信号处理方法、电子设备和存储介质与流程

1.本技术涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种信号处理方法、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.通信技术中，可以利用不同的调制方式来提高传输效率，进而经常需要在接收端根据接收的信号对调制类型进行识别，以便于进行原始信号的恢复。
3.相关技术中，调制方式的识别算法需要有较多的先验信息，例如载波频率、信号带宽、符号速率，甚至同步点等，然而在工程实践中，第三方的监测接收机一般只能获取一个粗略的载波频率和信号带宽，不能准确获取到上述先验信息，使得识别的结果不准确。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种信号处理方法、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中，获取的先验信息较多并且不能准确获取使得识别的结果不准确的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种信号处理方法，所述方法用于信号调制方式的识别，包括：
6.获取待识别信号的频域特征和时域特征，所述频域特征包括所述待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度，所述时域特征包括所述待识别信号包络的离散电平数和/或包络的平缓程度；
7.将所述频域特征和所述时域特征，与预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征进行比较，得到比较结果；
8.根据所述比较结果，获得所述待识别信号的调制方式。
9.可选的，所述获取待识别信号的频域特征和时域特征，包括：
10.获取待识别信号的时域数据；
11.对所述时域数据进行傅里叶变换，得到所述待识别信号的频域数据，根据所述频域数据计算所述待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度；
12.对所述时域数据取模，得到所述待识别信号的时域包络，根据所述时域包络计算所述待识别信号包络的离散电平数和/或包络的平缓程度。
13.可选的，所述对所述时域表达式进行傅里叶变换，得到所述待识别信号的频域数据，包括：
14.对所述时域数据进行偶次方运算；
15.将运算前后的时域数据分别进行傅里叶变换，得到所述待识别信号的一次方和偶次方的频域数据。
16.可选的，根据所述频域数据计算所述待识别信号频谱的峰值个数，包括：
17.将所述频域数据划分为预设个数的频段区间；
18.计算各所述频段区间中频谱幅值的最大值；
19.确定所述频段区间中，所述最大值大于所述预设幅值门限值的频段区间；
20.将相邻的所述频段区间合并，确定合并后频段区间的个数，并作为所述待识别信号频谱的峰值个数。
21.可选的，根据所述频域数据计算所述待识别信号频谱分布的平缓程度，包括：
22.计算所述频谱的八阶中心距和四阶原点矩平方的比值；
23.将所述比值归一化，得到所述频谱分布的平缓程度。
24.可选的，根据所述包络计算所述待识别信号包络的离散电平数，包括：
25.计算所述包络的包络最大值和包络最小值；
26.根据所述包络最大值、所述包络最小值和包络区间个数，确定各所述包络区间的取值范围；
27.统计各所述包络区间内包络出现的次数；
28.根据所述包络出现的次数和所述时域数据的长度，确定各所述包络区间内包络出现的次数的概率；
29.确定所述包络区间中，所述概率大于预设概率阈值的包络区间；
30.将相邻的所述包络区间合并，确定合并后包络区间的个数，并作为所述包络的离散电平数。
31.可选的，根据所述包络计算所述待识别信号包络的平缓程度，包括：
32.计算所述包络平方的均值与所述包络均值的平方的比值，并作为所述包络的平缓程度。
33.可选的，所述将所述频域特征和所述时域特征，与预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征进行比较，得到比较结果，包括：
34.获取预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征；
35.将所述待识别信号的频域特征与预设频域特征进行比较，确定所述待识别信号所属预设调制方式中的第一类别；
36.将所述待识别信号的时域特征，与所述第一类别中的预设调制方式的所述预设时域特征进行比较，确定与所述待识别信号的时域特征一致的预设时域特征对应的目标预设调制方式；
37.将所述目标预设调制方式作为所述比较结果。
38.第二方面，本技术实施例提供了一种信号处理装置，包括：
39.获取模块，用于获取待识别信号的频域特征和时域特征，所述频域特征包括所述待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度，所述时域特征包括所述待识别信号包络的离散电平数和/或包络的平缓程度；
40.比较模块，用于将所述频域特征和所述时域特征，与预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征进行比较，得到比较结果；
41.确定模块，用于根据所述比较结果，获得所述待识别信号的调制方式。
42.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
43.所述存储器，用于存储计算机程序；
44.所述处理器，用于执行所述存储器中所存储的程序，实现第一方面所述的信号处
理方法。
45.第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的信号处理方法。
46.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本技术实施例提供的该方法，通过获取待识别信号的频域特征和时域特征，频域特征包括待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度，时域特征包括待识别信号包络的离散电平数和/或包络的平缓程度，将频域特征和时域特征，与预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征进行比较，得到比较结果，根据比较结果，获得待识别信号的调制方式。此过程中，不需要获取精准的先验信息，通过待识别信号的频域特征和时域特征，便可以确定出待识别信号的调制方式；另外，由于数据的频域特征在数据传输过程中，受噪声影响较小，因此在待识别信号的调制方式识别时，采用待识别信号的频谱的峰值个数、频谱分布的平缓程度，以及包络的离散电平数和包络的平缓程度，如此，以频域特征和时域特征共同识别的方式，可以使待识别信号调制方式的识别结果更加准确。
附图说明
47.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
48.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本技术一实施例提供的信号处理方法的流程图；
50.图2为本技术一实施例提供的信号处理方法中计算待识别信号的频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度的流程图；
51.图3为本技术一实施例提供的信号处理方法中得到待识别信号的频域数据的流程图；
52.图4为本技术一实施例提供的信号处理方法中根据频域数据计算待识别信号频谱的峰值个数的流程图；
53.图5为本技术一实施例提供的信号处理方法中根据频域数据计算待识别信号频谱分布的平缓程度的流程图；
54.图6为本技术一实施例提供的信号处理方法中根据包络计算待识别信号包络的离散电平数的流程图；
55.图7为本技术一实施例提供的信号处理方法中得到比较结果的流程图；
56.图8为本技术一实施例提供的信号处理装置的结构图；
57.图9为本技术一实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
58.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
59.本技术一实施例中提供了一种信号处理方法，该方法可以应用于任意一种形式的电子设备中，如终端和服务器中。如图1所示，该信号处理方法，该方法用于信号调制方式的识别，包括：
60.步骤101、获取待识别信号的频域特征和时域特征，频域特征包括待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度，时域特征包括待识别信号包络的离散电平数和/或包络的平缓程度。
61.一些实施例中，待识别信号的频域特征以及时域特征的种类有多种。本技术中，以数据传输过程中变化较小的频谱的峰值个数和频谱分布的平缓程度，以及包络的离散电平数和包络的平缓程度作为识别待识别信号的特征。
62.具体的，计算待识别信号的频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度的过程如下：
63.步骤201、获取待识别信号的时域数据。
64.步骤202、对时域数据进行傅里叶变换，得到待识别信号的频域数据，根据频域数据计算待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度。
65.一些实施例中，时域数据可以为获取的待识别信号的初始时域数据，为了更好的将待识别信号的调制方式识别出来，本实施例中，时域数据还可以包括将初始时域数据进行多次方运算后，得到的时域数据。
66.进一步的，对时域表达式进行傅里叶变换，得到待识别信号的频域数据，根据频域数据计算待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度，具体可以为：
67.步骤301、对时域数据进行偶次方运算。
68.一些实施例中，偶次方可以为一个或多个，具体可以根据实际情况进行设置，此处不做限定，例如，可以为对时域数据依次进行二次方、四次方、八次方运算，得到二次时域数据、四次时域数据和八次时域数据。
69.步骤302、将运算前后的各时域数据分别进行傅里叶变换，得到待识别信号的一次方的频域数据和偶次方的频域数据。
70.一些实施例中，在对时域数据进行偶次方运算后，需要对得到的各时域数据进行傅里叶变换，以得到响应的频域数据。基于上述相关实施例，在得到二次时域数据、四次时域数据和八次时域数据后，对一次时域数据、二次时域数据、四次时域数据和八次时域数据分别进行傅里叶变换，得到一次频域数据、二次频域数据、四次频域数据和八次频域数据。
71.步骤303、根据频域数据计算待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度。
72.具体的，根据频域数据计算待识别信号频谱的峰值个数时，频域数据为对时域数据偶次方运算后，得到的对应次方的频域数据。在计算待识别信号频谱的峰值个数和/或频谱分布的平缓程度时，频域数据为一次频域数据及相应的次方的频域数据。
73.进一步的，根据频域数据计算待识别信号频谱的峰值个数，具体包括：
74.步骤401、将频域数据划分为预设个数的频段区间。
75.步骤402、计算各频段区间中频谱幅值的最大值。
76.步骤403、确定频段区间中，最大值大于预设幅值门限值的频段区间。
77.步骤404、将相邻的频段区间合并，确定合并后频段区间的个数，并作为待识别信号频谱的峰值个数。
78.其中，预设个数的频段区间以及幅值门限值均可以根据实际情况进行设置，此处不做限定。
79.更进一步的，根据频域数据计算待识别信号频谱分布的平缓程度，具体包括：
80.步骤501、计算频域数据的八阶中心距和四阶原点矩平方的比值。
81.步骤502、将比值归一化，得到频谱分布的平缓程度。
82.其中，将比值归一化具体可以是，将得到的比值除以频域数据的长度，得到频谱分布的平缓程度(表示为kur)。需要说明的是，kur的取值范围为0到1，kur的值越小，则数据频谱分布越平缓，kur的值越大，则越可能出现突出的峰值：kur的值接近0，则频谱峰值呈许许多多小峰，分布非常平缓，kur的值接近0.5，则有可能为2峰突出，kur的值接近1，则有可能为1峰突出。
83.计算待识别信号的包络的离散电平数和包络的平缓程度的过程如下：
84.步骤203、对时域数据取模，得到时域数据的包络，根据包络计算待识别信号包络的离散电平数和/或包络的平缓程度。
85.其中，时域数据即为待识别信号的初始时域数据。
86.进一步的，根据包络计算待识别信号包络的离散电平数，具体包括：
87.步骤601、计算时域数据包络的包络最大值和包络最小值。
88.步骤602、根据包络最大值、包络最小值和包络区间个数，确定各包络区间的取值范围。
89.步骤603、统计各包络区间内包络出现的次数。
90.步骤604、根据包络出现的次数和时域数据的长度，确定各包络区间内包络出现的次数的概率。
91.步骤605、确定包络区间中，概率大于预设概率阈值的包络区间。
92.步骤606、将相邻的包络区间合并，确定合并后包络区间的个数，并作为包络的离散电平数。
93.其中，包络区间个数以及概率门限值均可以根据实际情况进行设定，此处不做限制。另外，包络区间的个数可以与上述频谱数据划分的频段区间个数相同。
94.进一步的，根据包络计算待识别信号包络的平缓程度，具体包括：
95.计算包络的平方的均值与包络均值的平方的比值，并作为包络的平缓程度。
96.其中，定义变量x的方差d(x)＝e(x2)-e(x)2，均值为e(x)，将包络的平缓程度可以表示为：
[0097][0098][0099]
式中：r表示包络的平缓程度，d(s_env2)表示包络的方差，e(s_env)2表示包络均值的平方，e(s_env)表示包络的均值。
[0100]
需要说明的是，r最小值为1，r的值越小，则数据包络分布起伏越平缓，r的值越大，则数据包络分布起伏越陡峭，越有可能为多电平数据。
[0101]
步骤102、将频域特征和时域特征，与预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征进行比较，得到比较结果。
[0102]
一些实施例中，常见的数字信号调制方式主要包括：振幅键控(amplitude shift keying，ask)、频移键控(frequency shift keying，fsk)、相移键控(phase shift keying，psk)、正交幅度调制(quadrature amplitude modulation，qam)、最小频移键控(minimum shift keying，msk)、偏置正交相移键控(offset quadrature phase shift keying，oqpsk)和差分四相移键控(π/4-different quadrature phase shift keying，π/4dqpsk)
[0103]
本实施例中，以预设调制方式为2ask、2fsk、2psk、qpsk、8psk、16qam、msk、oqpsk、π/4dqpsk为例，进行说明。
[0104]
可以理解的是，需要先对上述各预设调制方式，计算对应的预设频谱的峰值个数、预设频谱分布的平缓程度、预设包络的离散电平数和预设包络的平缓程度。
[0105]
其中，预设调制方式的预设频谱的峰值个数，具有如表1所列的特征：
[0106][0107]
表1
[0108]
表1中，peak1、peak2、peak4、peak8，分别表示待识别信号在一次方、二次方、四次方及八次方下频谱峰值个数，\表示该调制方式下无需判断。
[0109]
预设调制方式的预设频谱分布的平缓程度，具有如表2所列的特征：
[0110][0111]
表2
[0112]
表2中，kur1、kur2、kur4、kur8，分别表示待识别信号在一次方、二次方、四次方及八次方下频谱分布的平缓程度，\表示该调制方式下无需判断。
[0113]
预设调制方式的预设包络的离散电平数(amp)，具有如表3所列的特征：
[0114]
[0115][0116]
表3
[0117]
预设调制方式的预设包络的平缓程度(r)，具有如表4所列的特征：
[0118]
信号类型r2ask大2fsk小bpsk小qpsk小8psk小16qam大msk小oqpsk小π/4dqpsk小
[0119]
表4
[0120]
可以理解的是，根据上述四个表中各预设调制方式的特征均不同，因此，可以根据待识别信号的频谱的峰值个数、频谱分布的平缓程度、包络的离散电平数和包络的平缓程度，确定待识别信号的调制方式。
[0121]
其中，在根据上述四个特征识别待识别信号的过程中，可以将待识别信号的特征，与预设调制方式的特征依次比对，四个特征的比对顺序可以根据实际情况进行设置。
[0122]
优选的，步骤102具体包括：
[0123]
步骤701、获取预设调制方式的预设频域特征和预设时域特征。
[0124]
步骤702、将待识别信号的频域特征与预设频域特征进行比较，确定待识别信号所属预设调制方式中的第一类别。
[0125]
步骤703、将待识别信号的时域特征，与第一类别中的预设调制方式的预设时域特征进行比较，确定与待识别信号的时域特征一致的预设时域特征对应的目标预设调制方式。
[0126]
步骤704、将目标预设调制方式作为比较结果。
[0127]
具体的，依据上述实施例，待识别信号频谱的峰值个数和频谱分布的平缓程度，均计算了在一次方、二次方、四次方和八次方后的特征值，在待识别信号特征比对时，可以将
standard architecture，简称eisa)总线等。该通信总线904可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0141]
通信接口902用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
[0142]
存储器903可以包括随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器901的存储装置。
[0143]
上述的处理器901可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等，还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
[0144]
在本技术的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中所描述的信号处理方法。
[0145]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。该计算机可以时通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、微波等)方式向另外一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质(例如软盘、硬盘、磁带等)、光介质(例如dvd)或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
[0146]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0147]
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。