關于通信信號調制識別技術的分析研究

摘 要：本文首先闡述了通信信號調制識別技術的發展情況，然后對常見的調制識別方法的框架結構進行了介紹，最后對近些年出現的調制識別方法進行了總結，將自己對調制識別技術的觀點提了出來，并對其進行了展望。

關鍵詞：通信信號 調制識別技術 分析

中圖分類號：S972.7+6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0197-01

通信信號調制是最主要的任務就是將接受信號的調制方式以及有關的信號參數準確的確定出來，為對通信信號進行深入的分析打下堅實的基礎。當前通信技術處于快速發展的新時期，無線通信的環境也表現越來越復雜化，在同一頻帶上出現了不同的調制方式是常見的情況，這就需要我們對這些不同調制方式的各種參數和信號進行準確的識別。這在軍事民用領域都是必要的。在軍事領域，想要對方的通信進行干擾或者是偵聽，首先要準確的識別出對方通信信號的調制方式，在去定了對方調制類型之后，就可以根據相關的方法將其的調制參數分析確定出來，進而將偵查和反偵察的策略制定出來。在民用領域，主要表現在無線電管理工作當中，通過通信信號識別技術可以實現對合法的無線電臺進行監視，按照相關的要求來進行工作，同時可以對一些非法電臺進行偵聽。近些年來數字通信體制在快速發展的同時出現了多種體制并存的局面，這些不同的通信體制的接入以及調制方式也是不同的，這給不同通信體制之間的互聯增加了一定的難度。而通信信號調制識別技術可以實現對調制方式的準確識別，同時智能調制解調器以及無線電通用接收機都是離不開通信信號調制識別技術的，因此通信信號調制識別技術在軟件無線電以及多體制通信互聯中也得到了應用。隨著現代科學技術的不斷發展在很大程度上促進了通信信號調制識別技術的發展，為其的發展注入了新的活力，其在在眾多領域都得到了越來越廣泛的應用和發展。

1 通信信號調制識別技術的發展

最早的調制識別是通過很多具有不同調制方式的解調器，將接收到的高頻信號轉變為中頻之后將其輸入到各解調器進而得到可以進行觀察或者是收聽的信號，然后操作人員根據一些綜合信息對信號進行分析最終將調制方式確定出來。人工識別通常對操作人員的要求比較高，只能將持續時間較長、ASK以及FSK信號成功的識別出來，但是不能實現對PSK信號的識別，由此可見人工識別存在很大程度主觀性，因此無法保證識別結果的準確性，而且可以完成的識別的調制類型也具有一定的局限性。自動調制識別技術的出現可以實現人工識別的所不能完成的識別，同時還具有相當強的抗干擾能力，能準確的將調制的類型判定出來。自從1969年第一篇關于自動調制識別的論文發表之后，此類型的論文就不斷地在不同的刊物上出現。很多學者都對自動調制識別技術進行了研究，同時提出了不同的自動識別方法，比如數字調制識別方法、模擬調制識別方法以及數字相位統計相關變量的識別方法等，隨著他們更加深入地研究，實現了對多種復雜信號的識別。近些年人們又將小波變換技術、神經網絡技術以及高階譜分析等技術和調制識別技術進行了有機的結合，因此又提出了很多新的通信信號調制識別方法。

2 一般調制識別技術的結構

盡管通信信號調制有很多的不同的識別方法，但是調制識別實際上就是對某種典型模式的識別。通常調制識別方法由信號預處理、特征提取以及分類器這三部分共同構成。其中信號的預處理主要是給后期的處理提供可靠的數據信息，它主要需要完成頻率下變頻、分解同相以及正交分量以及對載頻的估計和對載頻分量的消除等等。如果是在多信號頻道和多發射源的條件下，信號預處理除了要完成上述的任務之外，還要對所有信號進行有效的隔離，進而確保進入后續調制識別環節信號的單一性；特征提取部分主要是完成對信號變換域特征以及時域特征的提取，其中變換域特征主要包括時域的分布、譜相關的函數以及功率譜以及其余的統計函數，時域特征主要包括瞬時相位、瞬時幅度以及瞬時頻率的直方圖或者是區域的參數。通常通過FFT方法就可以得到變換域的特征，而通過Hilbert變換法以及過零檢測方等就可以得到頻率、相位以及幅度特征；分類識別部分，通常采用神經網絡結構以及梯形結構的分類器進行分類識別。這兩種分類器都各自具有優點和不足，其中梯形分類器結構比較簡單，但是適應性不強，而且無法保證識別效率。而神經網絡分類器有著強大的模式識別能力，適應性極強，可以實現對一些復雜情況的識別，同時還具有容錯性和穩健性，可以保證很高的識別效率，因此在條件允許的情況下，應該盡量選用神經網絡分類器以保證對不同信號的準確設備。要對原始的輸入數據加以變化得到可以將分類差別的特征反映出來的信號才能實現準確的識別，因此對特征的提取和選擇就顯得非常重要，要想保證對分類器的合理設計以及保證其具有良好的性能就要確保對這些特征的合理提取和選擇。

3 對典型的調制識別方法的分析

目前最典型的調制識別方法有判決理論以及統計模式識別這兩種，其中判決理論法是通過概率論以及假設驗證理論來完成信號分類的，其中判決理論方法主要是在噪聲干擾的條件下對調制信號的特性進行統計和分析，將判斷的準則推到出來，這種方法將噪音的干擾考慮的了進來，因此在低信噪比的情況下性能良好，但是該種調制識別方法因為是在一定的環境條件限制下進行的識別，所以具有一定的局限性，只能完成對某種特定信號的識別。而另外一種識別方法是在沒有噪聲干擾的情況下進行的，因此在高信噪環境下可以獲得較好的識別效果，但是在低信噪環境下，很難獲得好的識別效果。目前這些方法可以實現在高信噪比環境下的準確識別，需要不斷提高在低信噪比環境下的準確識別能力。

4 結語

隨著無線電通信技術越來越廣泛的應用，無線電通信頻段上的信號日益密集，經常在一個通信頻段上存在多種通信信號，因此需要提出同一個頻道上多種通信信號進行識別的方法。總之為了滿足對通信信號的實時處理，需要研究出一種快速簡單、適用性強以及可靠性高的識別方法。

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