李海鷗

摘 要：數(shù)字衛(wèi)星通信信號的調(diào)制方式識別可通過識別調(diào)制信號進行，不同的調(diào)制信號在反映特征上存在明顯差異，通過調(diào)制信號在信號頻譜上的反映，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)制信號不同特性進行識別。目前，常用的數(shù)字信號調(diào)制方式進行識別，常采用參數(shù)判決法和統(tǒng)計模式識別法，這兩種方法操作簡單，易于辨別。本文針對數(shù)字衛(wèi)星通信信號調(diào)制方式識別問題對調(diào)制信號頻譜特性和包絡(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；調(diào)制方式；識別方法；

中圖分類號：F49 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3520（2015）-01-00-01

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

一、常用調(diào)試方式的信號頻譜特征

一般情況下，采用不同的調(diào)制方式進行數(shù)字信號的調(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）分析信號的功率譜

應(yīng)用功率譜進行傳輸信號的能量反映，分布在不同的頻率處，信號占用頻段將在功率譜上出現(xiàn)峰值現(xiàn)象。在常用的信號調(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。針對此現(xiàn)象，分析其功率譜將會觀察到其在信號功率譜載頻出有差異，且此差異較為明顯，對判斷信號調(diào)制方式提供了依據(jù)。結(jié)合實踐而言，經(jīng)過調(diào)制的單譜峰信號表現(xiàn)較為平和，多譜峰信號則會出現(xiàn)多峰值現(xiàn)象。因此，依據(jù)頻譜的狀況和譜峰數(shù)量，對其設(shè)置適量的閥值進行分析，亦能夠識別信號，從而實現(xiàn)對信號調(diào)制方式的識別。

（二）分析信號的平方譜

信號的平方譜是指經(jīng)過調(diào)制的信號，需對其采取平方處理方法，再轉(zhuǎn)換視頻獲取信號。因?qū)π盘栠M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，將會造成信號平方譜中單頻分量出現(xiàn)增強的現(xiàn)象，而這類調(diào)制方式主要為BPSK和DSB調(diào)制方式。FSK信號調(diào)制指數(shù)因較小而不能進行有效識別，即使直接采用功率譜也難以將其識別開來。不過將其進行平方譜分析，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別。MSK信號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)制信號里將其識別出來。

（三）分析信號的四次方譜

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

（四）分析信號的包絡(luò)譜

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

二、提取調(diào)制參數(shù)特征

特征參數(shù)將會明顯突出調(diào)制信號的特性，調(diào)制信號的不同，其調(diào)制特性亦存在相應(yīng)差異。總結(jié)上述的調(diào)制信號頻譜特性和包絡(luò)譜特征，在調(diào)制信號識別參數(shù)的選擇上可進行單頻分量檢測值、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)上進行有效識別。

（一）單頻分量檢測值

該值可對信號功率譜最大值與其相應(yīng)的較大譜峰點進行描述，同時亦能說明對其求和的數(shù)值與該譜峰點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，能進行檢測。

（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。差值的大小將能對調(diào)制方式進行識別操作。

（三）平坦度指數(shù)

該值主要是對頻譜的起伏狀況進行描述，假如平坦指數(shù)值小于2，將反映出信號經(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)制信號的頻譜較為平坦或者具有多個譜峰值，從而對信號調(diào)制方式進行識別。

（四）譜峰值和包絡(luò)變化度

譜峰值可對調(diào)制信號中的多譜峰與零譜峰信號進行識別。包絡(luò)變化度則是通過信號包絡(luò)均值和方差的比值進行信號調(diào)制識別。

三、結(jié)束語

綜上所述，由于通信體制和信號調(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，對通信信號的調(diào)制方式識別成為了一個較為重要的研究課題。當(dāng)前常用的數(shù)字信號調(diào)制方式自動識別辦法包括參數(shù)判決法和統(tǒng)計模式識別法。不同的調(diào)制方式在調(diào)制信號時，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)不同的特征對信號調(diào)制方式進行識別。一般情況下，衛(wèi)星通信在接受信號時會受到各方面因素的制約，例如通信距離較遠和星上發(fā)射功率較低等，對衛(wèi)星通信正常工作產(chǎn)生相關(guān)問題，接收機的工作也隨之出現(xiàn)問題。因而識別出實用性強的信號調(diào)制方式，將能提高整個衛(wèi)星通信的工作效率。

參考文獻：

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