通信信号调制方式研究

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1、通信信号调制方式研究1研究背景及现状1.1研究背景近年来，通信技术迅猛发展，为了满足用户的不同需求，充分利用通信资源，提高频谱利用率，通信信号的体制、调制方式变得多样化和复杂化，同一空间的信号也变得越来越密集。传统的通信电台或系统调制方式单一，通信双方开机后就可以在预先已知的调制方式上等待接收，无需进行调制方式的识别。在如今的多体制通信系统中，调制方式的识别是对接收信号进行处理的第一步，所以调制识别技术成为保证有效通信的关键技术。调制识别技术广泛地应用于民用与军事领域。在民用领域，调制识别技术主要应用

2、于为无线频谱管理进行信号身份确认以及干扰确认等方面。无线电管理部门为了防止不法分子对无线频谱的非法利用和干扰，需要对通信频谱进行监视和管理，以保证合法通信的正常进行。在频谱监视设备中采用调制识别技术，能帮助管理人员区分不同性质的用户，确定未知干扰信号的性质。在军事领域，主要应用于电子战和军用软件无线电技术中。在电子战通信情报截获接收机的设计中，获得接收的通信信号的调制方式，为解调器选择解调算法提供参考依据，有助于电子战中最佳干扰样式或干扰抵消算法的选择，以保证友方通信，同时破坏和抑制敌方通信，实现通信

3、对抗的目的。又如在电子侦察与信号情报（SIGINT）中，利用信号调制类型和其他测量参数识别敌（对）方雷达的类型，以便完成威胁程度分析，及时进行机动规避，施放干扰或欺骗信号。最后就是在军用软件无线电技术中，为设计一种通信“网桥”，实现不同传输体制通信设备间的相互通信功能和资源的最佳利用，解决方案之一就是先识别出发射方的调制样式和调制参数，对其发送的信息进行解调，然后，按照接收方采用的调制方式，把有用信息调制并转发至接收方。这里，正确识别收发双方的调制样式，是保证信息无误转发的基本条件。此外，调制识别技术

4、在计算机网络自动路由分配中也有重要的应用价值。这意味着调制识别这一无线电技术，在新兴的网络领域中也有一席之地。早期的调制识别是通过训练有素的操作人员观测接收机中频输出信号的时域波形和频谱分布形状来判断信号的调制方式，然后选择相应的解调器进行解调，依据解调后信号质量来确认或重新选择调制样式，直到选择到最好的解调效果。显然，在信号调制方式日益复杂的今天，上述依赖个人主观经验的方式是行不通的。为实现准确高效的调制识别，自动调制识别技术应运而生。近几十年来，特别是海湾战争之后，人们更加认识到通信对抗在电子战中

5、的国防科学技术大学研究生院工程硕士学位论文重要性。调制识别技术作为通信对抗中的核心技术之一，受到了国内外学者、院校和研究机构的密切关注和高度重视。随着计算机技术、通信技术、数字信号处理技术和高速专用器件的快速发展，以及相关理论的不断完善，调制识别技术得到了更好地实现。但是，这一技术的研究远未成熟。一是因为通信环境的不断变化，通信技术的快速发展，通信信号的调制方式不断更新，而现有的调制识别技术只是针对特定的通信环境和调制类型设计的，具有很大的局限性。二是因为面对的随机因素很多，加上实际无线信道的很多不可

6、确定的影响，调制识别可以看做一种复杂的具有多个未知参数的多元模式识别问题，而现今模式识别的基础理论还尚不完善。综上所述，调制识别技术在不断发展，仍有许多研究工作有待深入。1.2研究现状1969年4月，C.S.Weaver等在斯坦福大学技术报告上发表了第一篇研究调制方式自动识别的论文“采用模式识别技术实现调制类型的自动分类”。此后，国内外学者发表了大量关于调制识别的研究成果，每一个成果由于基于不同的背景，不同的要求，不同的应用环境，不同的分析角度等等方面，形成了调制识别领域百花争艳的局面。这些成果中提出

7、了很多各不相同的算法，但一般认为可归纳为两类：决策论方法和统计模式识别方法。不管是决策论方法还是模式识别方法，通信信号的自动调制识别实际上都是假设检验和统计推断这两个基本数学方法实现。由于本文采用的识别算法是一种统计模式识别方法，所以在后文侧重介绍统计模式识别方法。1.2.1决策论方法决策论方法又称最大似然假设检验方法，是采用概率论和假设检验理论来解决信号的调制识别问题。通常是根据信号的统计特性，通过理论分析与推导，得到统计检验量，然后与一个合适的门限进行比较，从而形成判决准则来实现调制信号自动识别。

8、在决策论方法中，通常把信号分类看成是一个多元假设检验问题，对应m种调制方式有m种假设检验H，i=1,2…...m在已发表的有关调制识别的文中，应用决策论方法主要有：1988-1990年，Polydoros和Kim介绍了一种区别2PSK和4PSK的决策论方法。其思想是采用高斯白噪声干扰下的数字调相信号的近似似然比函数，通过优化得到新的判决准则。该方法在信噪比大于0dB时，有较好的识别效果，但方法局限于对BPSK与QPSK信号的识别，且信噪比小于0dB时识别