孫 野

(吉林省信息化建設(shè)促進中心，吉林 長春 130000)

0 引言

無線電信號的調(diào)制識別是指在沒有充足的先驗知識的情況下，通過對接收信號的分析和處理，最終判斷出接收信號的調(diào)制方式，從而更好地為信號處理提供信息和參數(shù)。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的飛速發(fā)展，調(diào)制識別逐漸應(yīng)用于認知無線電、通信偵察及無線電點頻率檢測等領(lǐng)域，這對于調(diào)制識別的研究有了更高的要求。因此，要加強無線電信號調(diào)制識別的研究，分析目前調(diào)制識別領(lǐng)域中常用的幾種方法，確保應(yīng)用調(diào)制方法的可行性，進而更好地提取接收信號的調(diào)制特征。

1 調(diào)制識別的概述

1.1 調(diào)制的基本概念

調(diào)制是指利用調(diào)制信號控制載波的具體參數(shù)，使調(diào)制后的信號可以包含原信號的所有信息，即信息的載體隨調(diào)制信號變化的規(guī)律。一般情況下，原始的信息不適合用作傳輸信號，因為原始信號未被加工過，無法匹配傳輸信道，所以要對原始信號進行調(diào)制。調(diào)制的目的就是將調(diào)制信息與傳輸信道相匹配，從而更好地完成信號的傳輸。通信信號的調(diào)制具有多種性能，例如識別能力、抗干擾能力等，不僅可以實現(xiàn)通信信號的有效傳輸，還能夠提高通信信號的監(jiān)控和識別。信號調(diào)制識別技術(shù)主要包括3種信號的識別，分別是雷達信號、無線電通信信號及導航信號，其中無線電通信信號的應(yīng)用范圍最廣，其調(diào)制方式也最復雜[1]。

1.2 調(diào)制的分類

調(diào)制的種類復雜多樣，分類也各不相同。通常情況下，調(diào)制主要分為兩大類，一是正弦波調(diào)制，二是脈沖調(diào)制。不同調(diào)制的分類有著不同的特點和性能，在實際應(yīng)用時要根據(jù)具體情況來選擇調(diào)制方式。

正弦波調(diào)制是以載波為正弦信號的，主要的調(diào)制方式有調(diào)幅、調(diào)頻、雙邊帶、上邊帶及下邊帶等。這種調(diào)制方式又被分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，其中模擬調(diào)制是以調(diào)制信號為模擬信號的正弦波調(diào)制，而數(shù)字調(diào)制則是以數(shù)字信號為模擬信號的正弦波調(diào)制。近年來，數(shù)字調(diào)制的應(yīng)用價值漸漸上升，研究學者更加注重數(shù)字調(diào)制的研究，數(shù)字調(diào)制也不斷出現(xiàn)新的方式。

脈沖調(diào)制的主要方式是以被調(diào)制的載波為脈沖串，進而為信號進行調(diào)制。主要的調(diào)制形式分為兩種：(1)利用連續(xù)的調(diào)制信號改變脈沖載波的參數(shù)，這種形式通常應(yīng)用于有線傳輸系統(tǒng)；(2)利用連續(xù)的調(diào)制信號的數(shù)字化形式轉(zhuǎn)換脈沖編碼調(diào)制的脈沖組，主要應(yīng)用于信源編碼。另外，調(diào)制又被分為兩大類：(1)線性調(diào)制；(2)非線性調(diào)制。這兩類調(diào)制通常是指正弦波調(diào)制[2]。

1.3 調(diào)制的作用

在無線通信系統(tǒng)的實際運行過程中，調(diào)制技術(shù)是一項必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，包括軍事、民用應(yīng)用、雷達、遙控等領(lǐng)域。在軍事領(lǐng)域，調(diào)制可以實現(xiàn)信號的準確判斷，是對敵方通信進行偵查和干擾的前提，如果可以提前掌握敵方通信的調(diào)制方式，就可以將通信信號的參數(shù)預估出來，進而采取有針對性的壓制策略。在民用領(lǐng)域，調(diào)制技術(shù)可以幫助地方政府進行有效的無線電管理工作，監(jiān)聽無線電電臺是否合法，及時發(fā)現(xiàn)不遵守管理部門規(guī)定的行為，對提高非合作通信任務(wù)的工作質(zhì)量和工作效率有著很大的幫助。同時，隨著高速率數(shù)字調(diào)控的發(fā)展，通信系統(tǒng)的容量也得到了相應(yīng)的擴充，進一步推動了社會信息化的建設(shè)，滿足了社會發(fā)展的信息需求[3]。

2 無線電通信信號的調(diào)制識別

無線電通信信號的調(diào)制識別主要包括信號的接收、信號的預處理、信號識別特征的提取及分類器設(shè)計，這些環(huán)節(jié)是調(diào)制識別的一般過程。其中信號的接收是指通過接收機來進行所需處理信號的接收工作，在必要情況下還要做好整理和儲存。

信號的預處理是指對接收信號進行各種預處理，從而為后續(xù)工作打下良好的基礎(chǔ)，主要任務(wù)包括對濾波、載波的估計。但由于高頻信號在計算和處理上具有一定的復雜性，在接收信號后要進行變頻工作，以便于信號后期的計算和處理。

信息識別特征提取是最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，關(guān)系著調(diào)制方式識別的正確率。首先，要想實現(xiàn)信號的有效識別，需要對接收信號進行預處理，然后通過計算和變換得出不同調(diào)制方式的特征信息，從而識別出不同調(diào)制方式的性能和類型。通信信號的時域特征包括瞬時幅度、瞬時頻率和瞬時相位等，而變換域的特征包括信號的頻譜特性等，技術(shù)人員需要根據(jù)不同調(diào)制方式的特征進行選擇，這樣才能提高調(diào)制識別的正確率。通常情況下，較好的特征具有以下幾個條件：(1)要便于識別，需要與不同調(diào)制方式的參數(shù)分布有著較大的差別。(2)信號參數(shù)受噪聲影響較小，同時要具備抗信道衰落的穩(wěn)定性。(3)提取參數(shù)的過程簡單，計算不復雜，容易在實際應(yīng)用中實現(xiàn)。

分類器設(shè)計是指在得到識別的特征值后，根據(jù)得到的特征選擇相應(yīng)的調(diào)制方式，然后將其歸納到不同的類別中。目前常用的分類器有3種：(1)基于統(tǒng)計模式識別方法；(2)基于決策論方法；(3)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。其中，基于統(tǒng)計模式識別方法是運用統(tǒng)計直方圖來對所需特征進行構(gòu)造，且需要借助線性分類器來實現(xiàn)信號的調(diào)制識別?；跊Q策論方法需要事先得知概率信息，同時要符合假設(shè)檢驗。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以模擬人腦識別，具有較高的準確性，因此成為當前調(diào)制識別研究領(lǐng)域的熱門[4]。

3 無線電通信信號調(diào)制識別的發(fā)展

現(xiàn)階段，無線電通信信號的調(diào)制識別技術(shù)已經(jīng)取得了一定的研究成果，可以成功應(yīng)用的方法有很多。在發(fā)展初期，通信信號的調(diào)制識別主要依靠人工識別，這種方法主要通過調(diào)制設(shè)備來進行信號的接收，然后由專業(yè)技術(shù)人員針對調(diào)制信號的結(jié)果展開分析，根據(jù)分析結(jié)果來判定接收信號的調(diào)制方式，在這一過程中容易受到技術(shù)人員主觀因素的限制。人工識別技術(shù)對技術(shù)人員的要求很高，不僅需要具備較高的操作水平和專業(yè)知識，還要有一定的調(diào)制經(jīng)驗。同時，人工識別需要借助一些昂貴的識別儀器，例如頻譜分析儀、信號接收機、調(diào)制解調(diào)器等，投入成本較高，并且無法保證通信信號調(diào)制識別的準確性和精確性。

近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，調(diào)制自動識別技術(shù)的出現(xiàn)受到了廣泛的關(guān)注，這項技術(shù)不會受到人工因素的干擾，解決了人工識別技術(shù)存在的不足之處，且受中心頻率和帶寬估計誤差的影響較小，具備較為穩(wěn)健的抗衰落反應(yīng)，是一種應(yīng)用價值極高的調(diào)制識別技術(shù)。調(diào)制自動識別技術(shù)極大地滿足了軍事領(lǐng)域及民用領(lǐng)域的應(yīng)用需求，引起了不少相關(guān)學者的關(guān)注，一些學者針對信號分析領(lǐng)域和模式識別領(lǐng)域進行了深入的研究[5]。

在1969年，一篇名為《利用模式識別技術(shù)實現(xiàn)調(diào)制方式的自動識別》的論文出現(xiàn)在技術(shù)刊物上，這是世界上第一篇研究調(diào)制自動識別的論文。至此，不斷有研究人員進行調(diào)制自動識別技術(shù)的研究，相關(guān)論文出現(xiàn)在各種科技雜志中，極大地促進了調(diào)制自動識別技術(shù)的發(fā)展。目前，調(diào)制識別技術(shù)的方法可以分為兩類：(1)基于判決理論方法，這種方法主要是運用概率論和假設(shè)檢驗理論來進行調(diào)制方式識別，但由于需要大量的計算過程，并且要得知概率的信息，實用性不高。(2)基于統(tǒng)計模式識別方法，這是一種新興的識別方法，較之基于判決理論方法計算簡易，同時提取識別特征的過程也十分簡單，但是判決規(guī)則比較復雜。以上兩種方法有利有弊，在實際應(yīng)用過程中都存在一定的缺陷，導致發(fā)展的局限性。因此，相關(guān)學者要加強對調(diào)制方式識別方法的研究，優(yōu)化識別方法的性能，從而實現(xiàn)調(diào)制識別正確率的提升[6]。

4 結(jié)語

隨著無線電技術(shù)的不斷發(fā)展，通信信號的調(diào)制識別技術(shù)逐漸應(yīng)用于多個領(lǐng)域中，為社會經(jīng)濟的發(fā)展做出了突出的貢獻。目前，相關(guān)學者針對無線電通信信號的調(diào)制識別進行了不斷的研究和探索，提出了更加科學合理的調(diào)制識別方案。通信信號的調(diào)制識別已經(jīng)取得了顯著的研究成果，彌補了過去人工識別的不足之處。但調(diào)制識別技術(shù)的研究工作還需要繼續(xù)進行下去，相關(guān)學者要將研究過程中出現(xiàn)的問題深化，爭取從不同的角度來發(fā)展無線電通信信號的調(diào)制識別技術(shù)，從而提升通信信號的識別能力和抗干擾能力。