衛星通信常用調制方式的自動識別

劉英娜

（河北遠東通信系統工程有限公司，河北 石家莊 050299）

0 引 言

隨著衛星通信技術的不斷發展，衛星通信調制方式已經不再是單一的一種，而是具有多種多樣的調制方式。在眾多的衛星通信常用調制方式中，有的是基于信號瞬時時域特征的，有的是基于信號頻譜特征的，但是無論基于哪種特征的調制方式，在實際應用過程中總會存在以下阻礙衛星通信信號的接收與傳輸，對衛星傳輸系統的使用者造成了許多不便。

（1）當需要對特征參數進行抽取時，并不能及時高效地篩選出所需要的特征參數。特征參數的抽取需要在先前參數的積淀下才能保證特征參數的抽取效果，才能獲得所需要的特征參數。想要獲取大量的先前參數并不是一件十分容易的事情，這自然會影響特征參數選擇的準確性[1]。

（2）面對不同類型的衛星通信，在對其特征參數進行抽取時，往往會受到不同的影響。如果只采用同一種算法，勢必會影響特征參數抽取的正確性，嚴重的甚至會導致衛星通信的調制失敗，影響衛星通信系統的正常使用[2]。

（3）在衛星通信的調制方式中，通過算法識別的方法準確性更高。但是面對不同類型的衛星通信，算法識別的方法并不能在所有類型的衛星通信調制中進行應用。再加上算法識別的方法比較少，自然會影響衛星通信的調制效果。

基于衛星通信調制方式在實際應用中存在的以上問題，想要得到有效的解決，就必須加大對衛星通信常用調制方式自動識別的研究進度。

1 常用信號的頻譜特征

衛星通信的應用領域一直在不斷地擴大，在人們的日常生活中更是隨處可見。像比較常見的衛星電視、遠程教育等都在一定程度上為人們的生活提供了便利。當然，其在氣象、地震等部門以及海陸空導航中也有十分廣泛的應用。高新技術企業在激烈的市場競爭中更是希望可以在衛星通信技術應用方面進行一定的突破，以此提高企業的市場競爭力。然而，信號頻譜作為信號的一種新的表示方法，不同的調制方式其信號在頻域上會產生一定的不同，進而會產生不同的頻譜。人們通過對不同的信號頻譜進行對比觀察，就會發現其中的一些特性[3]。這時，利用其特性就可以提取出可以用作通信識別的特征參數，進而就可以找到適合不同衛星通信的調制方式。

1.1 信號功率譜

信號功率譜指的是在衛星通信信號調制過程中各信號頻率的發布情況。不同的信號呈現的信號頻率有很大的差異。人們通過對其差異性進行對比、觀察，可以作為有效區分不同信號的重要特征。如有載波分量信號與無載波分量信號在信號功率譜方面就存在很大的不同，想要對這兩種信號進行區分，就可以對其各自的信號功率譜載頻進行觀察即可[4]。然而，通過對各種類型通信信號的功率譜進行觀察，可以發現不同類型的通信信號在頻譜中具有不同的特征。像單譜峰信號的頻譜幅度相對較小，整體來看是比較平坦的。然而，多譜峰信號與單譜峰具有明顯的不同，其頻譜起伏是非常明顯的。那么，通過對其頻譜的形狀以及譜峰數進行觀察，就可以高效地將這兩種通信信號進行區分[5]。

1.2 信號平方譜

所謂信號平方譜，就是將信號進行平方運算之后形成的頻譜，然后通過其頻譜計算功率譜。當信號經過平方運算之后，其信號的平均值就會越大，人們在觀察功率譜時注意力就會不自覺地投放在頻譜突出的位置，卻很少在意其頻譜接近于0的位置。然而，通過對信號平方譜的概念進行界定，也可以清楚地反映出，信號平方譜反映的是調制信號倍頻后的頻譜功率分布特性。這也是區分信號功率譜與信號平方譜的重要特征。那么，面對多種多樣的通信信號，如何利用信號平方譜對其進行有效的區分，也是獲得信號平方譜特征的關鍵[6]。如在BPSK與DSB信號中，以上兩種信號在進行平方譜的倍頻調制后會出現很強的單頻分量。這是非常容易觀察到的，也是區分其與其他信號的重要特征。像PSK信號和SSB信號則沒有這種出現單頻分量的特征。又如FSK信號在接受過倍頻處理之后會使調制指數翻倍，但是，由于該信號的調制指數比較小，是無法在信號功率譜中進行體現的。那么，在信號平方譜中則可以輕松地識別FSK信號。除此之外，在MSK信號倍頻之后調制指數會為1，而且，調制指數為整數的FSK信號在功率譜中傳空號頻率時，會有離散的譜線，而想要檢測平方譜信號中的單頻分量則可以將MSK從2FSK中檢測出來[7]。

1.3 信號四次方譜

在對信號平方譜的定義進行如上概述之后，對于信號四次方譜的理解就會更加清晰，其就是將信號經過四次方運算后的功率譜。那么，為了有效區別出信號平方譜的頻譜特征與信號四次方譜的頻譜特征，在對信號進行處理時，可以先將信號進行平方譜的處理，然后在得出其功率譜之后，再次對平方譜進行計算。信號四次方譜主要用于區分M=4的MPSK和M＞4的MPSK。同時，也可以用于OQPSK與頻率調制信號的特征分類。而面對不同類型的通信信號，將其制作成信號四次方譜后，可以非常直觀地觀察不同類型的通信信號在信號四次方譜中的不同特征，可以將不同信號進行有效的區分。如通過對幾種PSK信號的四次方譜進行觀察，可以發現QPSK和OQPSK在二倍載頻處會有一個明顯的單頻分量，而8PSK則沒有任何的單頻分量出現，這也是有效區分不同類型通信信號的重要特征。借助這一特征，就可以有效區分通信信號的類型，進而選擇適合其常用的調制方式。這樣信號調制才會具有一定的效果，才能有效保障通信信號的正常接收和傳遞信息[8]。

1.4 信號包絡譜

信號包絡譜是指兩個不同的通信信號在信息加密后，給這兩種通信信號安排不同的編號譜，目的就是在信號傳輸過程中可以有效區分這兩種不同的信號。雖然安全度在一定程度上得到了升級，但是在檢測這兩種通信信號時也存在一定的難度。這是因為普通的檢測是很難發現這兩種信號明顯的區分特征的，而是需要通過信號包絡譜對這兩種信號進行仔細地觀察和檢測，才能區分開來，進而對其采用的調制方式進行正確的選擇。但是，在實際的通信信號應用中，信號包絡譜主要用于區分OQPSK信號和QPSK信號的特征。之所以用其對這兩種信號的特征進行區分，是因為PSK信號在調制時采用的是滾降成形技術，在其包絡中具有明顯的速率信息。其一般會通過速率譜線的形式進行呈現。人們通過對OQPSK信號和QPSK信號的包絡譜進行觀察，可以清晰地發現QPSK信號中具有十分明顯的速率譜線，然而，OQPSK信號的包絡中則無明顯的速率譜線。通過這一特征也可以將這兩種信號進行有效的區分。而之所以會出現這一特征，還因為OQPSK信號Q路相對I路延遲二分之一碼元，包絡會因此而變小，自然看不到明顯的符號速率譜線。QPSK信號則與其明顯不同，從其信號包絡譜中可以明顯地看到符號速率譜線。

2 分類特征參數

想要實現衛星通信常用調制方式的自動識別，肯定需要先獲取相應的特征參數。但是，特征參數的獲取并沒有那么容易。在獲取參數之前，人們需要先對不同類型的信號參數特征進行有效的分類，然后了解不同類型的信號所采用的調制信號傳播方式。這樣才能更加清楚地了解每種不同類型的通信信號具有什么樣的調制特性以及其參數會具有哪些明顯的差異。在掌握這些數據的基礎上，再對通信信號的調制方式進行有效識別，識別的正確率會更高。同時，也可以根據其顯現出的特征，選擇是用單頻分量偏移值檢測，還是單頻分量檢測。

2.1 單頻分量偏移值檢測

想要確定其在信號傳輸過程中是否具有單頻分量偏移值，就需要從單頻分量與載波頻率之間的差值中進行進一步的確認。那么，想要獲得兩個數據之間的差值就需要先對相應的已知數據進行采集，然后建立起相應的數據模型，通過公式計算，進一步準確地確認其偏移量的大小，以此判斷其穩定性。那么，在衛星通信的正常使用過程中，就需要對其所傳輸的信號信息進行有效的收集。這樣才能為其提供有效的特征參數，才能進一步確定其信息在傳播過程中的傳播速度[9]。

2.2 單頻分量檢測

單頻分量檢測就是對信號譜中最突出的數值和相鄰較大值之和與左右各兩譜線之和的比值進行檢測。在這一信號譜線中，單頻譜線是非常突出的，是區分不同通信信號的重要特征。而且，當線譜的突出程度大于某閾值時，就可以確定最大線譜處有一個單頻分量。

3 識別方法及操作流程

衛星通信常用調制方式的自動識別方案想要得到有序開展，不僅要認真嚴格地執行操作流程，而且要層層遞進，嚴格按照操作順序進行相關操作，才能保證工作的有效開展。那么，基于此上面對不同信號的頻譜特征以及特征參數的獲取進行有效分析和識別的前提下，在其具體操作流程中，依然需要注意以下兩個方面。

（1）特征參數的獲取非常關鍵。在獲取特征參數的時候，一定要重視對參數的算法，采用哪種公式對其參數進行計算，將會影響特征參數獲得的準確性，進而影響通信信號能否被準確地確定。同時，還會影響通信信號的調制方式選擇，進而影響最終的信號調制結果。一旦參數計算失誤，整個通信信號的調制環節將會出現一系列問題。基于此，在選擇參數的算法時一定要十分的慎重。面對眾多的參數計算公式，一定要遵循簡便、準確的原則去選擇參數的計算公式，以此來保證特征參數的選取準確性，進而實現衛星通信常用調制方式的自動識別[10]。

（2）為了更好地保證獲取的參數數據準確性更高，在實際的調制應用中可行性更強，在獲取特征參數之后，一定要進行仿真模擬實驗。開展此實驗的主要目的，就是保證新方案的操作可行性[11]。而且，仿真模擬實驗作為具體操作流程中非常關鍵的一個步驟，不僅不能缺乏，還要認真進行模擬實驗的操作。在仿真模擬實驗的操作中，相關科研人員一定要先行準備好需要用到的各種設備，以此為模擬實驗的高效開展提供服務。同時，進一步保證信號信息在傳輸過程中的安全性，確保接收到的信號信息與傳輸的信號信息是一致的。這樣才算是真正完成了信號的傳輸工作，同時也在一定程度上代表著仿真模擬實驗的結果是具有可操作性的[12]。

4 結 論

面對多種多樣的通信信號，之所以可以將每個信號進行有效區分，就是因為每個信號都具有其代表性的特征，這也是區分不同信號的關鍵。隨著技術的不斷發展，衛星通信技術已經在各個領域得到了十分廣泛的應用，其對于人們生活方式的改變以及生活質量的提升具有積極的推動作用。但是，在通信信號的實際使用過程中，仍然存在著一些問題，影響了通信信號接收和傳遞。基于這種情況，本文對衛星通信常用調制方式的自動識別進行研究。為了進一步驗證這一方案具有較強的可操作性，對其常用信號的頻譜特征進行分析，然后通過相應的公式計算來選取分類的特征參數，從而引出具體的識別方法和實際的操作流程。實驗表明，利用衛星通信常用調制方式的自動識別技術去減少煩瑣的操作，節省時間和投入的資金。這一研究在社會各領域中普遍應用，將有很好的發展前景。