数字相位调制信号的自动识别算法张炜杨虎张尔扬(国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：本文提出了一种基于谱相关密度函数提取特征参数的数字相位调制识别算法。算法通过讨论MPSK信号四次方变换后信号的谱相关密度函数，提取稳定的归一化特征参数，从而在低信噪比时实现对数字相位键控信号的高识别率。本文给出了严格的数学推导结果和工程实现算法，并完成了对BPSK，QPSK，8PSK，16PSK信号的调制识别性能的仿真，验证了算法的有效性。关键字：循环谱密度多进制相位键控谱相关：TN911文献标识码：AAutomaticDigitalPhaseModulationSignalsRecognitionAlgorithmsZHANGWeiYANGHuZHANGEr-yang(Electronicsscienceandengineeringcollege,Nationaluniversityofdefensetechnique,HunanChangsha,410073，China)Abstract:Inthispaper,wedevelopanewautomaticdigitalphasemodulationsignalsrecognitionalgorithmsbasedonspectralcorrelationdensityfunction.ExplicitformulasforthespectralcorrelationfunctionforquarticMPSKsignalsarederived.Fromitwedeveloptwosteadyunitarykeyparameter,andgainhighprobabilityofcorrectclassificationofMPSKatlowsignal-to-noiseratio.Weshowstrictmathematicsresultandengineeringachievealgorithms,completesimulationofmodulationrecognitionperformanceofBPSK,QPSK,8PSK,16PSKsignals,andverifiedthealgorithms'susefulness.Keywords:cyclicspectrumdensityMPSKspectralcorrelation1概述通信信号是一类特殊的非平稳信号，它的非平稳性表现为周期平稳性。通信信号常用待传输信号为周期性信号的某个参数进行调制，如对正弦载波进行调幅、调频和调相，以及对周期性脉冲信号进行脉幅、脉宽和脉位调制。信号的循环(周期)平稳特性往往表现在信号的二阶或高阶统计量上。一个信号反映在二阶统计量(时变的相关函数或功率谱)上的周期性可以解释为该信号通过一个(二次的)非线性传输系统后的特性，常称之为谱线生成特性。与之对照，一个信号不同频带之间的相关特性则称作谱相关(SpectralCorrelation)特性[5]。谱相关包含了信号过程的统计平均处理，对平稳噪声和干扰的谱相关函数为零，因而剔除了某些非信号本身特性的随机因素的影响。通信信号是一类典型的具有循环平稳特性的信号，它的谱相关函数包含了与调制信号参数有关的相位和频率信息，因而其谱相关特性具有很重要的实际应用价值。对于数字相位键控（MPSK）信号而言，其谱相关函数在BPSK信号和高阶相位键控信号（）之间有明显的不同，但提取的特征参数与调制信号有关，其特征值不够稳定。对于高阶相位键控信号之间，其谱相关特性差异非常微小，无法找到易于区分的特征参数。本文提出一种基于谱相关密度函数提取特征参数的调制识别算法，它通过MPSK信号4次方变换后信号的谱相关密度函数计算，分析幅值三维图，提取稳定的归一化特征参数，从而在低信噪比时也能实现对高阶相位键控信号的高识别率。本文给出了严格的数学推导结果和工程实现算法，并对BPSK,QPSK,8PSK,16PSK信号的调制分类进行了仿真，验证了算法的有效性。文章的结构如下，第二部分简单介绍谱相关原理及主要结论，第三部分MPSK信号调制识别算法，第四部分MPSK信号调制识别算法仿真结果，第五部分结束语。2谱相关原理简述[3][4][5]一个连续时间二阶随机过程，当且仅当它的均值和自相关函数是周期性的(周期为)，则称之为在广义上的循环平稳过程(或二阶循环平稳过程)。即：，。考虑时，的时变相关函数定义为：(1)由于上式的是周期为的周期函数，我们可以用Fourier级数展开它，得到(2)式中，且Fourier系数(3)系数表示频率为的循环自相关强度，它是的函数，简称循环(自)相关函数或谱相关函数。信号的循环相关函数的Fourier变换(4)称为循环谱密度(cyclicspectrumdensity，简写CSD)。有限时间长度内的对理想循环谱密度的估计量常被称为谱相关密度函数，记为在实际应用中，我们只能根据有限个数据或者说有限的观察时间()内的，来近似估计循环谱密度函数。采用离散频率平滑循环周期图来估计谱相关函数的方法，称作谱相关工程计算的...