二進制數字調制的初步研究

摘要：通信信號調制就是為了在獲得一段加密的信號，并通過解調的方法將信號解調出來，從而得到真正的有用的信息為了充分利用信道容量，滿足用戶的不同需求，通信信號采用了不同的調制方式。隨著科學技術的不斷發展，已經有多種數字調制方法產生。通信信號的體制和解調樣式也變得復雜多樣，保密性越來越好，同時也使得調制識別變得越來越困難

關鍵詞：通信信號;數字調制;數字解調

0.引言

通信信號的調制識別是介于能量檢測和信號借條之間的過程，其目的是在未知調制信息的前提下，正確判斷通信信號的調制類型。隨著信號環境的日益復雜化、對信號調制類型的有效識別顯得尤為重要。通信信號的調至識別是通信對抗、軟件無線電、非授權無線接入、頻率管理領域的重要研究課題[3]。

因此，在諸多調制識別方法中，對調制先驗信息依賴少、受信號調制參數影響小、運算復雜度低的特征參數和功率譜特征的識別方法。調制信號的循環相關特征具有很強的識別能力，反及時采用復雜度很低的SSCA估算法，循環譜估計需要完成的運算量也要遠遠大于相同頻率分辨率的功率譜估計，這大大驗證了這一類調制識別方法的應用。

1.數字調制的分類、比較

1.1 數字調制的分類

數字調制可以分為一下幾類：2ASK 二進制振幅鍵控、2FSK 二進制頻移鍵控、2PSK 二進制相移鍵控、2DPSK 二進制差分相移鍵控、PSD二進制數字已調信號的功率譜。不同的調制方式有不同的定義和特點，為了更好的區分各種調制方式，我們需要將每種調制方式的特點都寫出來：對于2ASK 二進制振幅鍵控，它的調制信號為二進制數字信號時， 對載波信號的振幅進行調制， 這種調制稱為振幅鍵控調制即ASK。在2ASK調制中， 載波的幅度只有兩種變化狀態， 即利用數字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續的載波， 使載波不連貫的輸出[1]。對于2FSK 二進制頻移鍵控，它由兩種不同載波的2ASK的疊加。其特點為轉換速度快、電路簡單、波形好、頻率穩定度高。SFK可以應用在衰落信道的場合，例如短波無線通信等。而對于2PSK 二進制相移鍵控來說，它是利用載波的相位變化來傳遞數字信息，而振幅和頻率保持不變。

為了保證2PSK的優點，同時又不會產生誤碼，我們把2PSK體制改進為二進制差分相移鍵控（2DPSK），即相對相移鍵控。利用前后相鄰碼元的相對相位值去表示數字信息的一種方式。規定：Φ=0表示0碼，Φ=π表示1碼。則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應的數字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調。最后們對于PSD二進制數字已調信號的功率譜來說，DSP具有體積小、運算速度快、精度高、邏輯控制能力強、抗干擾能力強、外圍接口豐富、可編程等優點[2]。

各種二進制可以采用不同的他解調方法。解調是指從攜帶消息的已調信號中恢復消息的過程。在各種信息傳輸或處理系統中，發送端用所欲傳送的消息對載波進行調制，產生攜帶這一消息的信號[4]。接收端必須恢復所傳送的消息才能加以利用例用。解調是調制的逆過程。調制方式不同，解調方法也不一樣。與調制的分類相對應，解調可分為正弦波解調（有時也稱為連續波解調）和脈沖波解調。正弦波解調還可再分為幅度解調、頻率解調和相位解調，此外還有一些變種如單邊帶信號解調、殘留邊帶信號解調等。同樣，脈沖波解調也可分為脈沖幅度解調、脈沖相位解調、脈沖寬度解調和脈沖編碼解調等。對于多重調制需要配以多重解調。

解調過程大體上包含兩個主要環節：首先把位于載波附近攜帶有用信息的頻譜搬移到基帶中，然后用相應的濾波器濾出基帶信號，完成解調任務。脈沖調制信號的解調比較簡單。例如脈幅調制和脈寬調制信號都含有很大的調制信號分量，可以用低通濾波器直接從脈沖已調波中將它們濾出，實現解調;有的脈沖已調波（如脈位調制、脈碼調制等）中的調制信號分量較小，通常先把它們變為脈幅或脈寬調制信號，再用濾波器把有用信號濾出。正弦波已調信號中不包含調制信號分量。解調時應先進行頻率變換，把蘊含在邊帶中的有用信號頻譜搬移到適當的頻帶之內，再用濾波器或適當器件，把有用信號檢出。

1.2數字信號的應用

現如今，信號調制廣泛地應用于民用與軍事領域。

在民用領域，主要應用于為無線頻譜管理進行信號身份確認以及干擾確認等方面。無線電管理部門為了防止不法分子對無線頻譜的非法利用和干擾，需要對通信頻譜進行監視和管理，以保證合法通信的正常進行。在頻譜監視設備中采用調制識別技術，能幫助管理人員區分不同性質的用戶，確定未知干擾信號的性質。

在軍事領域，主要應用于電子戰和軍用軟件無線電技術中。在電子戰通信情報截獲接收機的設計中，獲得接收的通信信號的調制方式，為解調器選擇解調算法提供參考依據，有助于電子戰中最佳干擾樣式或干擾抵消算法的選擇，以保證友方通信，同時破壞和抑制敵方通信，實現通信對抗的目的。

2.結束語

本文總結了前人的經驗和發現，利用各種調制方法的特點和他們性能的比較得出結論：不同的調制方法有著不同的特點和使用場合，隨著科學技術的發展，調制方法已經變得越來越復雜，同時，保密性也越來越好。現如今，我們已經進入數字時代，數字調制和我們的生活息息相關，雖然不需要深入了解數字調制和解調的具體方法和原理，但是仍需要了解它們的特性。這樣，我們才可以更好的跟緊時代的步伐，不做科技的“文盲”。

參考文獻：

[1] 周春梅.2ASK調制解調系統設計與研究[J].電子技術與軟件工程，2014（20）：46.

[2] 張玲玲，馬金輝.DSP技術在雷達信號處理中的運用[J/OL].電子技術與軟件工程，2019（12）：87[2019-07-01].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/10.1108.TP.20190627.1730.120.html.

[3] 趙雄文，郭春霞，李景春.基于高階累積量和循環譜的信號調制方式混合識別算法[J].電子與信息學報，2016，38（03）：674-680.

[4] 吳月嫻，葛臨東，許志勇.常用數字調制信號識別的一種新方法[J].電子學報，2007（04）：782-785.

作者簡介：

王雋（1996-），女，漢族，山西陽泉人，本科在讀，河南理工大學電氣工程與自動化學院電氣工程及其自動化（中外合辦）專業在讀學生。

（作者單位：河南理工大學 電氣工程與自動化學院）