基于载频估计法的信号的分类方法

王正坤，常 笑

（山东科技大学 山东 青岛 266590）

1 引言

现代信息技术高速发展，通信技术与设备与日俱进，通信辐射源信号的分类与识别就变得尤为重要，特别是在军事、战争、政治、商业等对信息保密要求极为严格的领域。信号的分类与识别有多种方法，本文主要的突破口为信号的载频，以此为出发点，研究信号载频的估计方法和准确性。

2 通信辐射源信号的传输过程原理

通信辐射源信号的传输过程原理关系式：

其中rn为通信辐射源的侦测接收信号，xn是通信辐射源功率放大器的输入信号，与rn一一对应，fs为采样频率，是一个固定已知值fs=1.01MHz，n为采样点，载频fc和数字基带调制信号sn未知。

3 辐射源信号去噪

因为信号在传输过程中会受到外界低频信号的干扰，外界的低频干扰信号就统称为噪声，所以这里需要对接收到的信号进行去噪处理，去噪的方法有很多，这里就不再赘述。

4 基于FFT的载频估计方法

4.1 信号表示

对于不同的采样点，有：

将直接频率合成单元（DDS）的同相和正交支路本振信号与经过数据缓存器延时的信号相乘。其中，T1为大于第1级粗侧载频所需时间的数据缓存器的延时时间，并经过低通滤波，可得

其中A是信号幅度，θ是初相，T为样本间隔，其中vn为加性白噪声，且，σ2表示噪声方差，信噪比定义为其中，是一个复白噪声序列。

4.2 相位去折叠

需要估计fc和θ的所有信息包含在相角

对于差分法，认为E(θ)=0，则得到：

4.3 利用最大谱线值确定对应的采样点位置

对单一频率信号进行分析时，离散信号的表达式为：

对信号的非同步采样或非整周期数据截断时，信号的峰值频率为：，则信号峰值即最大谱线值对应的采样点位置为：，所以得出载频为：

通过上述方法可以得出一组信号的载频，对载频范围进行分类处理即可得出信号的类别

5 基于Rife的载频估计方法

对于通信信号载频的估计，FFT方法具有较小的运算量和较高的执行效率，但基于FFT方法对载频的估计精度不是很高，估计精度受FFT频率分辨率的执行效率，对于很接近的间隔频率往往无法分辨。为此，在FFT方法的基础上，可以进行改进，用Rife估计法进行频率估计，这样就可以保证较高的精度。

Rife估计法的表达式为：

FFT方法的精度要比Rife方法的精度稍低，但相差不大，所以再一定的误差允许范围内，FFT方法可以满足基本的估计载频的精度。Rife方法只是对原始FFT方法进行了修正，修正有一定的效果，但仿真差别不大，这还需要进一步的探讨Rife方法的影响因素和适用范围。

6 结语

文中用到的快速傅里叶变换的方法，即FFT载频估计的方法，可以通过傅里叶变换将通信辐射源的时域信号变换到频域范围，此种方法原理复杂，但是运算简单，可以通过Matlab仿真软件实现快速傅里叶变换。但需要注意的是，在对信号进行傅里叶变换之前需要对信号进行降噪处理，如果不消除噪声的影响而直接对信号进行处理，则很难得出正确的分类。

通信源辐射源信号是一个复杂而困难的问题，文中提到的信号分类提取方法可以应用到计算机技术、数字信号处理技术等实际生活的各个领域；也可应用到数字信号处理技术，加快数据挖掘等技术的发展。

例如心血管疾病是威胁人类生命的主要疾病之一，提取心电信号的时域特征、小波域特征和高阶统计量特征，精确分类，能更好满足临床医生的诊断需求，从而更好地保证疾病的治疗。

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