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ELSEVIERSignalProcessing47(1995)55-69SKNALPROCESSINGAutomaticidentificationofdigitalmodulationtypesE.E.Azzouz,AK.Nandi*DepartmentofElectronicandElectricalEngineering,UniversityofStrathclyde,204GeorgeStreet,GlasgowGIIXW,UKReceived28November1994;revised30March1995AbstractInbothcovertandovertoperations,modulationidentificationplaysanimportantrole.Incommunicationintelligence(COMINT)applicationsthemainobjectiveistheperfectmonitoringoftheinterceptedsignalsandoneoftheparametersthataffecttheperfectmonitoringisthemodulationtypeoftheinterceptedsignal.Inthispaper,asetofdecisioncriteriaforidentifyingdifferenttypesofdigitalmodulationisdeveloped.Also,allthekeyfeaturesusedintheidentificationalgorithmarecalculatedusingtheconventionalsignalprocessingmethods.Computersimulationsfordifferenttypesofband-limiteddigitallymodulatedsignalscorruptedbyband-limitedGaussiannoisehavebeencarriedout.Expressionsfortheinstantaneousamplitude,andphaseofdifferenttypesofdigitallymodulatedsignalsarederived.Also,twosoftwaresolutionsforestimatingtheinstantaneousphaseintheweaksegmentsofasignalareintroducedandanalyzed.Finally,itisfoundthatallmodulationtypesofinteresthavebeenclassifiedwithsuccessrate290%atSNR=10dB.Sowohlinverdecktem,alssuchinoffenemBetriebspieltdieIdentifikationvonModulationeneinewichtigeRolle.InAnwendungenderKommunikationsiiberwachung(COMINT)bestehtdieHauptaufgabeimperfektenUberwachenderaufgefangenenSignaleundeinerderParameter,diedieperfektetierwachungbeeinflussen,istderModulationstypdesaufgefangenenSignals.IndieserAbreitwirdeinSatzvonEntscheidungskriterienzurIdentifikationverschiedenerdigitalerModulationstypenentwickelt.AuDerdemwerdenallegrundlegendenEigenschaften,dieimIdentifikations-algorithmusbenutztwerden,mitHilfevonkonventionellenSignalverarbeitungsmethodenberechnet.Rechner-simulationenmitverschiedenenTypenbandbegrenzterdigitalmodulierterSignale,diedurchbandbegrenztesGauBschesRauschengestijrtwurden,wurdendurchgefiihrt.AusdriickefurdieMomentan-amplitudeund-phaseverschiedenerTypendigitalmodulierterSignalewerdenhergeleitet.ZusltzlichwerdenzweiSoftwareliisungenfurdieSchatzungderMomentanphaseinabgeschw;ichtenSignalsegmenteneingefiihrtundanalysiert.Schlieglichwirdgefunden,daI3alleinteressantenModulationstypenmiteinerErfolgsrate290%beieinemSNR=10dBklassifiziertwurden.RCUld?L’identificationdemodulationjoueunroleimportantaussibiendanslesoperationssecretesquelesoperationspubliques.Danslesapplicationsd’intelligencedescommunications(INTCOM),l’objectifprincipalestl’observationparfaitedessignauxintercept&etl’undesparametresquiatTectecetteobservationparfaiteestletypedemodulationdusignalintercept&.Danscetarticle,ondeveloppeunensembledecriteresdedecisionpouridentifierdifferentstypesdemodulationnumerique.Deplus,touteslescaracteristiques-cl&sutiliseesdansl’algorithmesontcalcuResenutilisantdes*Correspondingauthor.Tel.:1415524400.Fax:1415522487.0165-1684/95/%9.5001995ElsevierScienceB.V.AllrightsreservedSSDI0165-1684(95)00099-256E.E.Azzouz,A.K.Nandi/SignaIProcessing47(1995)55-69mkthodesdetraitementdusignalconventionnelles.DessimulationsontCtCfaitesgl’ordinateurpourdiffkrentstypesdesignauxmodulksnumkriquementetAbandelimit&e,corrompuspardubruitblancgaussienBbandelimitke.Onderivedesexpressionspourl’amplitudeinstantankeetlaphasedediffkrentstypesdesignauxmodulksnumkriquement.Enoutre,deuxsolutionslogiciellespourl’estimationdelaphaseinstantankedanslessegmentsfaiblesd’unsignalsontintroduitesetanalyskes.Enfin,onverraquetouslestypesdemodulationquisontintkressantsiciontCtkclassksavecuntauxdesucces290%pourunSNR=10dB.Keywords:Digitalmodulation;Modulationidentification;Signalclassification1.IntroductionSignalstravellinginspacewithdifferentmodula-tiontypesaswellasdifferentfrequenciesfallinaverywideband(HF-VHF).Therearemanyapplicationsthatrequiresignalidentificationandmonitoring.Someoftheseapplicationsareformili-tarypurposessuchassurveillance,electronicwar-fareandthreatanalysis.Theothersareforcivilianpurposessuchassignalconfirmation,interferenceidentificationandspectrummanagement.Thefirstobjectiveofasurveillancesystemistoidentifythesignalcharacteristicsofinterceptedemittersagainstacatalogueofreferencecharacteristicsorsignalsortingparameters.Oneoftheimportantcharac-teristicsisthesignalmodulationtype.Inthepast,COMINTsystemshavereliedontheoperatorinterpretationsofmeasuredparametersoftheinterceptedsignal(manualmodulationidenti-fication).Recently,severalmodulationidentifiersthatautomaticallyidentifythetypeofmodulationinanincomingRFsignalhavebeendeveloed[1,3-121.Automaticmodulationidentificationismorevaluablethanmanualmodulationidentifica-tionbecausebyintegratingtheautomaticmodula-tionidentifierintoanelectronicsupportmeasure-ment(ESM)receiver,includingenergydetectoranddirectionfinderunits,willincreasetheefficiencyandtheabilityoftheoperatortomonitortheactivitiesinthefrequencybandofinterest.Inmoderncommunicationsystems,thedigitalmodulationtechniquesratherthantheanalogueonesarefrequentlyused.So,thenewtrendisthedigitalmodulationidentifiers.Becauseoftheclassi-fiednatureofthe