信號(hào)識(shí)別中的決策論分類(lèi)器改進(jìn)

石明明，魯周迅，馬 鑫

（南京工業(yè)大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211816）

0 引言

信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別是通信信號(hào)處理的一個(gè)重要研究課題，是信號(hào)分析中一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域。決策論識(shí)別技術(shù)通過(guò)事先設(shè)定好的閾值，對(duì)特征值進(jìn)行二元判決，達(dá)到對(duì)信號(hào)調(diào)制方式的識(shí)別。決策論識(shí)別技術(shù)具有實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單、分類(lèi)速度快、實(shí)用性高的特點(diǎn)。

然而傳統(tǒng)決策論識(shí)別技術(shù)中的特征值σdp對(duì)噪聲非常敏感誤差率高，計(jì)算量大，導(dǎo)致識(shí)別時(shí)間較長(zhǎng)。這里對(duì)模擬信號(hào)在低信噪比情況下，設(shè)計(jì)了新特征值P′來(lái)代替特征值σdp來(lái)進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別的方案。

1 調(diào)制信號(hào)的識(shí)別

1.1 特征值提取

對(duì)于模擬調(diào)制信號(hào)，其最為常用調(diào)制樣式主要有：AM、FM、DSB、LSB、USB五種。其統(tǒng)一的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)該為：

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，對(duì)于以上五種模擬信號(hào)的識(shí)別而言，最重要的就是從信號(hào)中提取以下4個(gè)特征值：

根據(jù)文獻(xiàn)[2]其中at是判斷弱信號(hào)的一個(gè)幅度判決電平，c是在全部取樣數(shù)據(jù)Ns中屬于非弱信號(hào)個(gè)數(shù)，?NL(i)是經(jīng)零中心化處理后的瞬時(shí)相位的非線(xiàn)性分量。

1.2 信號(hào)識(shí)別

根據(jù)文獻(xiàn)[3]傳統(tǒng)識(shí)別方法采用1.1節(jié)中三個(gè)三種特征值對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)對(duì)以上三個(gè)特征值設(shè)置門(mén)限，從而確定判決邊界，即某個(gè)特征值同一定的門(mén)限值的比較結(jié)果，將決定分支走向。圖1給出了針對(duì)這里所提到的5種模擬調(diào)制信號(hào)的判決樹(shù)。

圖1 傳統(tǒng)識(shí)別方法信號(hào)判決樹(shù)

2 信號(hào)識(shí)別技術(shù)的改進(jìn)

2.1 特征值P的分析

由譜對(duì)稱(chēng)性P的定義，可以得出以下兩點(diǎn)結(jié)論：

①特征值P以載頻點(diǎn)為界，分別計(jì)算位于載頻兩側(cè)的頻譜幅度的絕對(duì)值之和得到PL與 PU。根據(jù)各種信號(hào)的頻譜樣式，通過(guò) PL?PU使得信號(hào)可以分成若干類(lèi)別，通過(guò) PL+PU使得P值的范圍在[?1,1]之間；

2.2 特征值P′的設(shè)計(jì)

通過(guò)上述分析，提出對(duì)特征值P進(jìn)行改進(jìn)：使 PU中包括，得到新的特征值P′，其表達(dá)式為：

2.3 改進(jìn)的決策論分類(lèi)器設(shè)計(jì)

圖2給出了改進(jìn)的信號(hào)識(shí)別流程圖，可以看出，由于采用改進(jìn)的特征值P′，避免σdp的使用。

3 仿真結(jié)果與分析

3.1 識(shí)別速度分析

實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,CPU為Intel Core 2 Duo T9900；內(nèi)存2 G;操作系統(tǒng)為 Windows 7；仿真環(huán)境為 MATLAB 2007。此外，為了避免操作系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)程或程序?qū)ψR(shí)別速度的影響，實(shí)驗(yàn)特在安全模式下進(jìn)行。

圖2 更新的基于決策論的信號(hào)識(shí)別流程

表1展示了基于這兩種流程的識(shí)別時(shí)間對(duì)比。對(duì)比顯示，改進(jìn)流程中所用最長(zhǎng)時(shí)間仍小于原流程中所用最長(zhǎng)時(shí)間。這說(shuō)明，改進(jìn)流程的識(shí)別速度優(yōu)于原流程。

表1 兩種流程下各信號(hào)識(shí)別時(shí)間對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

介紹了模擬調(diào)制信號(hào)識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)AM、DSB、LSB、USB和FM信號(hào)的識(shí)別。通過(guò)對(duì)Nandi A K和Azzouz E E所提出特征值的介紹，分析特征值σdp的不足之處，以及特征值P對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)的原理，提出了改進(jìn)的特征值P′，用以代替σdp，并對(duì)以上五種信號(hào)進(jìn)行仿真，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，通過(guò)與原流程進(jìn)行識(shí)別時(shí)間對(duì)比，證明了改進(jìn)流程具有較快的識(shí)別速度。

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[2] RAMAKONAR V, DARYOUSH H, ABDESSELAM B.Automatic Recognition of Digital Modulated Communications Signals[J].Fifth International Symposium on Signal Processing and Its Applications, 1999(02): 753-756.

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