范志雨

(國家新聞出版廣電總局582臺,北京　100050)

短波頻段am信號調(diào)制識別系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)探索

范志雨

(國家新聞出版廣電總局582臺,北京100050)

近年來,通信技術(shù)越來越發(fā)達,無線通信也得到了飛速發(fā)展,在無線電信號分析中,其中比較關(guān)鍵的技術(shù)就是對信號調(diào)制方式的識別及確認,短波信號在數(shù)目上也有所增加,調(diào)制方式也是各種各樣,因此找到可靠的、適合的識別方式是非常關(guān)鍵的。本文主要對短波am信號的特征參數(shù)和識別方式進行分析,還對信號采集的設(shè)備及模式的選取、遠程控制的實現(xiàn)與數(shù)據(jù)的采集給予探討,最后對識別軟件的基本組成及識別過程進行分析。

短波頻段am信號調(diào)制識別系統(tǒng)特征參數(shù)數(shù)字調(diào)制信號

短波通信又稱為高頻通信，在民用通信以及遠程軍用通信中應(yīng)用的比較廣泛，在無線監(jiān)測工作中，短波信號一直都是重點研究對象，在短波頻段內(nèi)，調(diào)制信號的方式也是多種多樣，比如AM、PSK、SSB、單載波、數(shù)傳信號、多路信號等，其中am信號是最為關(guān)鍵的，在日常和特殊監(jiān)測中，具有很重要的作用，因此，在短波監(jiān)測工作中，對am信號給予監(jiān)測和識別是極為關(guān)鍵的。

1　am信號的特征參數(shù)及識別方法

am信號的頻譜的性質(zhì)比較多，但其最主要的特性就是對稱性，因此短波am信號的4個特征參數(shù)就是由其特性產(chǎn)生的，由于短波am信號具有4種特征參數(shù)，就不容易與其他各種比較常見的調(diào)制信號混淆了，比如數(shù)字調(diào)制信號、CW、MORSE等如圖1所示。

圖1　信號識別構(gòu)架圖

2　短波信號的數(shù)據(jù)采集探討

2.1信號采集的設(shè)備及模式的選取

在本次研究中，使用PR 100便攜式接收機對短波信號進行采集，此接收機在工作狀態(tài)下，頻率的取值范圍為9kHz-8GHz，其實時帶寬最大可以達到10MHz，在數(shù)據(jù)的采集過程中，為了實現(xiàn)遠程控制短波信號，可以使用LAN接口，對短波信號給予數(shù)據(jù)測量，并輸出;在實際工作中，寬帶數(shù)字音頻數(shù)據(jù)可以最高達到500kHz。

在對頻譜進行掃描時，主要使用的掃描模式有:(1)全景掃描模式，在快速掃描的模式下，在寬頻段的范圍內(nèi)，將頻譜給出，但是不能對信號進行調(diào)節(jié)，也不能將電平值輸出;(2)固定頻率掃描模式，此模式具有專一性，可以掃描確定頻率，在無線電監(jiān)測中，主要用于固定頻道間隔;(3)FSCAN模式，可以對多個信號給予連續(xù)掃描;(4)存儲掃描模式，可以對信號的存在給予分析，并連續(xù)掃描具有預(yù)定義的頻道。

圖2　識別系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖

圖3　識別系統(tǒng)的組成模塊

2.2遠程控制的實現(xiàn)與數(shù)據(jù)的采集

在本次研究中，主要使用MATLAB軟件實現(xiàn)遠程控制及數(shù)據(jù)的采集，此軟件對工作的環(huán)境要求比較高，功能也比較多，比如分析數(shù)值、設(shè)計交互式程序，還可以使科學(xué)數(shù)據(jù)完成可視化，計算的科技水平比較高。在MATLAB軟件的作用下，使用TCP連接在進行狀態(tài)和參數(shù)的通信時，只能通過SBPI命令，對頻帶數(shù)據(jù)進行傳輸時，需要在UDP數(shù)據(jù)包作用下才能完成，因此，在本次研究中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的迅速傳遞，可以使用工具箱TCP/UDP/IP。MATLAB軟件中，工具箱的種類比較多，TCP/UDP/IP只是其中一種，在將接口設(shè)置好之后，可以對局域網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。在本次研究中，在對UDP連接進行建立時，可以借助于pnet函數(shù)來完成，對復(fù)基帶的數(shù)據(jù)進行讀取，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。

3　識別軟件的相關(guān)介紹

在本次研究中，如圖2所示為識別系統(tǒng)的組成，對信號實現(xiàn)識別的原理為，使用饋線將短波角龍?zhí)炀€與接收機連接起來，使用LAN接口實現(xiàn)接收機的通信，在MATLAB的基礎(chǔ)上，使用GU I在最終的界面上實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的識別。

在實際工作中，要以短波監(jiān)測工作的需求為主，在識別系統(tǒng)中，主要是完成對信號的掃描，進而完成對數(shù)據(jù)的識別，在特性監(jiān)測工作中，此識別系統(tǒng)的功能更加齊全，比如對于較強的突發(fā)信號，系統(tǒng)可以自動發(fā)現(xiàn)，對其完成識別、記錄，如圖3所示。

如圖3所示，在控制命令的作用下，可以對實時頻譜完成信號采集，還可以實現(xiàn)基帶信號數(shù)據(jù)的采集;對于接收機與上位機之間的通信數(shù)據(jù)，要根據(jù)不同的內(nèi)容，使用不同的打包方式，在通信協(xié)議的規(guī)定下，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和讀取;改識別系統(tǒng)還可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，主要是根據(jù)上述算法，在程序的作用下完成的;最后以閱讀的方式，對結(jié)果進行顯示;數(shù)據(jù)顯示之后，在參數(shù)設(shè)置模塊的作用下，將參數(shù)輸入系統(tǒng)，并給予調(diào)整。

在向接收機發(fā)送命令時，要嚴格按照命令格式來完成，主要編程的角度來考慮，嚴格按照命令規(guī)格對字符進行定義，但是對于具體的通信方式不予定義，只要將參數(shù)設(shè)置成功可以了。但是，在測試結(jié)果中，一般包含的數(shù)據(jù)比較多，如果使用SCPI對數(shù)據(jù)進行傳送，在接收環(huán)節(jié)中，控制命令會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，這將會對實時控制的效果造成嚴重的影響，因此，為了避免此情況的發(fā)生，在實際工作中，對數(shù)據(jù)進行傳送時，要使用UDP數(shù)據(jù)包。

在對中心頻率的信號進行表示時，要以中心頻率為主要搜索范圍，在寬帶內(nèi)部對上、下限進行設(shè)置，用來對寬帶進行顯示;一個頻點有沒有信號存在，可以使用檢測門限進行判斷。在搜索信號和識別信號的過程中，會用到兩個寬帶:(1)搜索寬帶，也就是使用信號對寬帶進行顯示，一旦參數(shù)確定了，那么信號的實時搜索范圍也就確定了;(2)對信號進行調(diào)解的寬帶，表示基帶數(shù)據(jù)的寬帶，如果某個頻點存在數(shù)據(jù)信號，可以使用調(diào)解寬帶對數(shù)據(jù)進行獲取。在實際的監(jiān)測工作中，要對短波信號的頻段特點給予分析，根據(jù)實際監(jiān)測經(jīng)驗，對搜索步進給予設(shè)定，一般情況下系統(tǒng)的搜索步進為5kHz，調(diào)解帶寬要稍大一點，一般為6kHz。在實際監(jiān)測過程中，突發(fā)信號也是時常發(fā)生的，因此，在監(jiān)測工作中，也要對突發(fā)信號進行記錄，對信號的出現(xiàn)時間和消失時間都記錄清楚，為下一步的交會定位工作做好準備。對于常發(fā)信號，如果長時間沒有出現(xiàn)的話，一旦未出現(xiàn)次數(shù)達到一定額度，再次出現(xiàn)的時候，也表示為突發(fā)信號。對于突發(fā)信號的記錄，要根據(jù)信號的搜索結(jié)果來判定，與前一次信號的出現(xiàn)時間進行對比，記錄之后，將信息保存在系統(tǒng)之中。

4　結(jié)語

綜上所述，短波通信技術(shù)發(fā)展的比較快，對短波的干擾行為也越來越多，比如廣播、短波臺等，本文主要針對此種情況，對短波am信號的監(jiān)測能力給予探討，改變以往的被動識別方式，對自主調(diào)制識別系統(tǒng)進行研究，經(jīng)過實驗，識別效果比較好，為自動識別系統(tǒng)的下一步設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。

[1]蔡興,王建敏.軟件無線電系統(tǒng)中的調(diào)制識別系統(tǒng)組成及識別方法[J].江西科技師范大學(xué)學(xué)報,2013(6).

[2]楊發(fā)權(quán),李贊,羅中良.基于一階循環(huán)均值算法的VHF頻段信號調(diào)制分類識別方法研究[J].電信科學(xué),2014(2).

[3]何攀峰,程乃平,何國勇.模擬調(diào)制方式識別的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)[J].國外電子測量技術(shù),2012(4).

范志雨(1974—),女,漢族,北京人,學(xué)士學(xué)位,值班員,工程師,研究方向:廣播電視發(fā)送。