通信信號調(diào)制識別方法探討

鞠憲貴

通信信號調(diào)制識別方法探討

鞠憲貴

北京金智拓科技有限公司，北京 100085

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，通信技術(shù)各領(lǐng)域中的應(yīng)用日趨增多。伴隨通信技術(shù)的快速發(fā)展，信號調(diào)制的樣式也變得日趨復(fù)雜多樣，傳統(tǒng)識別方法已難以滿足實際需求，人們開始不斷研究新的信號調(diào)制方法。基于此，具體介紹了幾種常見的通信信號調(diào)制識別方法，提出了各自的優(yōu)勢及不足，以為科學(xué)選擇并應(yīng)用通信信號調(diào)制識別方法提供借鑒。

通信信號；調(diào)制識別方法；分形理論；發(fā)展動態(tài)

必須采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)制后才能使通信信號順利在無線信道中傳輸，可以說調(diào)制技術(shù)是通信信號傳輸?shù)幕颈Ｕ稀Ｕ{(diào)制方法也隨通信技術(shù)發(fā)展由簡到難，從最初的虛擬調(diào)制發(fā)展到數(shù)字調(diào)制。信號檢測與解調(diào)之間為調(diào)制識別，要想順利獲取信息，接收方需要依據(jù)信號正確解調(diào)調(diào)制方式。要想了解信號解調(diào)信息內(nèi)容，則要先了解調(diào)制方式與參數(shù)，減少信號干擾，這就需要準(zhǔn)確識別調(diào)制方式，同時采用相應(yīng)的解調(diào)方法。在新技術(shù)不斷產(chǎn)生及發(fā)展下，通信信號調(diào)制識別技術(shù)也將日趨多樣，在各個領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

1 數(shù)字調(diào)制識別方法

通信信號經(jīng)過不斷發(fā)展，已經(jīng)從過去的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)楫?dāng)前功能更多樣、抗干擾能力更強的數(shù)字信號，且數(shù)字信號使用成本更低。眾多新技術(shù)的支持促使自動調(diào)制識別技術(shù)得到了快速推廣，包括信號處理技術(shù)、微型芯片技術(shù)等。自動調(diào)制識別技術(shù)分為兩種，即統(tǒng)計模擬識別技術(shù)和決策模式識別技術(shù)。

1.1 統(tǒng)計模式識別方法

信號預(yù)處理、特征提取及分類識別是構(gòu)成統(tǒng)計模擬識別的三大要素。其中負(fù)責(zé)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的是信號預(yù)處理部分。信號預(yù)處理主要是估計載頻及消除載頻分量、分解正交分量及同相分解，以及計算接收信號的瞬時幅度、相位和頻率。不需要分離不同信號，可以在調(diào)制識別中維持信號的唯一性。依靠特征提取功能將信號時域特征與變換域特征提取出來，然后分類識別的主要任務(wù)是使用適合的識別判決方法與分類識別器。統(tǒng)計模式識別方法的優(yōu)勢在于：適用多種類型、識別性能較好且預(yù)處理簡單容易實現(xiàn)。不足是識別體系復(fù)雜、識別框架缺乏理論基礎(chǔ)。如果信道不理想，則容易使其特征變得模糊[1]。

1.2 決策模擬識別方法

基于假設(shè)檢驗理論，多重假設(shè)檢驗是決策理論識別方法的基礎(chǔ)，能夠在干擾條件下截獲并累計信號，從而更好地分析與推導(dǎo)信號，找到比對后適合的門限，以形成科學(xué)的判決準(zhǔn)則。采用優(yōu)化或者近似值變量，將損耗函數(shù)作為基礎(chǔ)。該變量大多為擬然比（LR）。鑒于識別器運行在非協(xié)同通信環(huán)境中容易使參數(shù)估計出現(xiàn)誤差，使構(gòu)造擬然比含有未知參數(shù)，因此需要平均處理這些參數(shù)，然后得到擬然比（ALR）。通過簡單利用信號的一些特征，可以使運算更加方便、快捷，但是這樣僅能識別BPSK與QPSK，可識別的種類有限。決策模擬識別的優(yōu)點是信噪比低，性能優(yōu)越，可以通過信道信息的完整性對算法改造，非理想信道下識別性能較好。不足之處是有著較為復(fù)雜的函數(shù)推導(dǎo)，計算量大，增加了處理難度[2]。

2 非理想信道、共信道多信號調(diào)制識別

信道傳輸特征惡化造成的信道衰落問題以及傳輸反射產(chǎn)生的多徑效應(yīng)、電子對抗中因干擾產(chǎn)生的色噪聲、脈沖噪聲等均是非理想信道中容易出現(xiàn)的問題。在非理想信道中，難以使用常規(guī)調(diào)制識別方法，難以精準(zhǔn)識別噪聲的高斯性，從而使性能降低，甚至出現(xiàn)識別誤差。在無線電快速發(fā)展下，經(jīng)常在同一信道觀測數(shù)據(jù)中出現(xiàn)兩個或兩個以上多信號的情況。

在一個信道中存在多個完全混疊時域的信號就是共信道多信號。由于觀測數(shù)據(jù)中混有多種信號，因此已經(jīng)不能使用現(xiàn)存的單信號進行調(diào)制識別，其算法也難以準(zhǔn)確識別。雖然是混疊的時域，但是在空域及頻域上是分離的。為此，在共信道多信號識別處理上，主要針對的是信號在其他域內(nèi)的可分性特征。這種識別方法分為兩類：一類是分離識別方法，實質(zhì)是將多信號問題轉(zhuǎn)換為單信號問題，運用了盲源分離思想；另一類是直接特征提取方法，重點在于對信號可分特征域?qū)ふ摇?/p>

3 基于分形理論的方法

作為一種切實可行的方法，通過載波圖來識別與分析信號有著較好的精準(zhǔn)性。因為通信信號載波圖能夠?qū)?shù)據(jù)隨時間變化的特點反映出來，由此能夠?qū)Υ笾抡{(diào)制類型做出判斷。對沒有特征長度但在一定意義下自相擬性圖形與結(jié)構(gòu)的總稱就是分形，其明顯特征為精細(xì)結(jié)構(gòu)和近似時域某種相似性，可以對分形集的復(fù)雜性進行描述的是分形維數(shù)，能夠?qū)⒎中渭膸缀纬叨惹闆r反映出來。其中，反映分形集幾何尺寸情況的是盒維數(shù)，分形集在分布上的信息由信息維數(shù)反映出來。鑒于在載波信號幅度、頻率及相位上可以體現(xiàn)調(diào)制類型特點，為此，信號波包含的信息增多，包括幾何、分布疏密等信息。因此，分類識別特征采用信號分形集的維數(shù)是非常可行的。

4 通信信號調(diào)制識別的發(fā)展動態(tài)

自適應(yīng)性是調(diào)制識別的主要發(fā)展趨勢，在各個領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注，在各領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多。在通信領(lǐng)域，自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)也開始得到關(guān)注及應(yīng)用。在解決自適應(yīng)問題后，需要考慮信號截取問題，因此，如何才能將最適合的信號截取并調(diào)制識別成為又一值得探索的問題。

即使通信信號調(diào)制與識別已經(jīng)得到普遍研究及發(fā)展，但是技術(shù)應(yīng)用依然缺乏系統(tǒng)性的科學(xué)體系，無法充分解決出現(xiàn)的全部調(diào)制識別問題。調(diào)制識別并非獨立存在的問題，而是集檢測、估計、特征選取、分類等多種技術(shù)于一體的綜合問題。這些內(nèi)容的相互作用構(gòu)成了龐大的力量體系。為此，要想優(yōu)化改進調(diào)制識別技術(shù)，就要細(xì)化問題，將條件抽象化，這樣才能使技術(shù)研究更加深入[3]。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，通信信號調(diào)制識別方法的研究已經(jīng)非常深入，基本可以滿足不同條件和需求，尤其是可以滿足信號調(diào)制識別需求。由于存在大量算法，因此只能在5?dB以上信噪比環(huán)境下工作，在共信道多信號方面、非理想信道方面使用的方法依然較少。為此，需要盡快找到適合非理想信道、共信道多信號識別的算法，從而增強算法的使用效果。

[1]江偉華，曹秀嶺，童峰，等.采用支持向量機的水聲通信信號調(diào)制識別方法[J].廈門大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，54（4）：534-539.

[2]李紅.淺析通信信號調(diào)制識別方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（34）：94.

[3]王志剛.通信信號調(diào)制識別方法的研究[J].黑龍江科技信息，2016（29）：69.

Discussion on Modulation Recognition Method ofCommunication Signal

Ju Xiangui

Beijing Jinzhituo Technology Co., Ltd., Beijing 100085

With the continuous improvement of the level of economic development in China, the application of communication technology in various fields is increasing. With the rapid development of communication technology, the mode of signal modulation is becoming more and more complex. Traditional recognition methods have been unable to meet the actual needs. People begin to study new signal modulation methods. Based on this, several common modulation recognition methods of communication signals are introduced, and their advantages and disadvantages are put forward. It is a reference for scientific selection and application of modulation recognition methods for communication signals.

communication signal; modulation recognition method; fractal theory; development trend

TN761

A

1009-6434（2017）10-0012-02