卫星通信信号体系调制识别技术

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaDec．252014V01．35No．123403．3414ISSN1000--6893ON11．-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn卫星通信信号体系调制识别技术马兆宇1，韩福丽2，谢智东1，胡婧1，边东明1，张更新1’*1．解放军理工大学通信工程学院，江苏南京2100072．武警北京指挥学院，北京100012摘要，对常用卫星通信信号的高阶累积量和高阶谱的谱线特征进行了理论分析与仿真，提出一种基于高阶累积量和

2、谱特征相结合的卫星通信信号调制方式识别方法。该方法从升余弦成形信号的高阶累积量、功率谱、平方谱和四次方谱中提取一组健壮性强的特征参数，在没有先验知识的条件下，完成对卫星信号符号速率和载波频率的盲估计，并在此基础上实现调制方式的自动识别。该方法涵盖了目前绝大多数的卫星通信调制方式，初步形成了卫星通信信号调制识别体系。仿真实验表明，该方法能够克服升余弦成形带来的影响，在实际中有较好的应用前景。关键词；卫星通信；调制；识别；高阶累积量；谱特征；升余弦成形中圈分类号：V19ITN911．7文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)12-

3、3403—12在非合作通信情况下，对通信信号进行有效地监测和识别在民用和军用领域都有十分广泛的应用价值。以卫星通信为例：在民用领域，信号认知可用于监测卫星网内用户是否工作在合法的工作参数内，同时检测非法用户对卫星转发器资源的侵占和盗用；在军用领域，准确的信号认知是实现太空电磁对抗和获取制信息权的前提条件。目前．众多研究者已经在卫星通信信号识别领域进行了大量研究．提出了一系列不同的调制识别方法，大致可分为2类；基于最大似然假设检验的方法和基于统计模式识别的方法。其中，基于最大似然假设检验的方法是在对某类具体调制信号的统计特性进行分析的基础上得

4、到某种判决准则，其识别范围窄，实现复杂度高，不利于实际应用。基于统计模式识别的方法包括基于瞬时时域特征的方法口]、基于信号统计特征的方法[2。53以及基于变换域特征的方法[63等，如文献I-2]利用循环统计量来识别二进制相移键控(BPSK)、四进制相移键控(QPSK)和频移四进制相移键控(OQPSK)信号，文献[6-1利用小波变换识别连续波调制(CW)、线性频率调制(LFM)、BPSK、频移键控(FSK)信号等。在这些方法中，有些方法所使用的信号模型较为理想(如信号的矩形成形脉冲)，有些方法在提取特征向量时则需要较多的先验知识(如精确的载波

5、频率、符号速率、初始相位等)，使得方法的实用性大大下降。文献E7-]利用不同调制信号的二次方谱与四次方谱的不同谱线特征进行调制识别，该方法较少依赖先验知识，具有一定的实用性，但识别的卫星通信信号种类较少，且部分为模拟信号，不能满足识别现代卫星通信调制技术的需要。收稿日期；2014，01t24；退修日期；2014，03-14；录用日期；2014-05·06；网络出版时问：2014-06-1608：54网络出版地址：www．cnki，net／kcms／detail／11．1929，v．201406160854，001，h佣l基金项目；国家自然科

6、学基金(61032004．91338201)I国家“863”计划(2012AAl21605，2012AA01A503．2012AA01A510)*通讯作者．下日I．1025．80828431E．mailIgengxln—zhang@126，Bom斟用掺武IMaZY。HanFL。XieZD，etal．ModulationrecognitiontechnologyofsatellitecommunicationsignalsystemC,-j]．ActaAeronauti—C8etAstronauticaSinica。2014．35(12)I3

7、403-3414．马兆宇．韩福藤．谢智东．等．1星通信信号体系调钢识剔技术[如；航空学报。2014。35(12)：3403-3414．航空学报随着卫星通信技术的发展，卫星通信信号的调制体制和调制参数趋于复杂化和多样化[8。9]。与相移键控(PSK)信号相比，幅相移键控(APSK)信号在同进制和相同误码率下所需的功率小，所以在设计适合卫星信道的调制星座时，星座形状呈圆形、频谱利用率高、信号幅度起伏不高的APSK成为极具潜力的一种调制方式。在数字视频广播一卫星2标准(DVB-S2)[1叼中，16APSK、32APSK调制方式得到了广泛地应用。此

8、外，在静止轨道卫星移动通信标准(GMR一1)1-11]中，常用的调制方式还包括六进制相移键控(6PSK)和7／4相关四进制相移键控(7r／4一cQPSK)信号。但是，目前还缺乏相