李海鷗

摘 要：數(shù)字衛(wèi)星通信信號(hào)的調(diào)制方式識(shí)別可通過識(shí)別調(diào)制信號(hào)進(jìn)行，不同的調(diào)制信號(hào)在反映特征上存在明顯差異，通過調(diào)制信號(hào)在信號(hào)頻譜上的反映，觀察特征參數(shù)，總結(jié)調(diào)制方式的功率譜和高階頻率譜的不同特征，借助調(diào)制信號(hào)不同特性進(jìn)行識(shí)別。目前，常用的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式進(jìn)行識(shí)別，常采用參數(shù)判決法和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法，這兩種方法操作簡(jiǎn)單，易于辨別。本文針對(duì)數(shù)字衛(wèi)星通信信號(hào)調(diào)制方式識(shí)別問題對(duì)調(diào)制信號(hào)頻譜特性和包絡(luò)譜特征作了相關(guān)研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)字衛(wèi)星通信信號(hào)；調(diào)制方式；識(shí)別方法；

中圖分類號(hào)：F49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-01-00-01

在實(shí)際情況下，衛(wèi)星通信將受到各方面的制約，若通信距離較遠(yuǎn)、星上發(fā)射功率較低等都會(huì)對(duì)衛(wèi)星通信造成不利影響，接收機(jī)的工作也會(huì)受到影響。由于低信噪比的影響，信號(hào)盲識(shí)別成為亟待解決的問題。隨著通信體制和信號(hào)調(diào)制方式的復(fù)雜化和多樣化，通信環(huán)境逐漸復(fù)雜，促成通信信號(hào)的調(diào)制方式識(shí)別變成軍、民領(lǐng)域內(nèi)十分重要的研究課題。當(dāng)前常用的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式自動(dòng)識(shí)別方式主要有參數(shù)判決法和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法。

一、常用調(diào)試方式的信號(hào)頻譜特征

一般情況下，采用不同的調(diào)制方式進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的調(diào)制工作，相關(guān)的頻譜特征有差異，分析調(diào)制方式的功率譜和高階頻率譜可觀察出不同特征。

（一）分析信號(hào)的功率譜

應(yīng)用功率譜進(jìn)行傳輸信號(hào)的能量反映，分布在不同的頻率處，信號(hào)占用頻段將在功率譜上出現(xiàn)峰值現(xiàn)象。在常用的信號(hào)調(diào)制方式上存在載波分量調(diào)制的有無情況，例如ASK和MFSK等有載波分量調(diào)制，而DSB和PSK則沒有。針對(duì)此現(xiàn)象，分析其功率譜將會(huì)觀察到其在信號(hào)功率譜載頻出有差異，且此差異較為明顯，對(duì)判斷信號(hào)調(diào)制方式提供了依據(jù)。結(jié)合實(shí)踐而言，經(jīng)過調(diào)制的單譜峰信號(hào)表現(xiàn)較為平和，多譜峰信號(hào)則會(huì)出現(xiàn)多峰值現(xiàn)象。因此，依據(jù)頻譜的狀況和譜峰數(shù)量，對(duì)其設(shè)置適量的閥值進(jìn)行分析，亦能夠識(shí)別信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)調(diào)制方式的識(shí)別。

（二）分析信號(hào)的平方譜

信號(hào)的平方譜是指經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)，需對(duì)其采取平方處理方法，再轉(zhuǎn)換視頻獲取信號(hào)。因?qū)π盘?hào)進(jìn)行開平方，造成直流分量的銳增，故而不考慮平方譜的零頻值。調(diào)制頻波出現(xiàn)π波動(dòng)，將會(huì)造成信號(hào)平方譜中單頻分量出現(xiàn)增強(qiáng)的現(xiàn)象，而這類調(diào)制方式主要為BPSK和DSB調(diào)制方式。FSK信號(hào)調(diào)制指數(shù)因較小而不能進(jìn)行有效識(shí)別，即使直接采用功率譜也難以將其識(shí)別開來。不過將其進(jìn)行平方譜分析，可在平方處理后增大其調(diào)制指數(shù)，從而能夠被平方譜識(shí)別。MSK信號(hào)在平方譜中較為恒定，無論怎樣經(jīng)過平方倍頻處理，其調(diào)制指數(shù)仍然是1，但可在2FSK調(diào)制信號(hào)里將其識(shí)別出來。

（三）分析信號(hào)的四次方譜

對(duì)信號(hào)的倍頻處理后，濾波處理倍頻信號(hào)，并截取載波頻率作截止頻率，在頻譜中對(duì)已處理信號(hào)平移，再獲得的一倍載頻，處理新的載頻取得信號(hào)的四次方譜。四次方譜區(qū)分MPSK調(diào)制方式時(shí)，可進(jìn)行MPSK信號(hào)調(diào)制階數(shù)識(shí)別，與其他使用頻率的調(diào)制信號(hào)相比較，同時(shí)還能識(shí)別出OQPSK信號(hào)。通過觀察發(fā)現(xiàn)π/4QPSK信號(hào)會(huì)在二倍頻位置出現(xiàn)兩個(gè)峰值，因此可通過觀察譜峰數(shù)量，利用四次方譜檢測(cè)出π/4QPSK信號(hào)。而其他調(diào)制階數(shù)較高的PSK信號(hào)將不能用四次方譜進(jìn)行識(shí)別，因其高于4階數(shù)的信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)單頻獨(dú)立峰值，在四次方譜中失去識(shí)別的作用。

（四）分析信號(hào)的包絡(luò)譜

由于四次方譜識(shí)別不出QPSK調(diào)制方式和OQPSK調(diào)制方式，所以需進(jìn)行別的特征參數(shù)進(jìn)行相關(guān)識(shí)別，而取得兩種調(diào)制信號(hào)的區(qū)別特征可通過信號(hào)的包絡(luò)譜進(jìn)行有效分析。PSK調(diào)制信號(hào)的包絡(luò)譜會(huì)出現(xiàn)速率信息，并在包絡(luò)譜中突出反應(yīng)，即可稱為符號(hào)速率譜線。OQPSK調(diào)制信號(hào)在包絡(luò)譜中出現(xiàn)幾率為零，主要是受其調(diào)制信號(hào)的限制。而PSK調(diào)制信號(hào)出現(xiàn)符號(hào)速率譜線，以此方法識(shí)別出PSK信號(hào)和QPSK信號(hào)，進(jìn)而識(shí)別出其各自的調(diào)制方式。

二、提取調(diào)制參數(shù)特征

特征參數(shù)將會(huì)明顯突出調(diào)制信號(hào)的特性，調(diào)制信號(hào)的不同，其調(diào)制特性亦存在相應(yīng)差異?？偨Y(jié)上述的調(diào)制信號(hào)頻譜特性和包絡(luò)譜特征，在調(diào)制信號(hào)識(shí)別參數(shù)的選擇上可進(jìn)行單頻分量檢測(cè)值、單頻分量偏移值、平坦度指數(shù)以及譜峰數(shù)。在這些特征參數(shù)上進(jìn)行有效識(shí)別。

（一）單頻分量檢測(cè)值

該值可對(duì)信號(hào)功率譜最大值與其相應(yīng)的較大譜峰點(diǎn)進(jìn)行描述，同時(shí)亦能說明對(duì)其求和的數(shù)值與該譜峰點(diǎn)兩邊譜線之和的比值。假如比值較大，并超過了固定的閥值，則說明該功率譜有單頻分量，能進(jìn)行檢測(cè)。

（二）單頻分量偏移值

該值主要是在載波的單頻分量和載波倍頻后頻率之間取差值而得到相關(guān)結(jié)果。差值的大小將能對(duì)調(diào)制方式進(jìn)行識(shí)別操作。

（三）平坦度指數(shù)

該值主要是對(duì)頻譜的起伏狀況進(jìn)行描述，假如平坦指數(shù)值小于2，將反映出信號(hào)經(jīng)調(diào)制后有單峰特性，若是情況與之相反，平坦指數(shù)值等于或者大于2，將表示調(diào)制信號(hào)的頻譜較為平坦或者具有多個(gè)譜峰值，從而對(duì)信號(hào)調(diào)制方式進(jìn)行識(shí)別。

（四）譜峰值和包絡(luò)變化度

譜峰值可對(duì)調(diào)制信號(hào)中的多譜峰與零譜峰信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。包絡(luò)變化度則是通過信號(hào)包絡(luò)均值和方差的比值進(jìn)行信號(hào)調(diào)制識(shí)別。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于通信體制和信號(hào)調(diào)制方式越來越復(fù)雜，通信環(huán)境也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，對(duì)通信信號(hào)的調(diào)制方式識(shí)別成為了一個(gè)較為重要的研究課題。當(dāng)前常用的數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式自動(dòng)識(shí)別辦法包括參數(shù)判決法和統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法。不同的調(diào)制方式在調(diào)制信號(hào)時(shí)，在相關(guān)的頻譜反映上有明顯的特征差異，通過分析各種常規(guī)的調(diào)制方式在功率譜和高階頻率譜等特征，根據(jù)不同的特征對(duì)信號(hào)調(diào)制方式進(jìn)行識(shí)別。一般情況下，衛(wèi)星通信在接受信號(hào)時(shí)會(huì)受到各方面因素的制約，例如通信距離較遠(yuǎn)和星上發(fā)射功率較低等，對(duì)衛(wèi)星通信正常工作產(chǎn)生相關(guān)問題，接收機(jī)的工作也隨之出現(xiàn)問題。因而識(shí)別出實(shí)用性強(qiáng)的信號(hào)調(diào)制方式，將能提高整個(gè)衛(wèi)星通信的工作效率。

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