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基于决策树的调制模式识别及GNU Radio模块实现

作　者: 温欣
导　师: 张钦宇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: GNU Radio 调制识别决策树软件无线电
分类号: TN911.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

软件无线电的基本思想是以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托,通过软件编程来实现无线电台的各种功能,解除对基于硬件、面向用途的电台设计方法中的完全依赖。由于它所特有的多频段、多体制、多功能的特点,事先无法知道所接收到的信号各种参数,因此,在对信号进行解调前必须要先识别该信号的调制模式及其信号参数。尤其在当今通信环境下,通信双方处于非合作模式下,电子战日益复杂化,对未知信号的参数分析、模式识别等技术就显得更加重要,在非合作通信系统接收机设计中,自动调制模式识别已经成为重要的研究课题。本文研究的调制识别是首先进行输入样本特征的选取和处理,这些特征能够表现出信号调制方式的不同,或者对这些特征进行一定的处理后能够表现出信号调制方式的不同。然后根据所选的特征值进行分类,根据分类的结果判定是哪种调制模式。调制的方法通常分为脉冲调制和正弦波调制两大类。脉冲调制是用脉冲串或一组数字信号作为载波的调制方式,正弦波调制则是载波为高频正弦信号的调制方式。本文主要讨论的是正弦波调制,基于决策树算法进行分类,对算法的选择也可以根据具体的情况具体分析,在具体的情况下,可以选择神经网络等不同的算法。决策树算法具有高效性的特点,用其进行分类,提高了识别效率,并且可以用于CPU频率低的系统中进行调制模式识别,比如PDA,智能手机等,这样可以以最快的速度得到信号的解调信号,得到我们要用的信息。本文通过提取信号的特征值,将特征值通过决策树进行分类,对输入的多种调制信号进行选择提取,能够正确识别出AM、FM、QPSK等调制信号,在8dB时对调制信号的平均识别正确率可达到95%以上。本文使用GNU Radio平台,这个作为软件无线电的一种开发平台,利用它提供的信号运行和处理模块,在易制作的低成本的射频(RF)硬件和通用微处理器上实现软件定义无线电。通过使用GNU Radio的通用的硬件开发平台,节省了大量资金,并且具有很强的扩展性,可以通过使用不同的软件算法,实现不同的功能。本文使用GRC平台,对代码进行了封装,导入GRC中,图像化显示调制识别的整个流程,并且输出调制识别的结果。为以后利用GNU Radio进行调制识别等研究奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 国内外相关技术发展现状  9-15
    1.2.1 基于特征值提取的调制识别的发展  9-11
    1.2.2 GNU RADIO 发展概况及优势  11-12
    1.2.3 其他SDR 平台  12-15
  1.3 本文结构安排  15-16
第2章调制识别的理论基础  16-24
  2.1 解析信号与希尔伯特变换  16-17
  2.2 模拟调制信号  17-19
  2.3 数字调制信号  19-21
  2.4 分类算法简介  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章基于决策树的调制识别算法研究  24-33
  3.1 调制模式识别的框架结构  24-25
  3.2 信号预处理  25-27
  3.3 特征参数的提取  27-31
  3.4 分类算法确定  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章 GNU Radio 的调制识别模块实现  33-43
  4.1 引言  33-34
  4.2 GNU Radio 软硬件体系结构  34-37
  4.3 模块的封装  37-39
    4.3.1 修改算法并封装到静态库里  37-39
    4.3.2 修改模板  39
  4.4 运行过程及结果分析  39-42
  4.5 本章小结  42-43
结论  43-44
参考文献  44-47
附录  47-49
致谢  49

基于决策树的调制模式识别及GNU Radio模块实现

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