卫星通信信号高精度调制分类方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例中，基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号；对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数；建立调频信号决策树分类模型，根据所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数对所述调频信号决策树分类模型进行训练。可见，本发明专利技术实现通信信号的调制分类，从而提升卫星移动通信系统的调频信号识别率与分类精度，为用户提供更加优质的通信服务。

【技术实现步骤摘要】
卫星通信信号高精度调制分类方法、装置及系统
本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及一种卫星通信信号高精度调制分类方法、装置及系统。
技术介绍
为了满足卫星移动通信系统的通信需求，减小多种噪声的影响，保障信号接收不失真，满足用户不同需求，通信信号必须经过调制分类器的处理，使其在不同频道上传输。由此可见，在卫星移动通信系统中，调制分类技术具有着至关重要的作用。但卫星现有调制分类器对通信信号处理不当，导致在信噪比10dB-50dB情况下，通信信号识别率与分类精度较低，难以满足5G时代的卫星通信需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种卫星通信信号高精度调制分类方法、装置及系统，能够将通信信号转换为调频信号，提取并选取调频信号特征，以此为基础，设计调制分类算法，实现通信信号的调制分类，从而提升卫星移动通信系统的调频信号识别率与分类精度，为用户提供更加优质的通信服务。为了解决上述技术问题，本专利技术第一方面公开了一种卫星通信信号高精度调制分类方法，所述方法包括：基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号；基于预设的参数提取规则，对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数；建立调频信号决策树分类模型，根据所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数对所述调频信号决策树分类模型进行训练，得到5G低轨卫星通信调频信号分类器。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种，所述根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，包括：根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；根据所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号，包括：所述5G低轨卫星通信信号的表达式为r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；设置A为1，则所述5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，所述消除调制信号的通信信号的表达式为：x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；将所述消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述基于预设的参数提取规则，对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数，包括：将所述5G低轨卫星通信调频信号表示为其中，x(t)表示的是所述5G低轨卫星通信调频信号的瞬时表示形式；A(t)表示的是调频信号瞬时幅度；f(t)表示的是调频信号瞬时频率；表示的是调频信号瞬时相位；υ(t)表示的是调频信号瞬时噪声；确定所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数包括归一化中心瞬时幅度谱最大值γmax、零中心瞬时相位非线性分量绝对值标准差σap、零中心瞬时相位非线性分量直接值标准差σdp、零中心归一化瞬时幅度绝对值标准差σaa和零中心归一化瞬时频率绝对值标准差σaf；根据以下公式对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数：其中，acn(i)表示的是时刻为i/fs时，归一化中心瞬时幅度；Ns表示的是调频信号采样点数；c表示的是满足acn(i)>at的采样点数；φNL(i)表示的是时刻为i/fs时，瞬时相位非线性分量数值；fN(i)表示的是时刻为i/fs时的瞬时频率绝对值。作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述调频信号决策树分类模型包括：第一节点，所述第一节点的输入为模型的总输入，所述第一节点的输出包括第一是输出和第一否输出，所述第一节点的判定条件为：所述归一化中心瞬时幅度谱最大值γmax是否大于第一门限；第二节点，所述第二节点的输入为所述第一是输出，所述第二节点的输出包括第二是输出和第二否输出，所述第二节点的判定条件为：所述零中心归一化瞬时频率绝对值标准差σaf是否大于第二门限；第三节点，所述第三节点的输入为所述第一否输出，所述第三节点的输出包括第三是输出和第三否输出，所述第三节点的判定条件为：所述零中心瞬时相位非线性分量绝对值标准差σap是否大于第三门限；第四节点，所述第四节点的输入为所述第三是输出，所述第四节点的输出包括第四是输出和第四否输出，所述第四节点的判定条件为：所述零中心瞬时相位非线性分量直接值标准差σdp是否大于第四门限；第五节点，所述第五节点的输入为所述第四是输出，所述第五节点的输出包括第五是输出和第五否输出，所述第五节点的判定条件为：所述零中心归一化瞬时幅度绝对值标准差σaa是否大于第五门限。本专利技术第二方面公开了一种卫星通信信号高精度调制分类装置，所述装置包括：确定模块，用于基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；构建模块，用于根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；获取模块，用于根据所述5G低轨卫星通信信号获取信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星通信信号高精度调制分类方法，其特征在于，所述方法包括：/n基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；/n根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；/n根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；/n对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号；/n基于预设的参数提取规则，对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数；/n建立调频信号决策树分类模型，根据所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数对所述调频信号决策树分类模型进行训练，得到5G低轨卫星通信调频信号分类器。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星通信信号高精度调制分类方法，其特征在于，所述方法包括：
基于5G低轨卫星通信信号传播特性，确定5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型；
根据所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型，获取5G低轨卫星通信信号；
对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号；
基于预设的参数提取规则，对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数；
建立调频信号决策树分类模型，根据所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数对所述调频信号决策树分类模型进行训练，得到5G低轨卫星通信调频信号分类器。


2.根据权利要求1所述的卫星通信信号高精度调制分类方法，其特征在于，所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素包括大气层闪烁、自由空间路径损耗、气体吸收和降雨雨衰中的一种或多种，所述根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型，包括：
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的衰减影响因素，确定所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数；
根据所述5G低轨卫星通信信号传播的信道模型参数构建5G低轨卫星通信信号获取信道模型。


3.根据权利要求2所述的卫星通信信号高精度调制分类方法，其特征在于，所述5G低轨卫星通信信号获取信道模型为：
Ph(τ)/(dB)＝Ph,0(τ)/(dB)-dτ/(dB)；
其中，Ph(τ)表示的是回响功率；τ表示的是固定延时；Ph,0(τ)表示的是初始回响功率；d表示的是固定常数，取值为10logδ/10loge。


4.根据权利要求3所述的卫星通信信号高精度调制分类方法，其特征在于，所述对获取得到的所述5G低轨卫星通信信号进行调频处理，得到5G低轨卫星通信调频信号，包括：
所述5G低轨卫星通信信号的表达式为
r(n)＝As(n)exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)；
其中，A表示的是信号幅度；s(n)表示的是相位调制后的第n个调制符号；j表示的是常数，通常取值为0.25；T表示的是符号周期，单位为s；Δf表示的是待估计的频偏；θ表示的是位置初始相位，单位为rad；υ(n)表示的是方差为σ2，均值为0的高斯白噪声；n的取值范围为[0,N-1]，N表示的是序列长度；
设置A为1，则所述5G低轨卫星通信信号的表达式可以转换为消除调制信号的通信信号，所述消除调制信号的通信信号的表达式为：
x(n)＝r(n)s*(n)＝exp{j(2πnTΔf+θ)}+υ(n)s*(n)；
其中，x(n)表示的是消除调制信号的通信信号；s*(n)表示的是辅助数据，其与s(n)共轭相乘为1；υ(n)s*(n)与υ(n)具备同样的数学特征，将两者看作相等；
将所述消除调制信号的通信信号的表达式的高斯白噪声转换为乘性噪声，则得到5G低轨卫星通信调频信号为：



其中，φ(n)表示的是频偏数值；w(n)表示的是乘性噪声，其方差与均值随着信噪比增加趋近于零，具备类高斯分布特征。


5.根据权利要求4所述的卫星通信信号高精度调制分类方法，其特征在于，所述基于预设的参数提取规则，对所述5G低轨卫星通信调频信号进行参数提取，以得到所述5G低轨卫星通信调频信号的调频信号特征参数，包括：
将所述5G低轨卫星通信调频信号表示为



其中，x(t)表示的是所述5G低轨卫星通信调频信号的瞬时表示形式；A(t)表示的是调频信号瞬时幅度；f(t)表示的是调频信号瞬时频率；表示的是调频信号瞬...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家樑，李盟，冼晖杰，
申请(专利权)人：广东省电信规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44