信號分析及識別技術(shù)在無線電監(jiān)測中的應(yīng)用

丁翠

摘要：無線電監(jiān)測是指采用先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)手段對無線電信號進(jìn)行探測、搜索、截獲，并對其進(jìn)行識別、監(jiān)視并獲取其技術(shù)參數(shù)、工作特征和輻射位置等技術(shù)信息的活動。本文對無線電監(jiān)測的概念和應(yīng)用范圍進(jìn)行歸類，并闡述了無線電監(jiān)測中的調(diào)制識別關(guān)鍵技術(shù)，以期望為其提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：無線電監(jiān)測；信號分析；信號識別

中圖分類號：TN911.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0088-01

1 概述

隨著無線通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，無線電頻譜資源已經(jīng)成為生活、生產(chǎn)中不可或缺的資源之一。但是在其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大的同時，無線電信號干擾也在不斷增多，特別是在通訊、導(dǎo)航及電視等業(yè)務(wù)中，無線電信號干擾嚴(yán)重影響了用戶的使用體驗(yàn)。因此，如何對無線電信號進(jìn)行正確的分析和識別顯得意義重大。

近年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的同時也在促進(jìn)無線電信號處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)外很多專家學(xué)者開始致力于通過計(jì)算機(jī)數(shù)字信號處理技術(shù)分析和識別無線電信號中的干擾信號，為無線電信號處理提供了一條新的道路。

2 無線電監(jiān)測內(nèi)容及應(yīng)用范圍

2.1 無線電監(jiān)測內(nèi)容

無線電監(jiān)測一般是利用硬件和軟件對一定范圍內(nèi)的無線電信號進(jìn)行探測、搜索、截獲，并對其進(jìn)行識別、監(jiān)視并獲取其信號的相關(guān)參數(shù)的活動。它是無線電頻譜管理的核心技術(shù)，可以為其提供所需參數(shù)，也是頻譜感、電子對抗等技術(shù)的基礎(chǔ)。

2.2 無線電監(jiān)測的應(yīng)用范圍

無線電監(jiān)測在民用、工業(yè)和軍用電磁頻譜管理中都占有極其重要的地位，包括以下的應(yīng)用范圍：

（1）民用常規(guī)監(jiān)測：民用無線電監(jiān)測可以保證頻譜可以公平，合理，有效地分配，且在復(fù)雜的無線電磁環(huán)境中不受干擾地正常工作。（2）工業(yè)電磁環(huán)境監(jiān)測：工業(yè)無線電監(jiān)測可以為工業(yè)生產(chǎn)提供復(fù)雜的無線電磁環(huán)境數(shù)據(jù)。（3）軍隊(duì)特種監(jiān)測：軍用無線電監(jiān)測是電子戰(zhàn)的重要組成部分，電子戰(zhàn)系統(tǒng)包括電子對抗（ECM）和電子反對抗（ECCM）。無線電監(jiān)測即為電子對抗系統(tǒng)中電子偵察部分。

3 基于調(diào)制識別的無線電信號分析及識別技術(shù)

3.1 調(diào)制識別理論

在無線電通訊中最為關(guān)鍵的步驟是調(diào)制，其原理是對信號進(jìn)行處理，并將其加到載波上，使其頻率符合信道傳輸?shù)囊蟆Q一種方式來說，調(diào)制就是對信號的載波進(jìn)行處理和變換，將其信號所承載的信息進(jìn)行分解，得到數(shù)個參量，以達(dá)到調(diào)整信號幅度的目的。而相對應(yīng)的，解調(diào)就是對調(diào)制后的信號進(jìn)行逆向處理，還原為原始無線電信號。

一般來說，目前調(diào)制識別大致可以分為以下兩種：判決論方法和模式識別法。

（1）判決論方法。該方法的必要條件是先驗(yàn)信息，并采用這些先驗(yàn)信息進(jìn)行概率及假設(shè)檢驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制識別，但是該方法存在計(jì)算量較高的缺陷。（2）模式識別法。相比較判決論方法，該方法不需要先驗(yàn)信息，是對信號特征進(jìn)行分類提取，得到信號之間的特征差異性，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)制識別。

一般情況下，無線電監(jiān)測中不存在先驗(yàn)信息，所以大都采用模式識別法。

3.2 基于模式識別的調(diào)制識別

通常來說，一般將模式識別的步驟分為三個部分：無線電信號預(yù)處理、無線電特征提取、特征選擇及分類識別，如圖1所示。

（1）信號預(yù)處理。該步驟主要的目的是對無線電信號進(jìn)行分塊，以便于更好的進(jìn)行信號特征提取。（2）無線電信號特征提取。該步驟的主要目的是通過各類信號的特征對分塊后的無線電信號進(jìn)行信號的區(qū)分，主要包括時域特征和變換域特征。1）時域特征主要由信號幅度、信號相位和信號頻率等參數(shù)構(gòu)成。2）頻域特征主要由功率譜和相關(guān)函數(shù)等參數(shù)構(gòu)成。（3）特征選擇及分類識別。該步驟是通過分類器對提取的信號特征進(jìn)行判別分類，達(dá)到信號識別的目的。

常用的分類器有：基于決策論的分類法、基于統(tǒng)計(jì)模式的分類法和基于BP的分類法。決策論法采用概率分布進(jìn)行信號分類，統(tǒng)計(jì)模式采用線性分類器進(jìn)行信號識別，BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用函數(shù)擬合進(jìn)行信號分類。

4 結(jié)語

信號識別是無線電監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)之一，近些年來越來越多的人認(rèn)識到它的重要性，但以往的研究都集中在單信號的識別方面，對于復(fù)雜混合信號的識別研究很少，因此本文對無線電監(jiān)測中的調(diào)制識別方法進(jìn)行分析和闡述，以期望為無線電監(jiān)測提供理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]敖仙丹，何世彪，吳樂華.認(rèn)知無線電中的調(diào)制識別算法的研究[J].通信對抗，2008， （2）：29-32.

[2]陳懷新，南建設(shè)，肖先賜.基于統(tǒng)計(jì)特征主分量的信號調(diào)制識別[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（6）：231-234.

[3]周欣，吳瑛.核Fisher判別分析在數(shù)字信號分類中的應(yīng)用[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，34（1）：5-12.

[4]LanXun Wang，YuJing Ren，RuiHua Zhang.Algorithm of digital modulation recognition based on support vector machines[J].International Conference on Machine Learning and Cybernetics，2009，（2）：980-983.

Abstract：Radio monitoring refers to the activities of using advanced equipment and techniques to detect， search and intercept radio signals and identify， monitor and acquire technical information such as technical parameters， working characteristics and radiation location. This paper classifies the concept and application scope of radio monitoring and expounds the key technologies of modulation identification in radio monitoring and hopes to provide the theoretical basis for it.

Key Words：radio monitoring； signal analysis； signal recognitionendprint