柴 恒，周秀珍

（船舶重工集團(tuán)公司723所，揚(yáng)州 225001）

0 引 言

通信信號(hào)的調(diào)制類型多，覆蓋頻段范圍廣。由于可以進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，所以在信噪比很低的情況下通信系統(tǒng)依然能夠進(jìn)行高質(zhì)量的通信，這給通信信號(hào)的截獲和分析帶來了很大的難度。但是在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下通信信號(hào)又是電磁環(huán)境中最頻繁的頻譜占用者，所以研究通信信號(hào)的盲解調(diào)及識(shí)別技術(shù)對(duì)我軍的戰(zhàn)時(shí)和戰(zhàn)備偵察有很重要的意義。

通信盲解調(diào)及識(shí)別技術(shù)的研究一般先對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行調(diào)制類型識(shí)別，然后根據(jù)識(shí)別類型對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行盲解調(diào)。調(diào)制類型識(shí)別的研究主要在包絡(luò)、頻譜域、時(shí)頻、時(shí)相、二次方頻譜、四次方頻譜，循環(huán)譜等方面進(jìn)行分析。通信信號(hào)解調(diào)是對(duì)通信信號(hào)進(jìn)行盲解調(diào)，解調(diào)方式分為非相關(guān)解調(diào)和相關(guān)解調(diào)。本文的目標(biāo)是在0 dB信噪比的情況下對(duì)正交相移鍵控（QPSK）信號(hào)進(jìn)行盲識(shí)別和盲解調(diào)。

1 傳統(tǒng)QPSK信號(hào)盲識(shí)別和盲解調(diào)

QPSK信號(hào)是通信信號(hào)中最常用的調(diào)制方式，QPSK信號(hào)沒有經(jīng)過信道的原始信號(hào)如圖1所示。QPSK信號(hào)經(jīng)過添加高斯白噪聲（AWGN）的信道后，信號(hào)會(huì)受到噪聲的污染，假設(shè)經(jīng)過AWGN信道后，QPSK信號(hào)的信噪比為0 dB。其波形圖如圖2所示。

圖1 QPSK原始信號(hào)

從圖1可以看出相位的跳變點(diǎn)，通過計(jì)算其相位可以求出相位跳變大小，根據(jù)相位跳變的大小可以判斷其調(diào)制類型。根據(jù)跳變點(diǎn)的位置可以求出其碼元速率，所以就可以在對(duì)其進(jìn)行識(shí)別的同時(shí)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。該方法能夠容忍一定的信噪比惡化，在信噪比低于10 d B時(shí)，其相位計(jì)算受噪聲影響就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，利用相位對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和解調(diào)就變得不可靠。

圖2 0 dB時(shí)QPSK信號(hào)

2 四次方譜及非相干疊加盲識(shí)別方法

在0 dB時(shí)，就不能利用求相位的方法進(jìn)行解調(diào)，必須找到其它方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和解調(diào)。本文采取四次方譜［1］及非相干疊加法對(duì)QPSK信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。沒有經(jīng)過AWGN信道的QPSK原始信號(hào)的功率譜和四次方譜分別如圖3和圖4所示。如圖4所示可以看出在信號(hào)的4倍頻處出現(xiàn)了1個(gè)離散的譜線，這是QPSK信號(hào)的固有特征，可以根據(jù)以上特征對(duì)QPSK信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。

圖3 QPSK信號(hào)的功率譜

由于信號(hào)受到噪聲的影響，QPSK信號(hào)四次方譜上四倍頻處的離散會(huì)被噪聲淹沒，導(dǎo)致無法簡(jiǎn)單地利用四次方譜進(jìn)行調(diào)制識(shí)別。0 dB時(shí)QPSK信號(hào)的四次方譜如圖5所示，根本無法從圖上看出在四倍頻處有離散的譜線。解決的方法是對(duì)QPSK的信號(hào)進(jìn)行非相干疊加，非相干疊加后的四次方譜如圖6所示。從圖上可以清楚地看出在四倍頻處出現(xiàn)了一個(gè)離散的譜線。

圖4 QPSK信號(hào)的四次方譜

圖5 0 dB QPSK四次方譜

圖6 非相干疊加后四次方譜

3 相干解調(diào)方法

對(duì)QPSK信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)必須知道QPSK信號(hào)的載波和碼速率。在圖7所示的功率譜估計(jì)出信號(hào)的載波，但是對(duì)載波的估計(jì)受到信號(hào)長(zhǎng)度和噪聲的影響會(huì)產(chǎn)生偏差。并且很難求得其第一零點(diǎn)的位置，以至于無法對(duì)碼元速率進(jìn)行估計(jì)。對(duì)QPSK信號(hào)的功率譜進(jìn)行非相干疊加，得到如圖8所示的功率譜，可以很好地估計(jì)QPSK信號(hào)的載波和碼速率。

圖7 0 dB QPSK的功率譜

圖8 0 dB QPSK非相干疊加譜

在估計(jì)出QPSK信號(hào)的載波和碼速率后對(duì)信號(hào)進(jìn)行相干解調(diào)，經(jīng)過仿真解調(diào)可以容忍小的載波偏差，在載波估計(jì)誤差很大時(shí)，誤碼率很高。在相位完全同步的情況下可以得出信號(hào)與基帶信號(hào)的誤碼率很低，如圖9所示。

圖9 基帶和解調(diào)信號(hào)

4 結(jié)束語

本文提出了一種在0 dB條件下對(duì)QPSK信號(hào)進(jìn)行盲識(shí)別和盲解調(diào)的方法，詳細(xì)闡述了盲識(shí)別和盲解調(diào)的原理，對(duì)算法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，并驗(yàn)證了算法的可行性。

［1］范海波，楊志俊，曹志剛.衛(wèi)星通信常用調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別［J］.通信學(xué)報(bào)，2004，25（1）：140－149.