn)的識(shí)別特征與傳統(tǒng)的特征相比具有更好的穩(wěn)健性，并且對(duì)子載波數(shù)目不敏感。解決了特征參數(shù)動(dòng)態(tài)變化所導(dǎo)致的識(shí)別門限確定的困難，降低了誤判的概率，提高了識(shí)別精度，通過(guò)門限判別法或者結(jié)合簡(jiǎn)單的分類器即可取得良好的識(shí)別效果。為下一步實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制信號(hào)的類內(nèi)識(shí)別奠定了基礎(chǔ)。
　　 再次，對(duì)基于高階循環(huán)累積量估計(jì)多載波CDMA信號(hào)子載波頻率以及利用多尺度Haar小波變

5、換估計(jì)多載波CDMA信號(hào)碼速率的可行性進(jìn)行了初步的研究，證明了通過(guò)檢測(cè)特定循環(huán)頻率處高階循環(huán)累積量較大峰值的位置，來(lái)對(duì)多載波CDMA信號(hào)的子載波頻率進(jìn)行盲估計(jì)的切實(shí)可行的。隨后在信號(hào)子載波估計(jì)結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)基于多尺度Haar小波變換的碼片速率估計(jì)算法進(jìn)行了仿真，分析了載波估計(jì)頻偏對(duì)不同多載波信號(hào)碼速率估計(jì)性能的影響。為四類多載波調(diào)制信號(hào)的類內(nèi)盲識(shí)別，提供了必要的理論基礎(chǔ)和參數(shù)支持。
　　 最后，在多載波調(diào)制信號(hào)參數(shù)盲估計(jì)的基礎(chǔ)

6、上，提出了基于對(duì)構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行奇異值分解的多載波調(diào)制信號(hào)盲識(shí)別新算法，給出了算法模型及實(shí)現(xiàn)框圖。以典型的基于IFFT實(shí)現(xiàn)的OFDM，MC-CDMA，MC-DS-CDMA和MT-CDMA四種常見(jiàn)但難以區(qū)分的多載波調(diào)制信號(hào)為例，分別在理想高斯白噪聲信道以及瑞利多徑信道下做了詳細(xì)的算法理論分析和仿真驗(yàn)證，并針對(duì)存在多址干擾時(shí)，MC-CDMA信號(hào)構(gòu)造矩陣的較大非零奇異值個(gè)數(shù)n隨用戶數(shù)量線性增長(zhǎng)而造成的單次判定結(jié)果失效問(wèn)題，給出了修正的判定準(zhǔn)則

7、，更加適用于實(shí)際信道情況。算法無(wú)需知道任何多載波調(diào)制信號(hào)數(shù)據(jù)信息以及擴(kuò)頻碼類型和長(zhǎng)度，僅通過(guò)構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣奇異值梯度序列中較大非零奇異值的個(gè)數(shù)，即可準(zhǔn)確判斷多載波調(diào)制信號(hào)的類型，避免了傳統(tǒng)識(shí)別算法中特征提取之后的分類器設(shè)計(jì)的繁瑣過(guò)程，大大簡(jiǎn)化了識(shí)別流程，而且算法中構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣的階數(shù)N值選取不必嚴(yán)格遵守與子載波個(gè)數(shù)的整數(shù)倍關(guān)系，可以選取相對(duì)較小的N值，以減少算法的運(yùn)算量，仿真分析證明算法在較低信噪比條件下取得了良好的效果。為多載波調(diào)制信號(hào)的