OFDM信號的識別方法分析

王永娟

（西安電子科技大學，陜西 西安 710126）

引言

隨著通信技術的發展，通信信號調制方式識別技術受到了越來越多的關注。從現有的研究成果來看，針對單載波信號的調制識別技術有很多研究，但只針對OFDM信號的識別和參數估計的研究相對來說較少一些，研究的也不是特別深入。文章首先重點研究了基于高階累積量的OFDM信號的調制類型盲識別，同時對基于高階累積量的單載波信號的調制識別也做了一定的改進，并進行了計算機性能仿真，結果表明識別性能較已有的算法有很大的提高。第一章介紹了OFDM技術原理，以及該技術的優缺點和發展現狀。第二章介紹了傳統的基于高階累積量的信號識別方法，然后提出了基于奇數階累積量的多徑瑞利衰落信道下的OFDM信號調制識別算法，并分別對基于三階和五階累積量的算法進行了計算機仿真。仿真結果表明，基于三階和五階累積量的OFDM信號調制識別算法在信噪比為0dB時，OFDM信號的識別率均可達到100%。本章還提出了利用支撐矢量機方法對基于三階累積量的調制識別算法進行進一步的改進，計算機仿真結果表明，識別率有了很大的提高。第三章總結了全文的工作成果，并對今后的工作進行展望，提出下一步研究的思路。

1 OFDM技術介紹

OFDM最大的缺陷是，信號會呈現出很大的峰平功率比（PAPR），所以比單載波系統需要更寬的線性范圍。由于該技術采用的是IFFT/FFT來實現調制和解調的，所以OFDM系統對載波頻率偏移、單頻串擾、相位噪聲和非線性放大等因素都更為敏感。如果要避免信號的失真和頻譜的擴展，就需要配置動態范圍很大的線性放大器和價值昂貴的發射機。就目前而言，如何降低OFDM的峰平功率比是OFDM技術中的一大難點。OFDM調制技術的高速率和良好的性能是以提高系統復雜度為代價而獲得的。該技術的最大難點是如何實現各個子載波的精確和同步。OFDM的基礎是各個子載波必須滿足頻率正交性的特點，如果正交性惡化，整個系統的性能將會嚴重下降，即產生OFDM所特有的子載波間串擾問題。

OFDM技術最初主要用于軍用高頻通信系統，例如INEPLEX、ANDEFT和KATHRYN。但由于O系統的結構較為復雜，從而限制了其進一步推廣。到70年代，人們提出采用IDFT來實現多載波調制，簡化了系統結構，使得OFDM技術更趨于實用化和人性化。80年代，人們開始研究如何將OFDM技術用于高速MODEM。90年代以后，OFDM 技術的研究深入到無線調頻信道上的寬帶數據傳輸，在高速無線應用環境，OFDM技術被廣泛應用于民用通信系統中，其優勢得以凸顯。近年來，由于數字信號處理技術的飛速發展，OFDM最初應用的障礙（如計算量大）顯然已經不存在。因此作為一種具有較高頻譜效率的技術，同時又可以有效對抗碼間干擾的高速傳輸技術，OFDM引起了廣泛的關注。

2 基于高階累積量的OFDM信號調制識別算法研究

對于傳統的AM、FM、FSK、PSK、MSK、QAM等簡單調制類型的盲識別技術的研究，已有比較多的成果。隨著人們對于通信可靠性和有效性的不斷追求，產生了越來越多的復雜的調制方式。OFDM 技術由于其具有頻帶利用率高、抗多徑能力強、適合高速數據傳輸等優點，在通信領域得到了廣泛的應用。因此，OFDM信號的調制類型盲識別技術的研究也就引起了國內外學者的關注。另外，信道傳播的多徑現象在無線通信系統設計和分析中是一個必須討論的問題，對調制識別問題也不例外，多徑導致的符號間干擾會嚴重降低算法的分類性能。而現有的調制識別算法大都把信道建模為高斯理想信道，很少有人討論多徑信道中的調制識別問題。本章針對低信噪比、多徑瑞利衰落信道中OFDM 信號的調制識別問題，提出了基于奇數階累積量的識別算法，并對算法進行了計算機仿真，結果證明本算法在低信噪比、多徑信道條件下具有良好的性能。

3 總結與展望

隨著通信技術的發展，特別是數字通信技術得到跨越式的發展，不斷有新的調制技術出現。因此，信號調制類型識別技術也得到了廣泛的應用，同時也面臨著越來越多的挑戰。在過去的一年里，作者查閱了大量的文獻，廣泛地學習了國內外針對信號識別領域的研究成果，了解該領域的最新發展動態，在此基礎上對信號調制類型識別技術進行了深入的研究。由于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）調制技術的廣泛應用，作者重點研究了低信噪比、多徑瑞利衰落信道條件下的OFDM信號調制識別技術。

通信信號調制類型識別是一項不斷在發展的技術，也正是因為不斷有新的、更復雜的信號調制方式的出現，使得該技術成為一個不斷有研究課題提出的同時，又會有新的研究成果不斷涌現，意味著該技術發展必將成為一個日新月異的科學領域，具有巨大的發展潛力。文章雖然做了一定的工作，取得了一些成果，但仍然存在一些不足。結合文章研究的經驗與通信科技的發展趨勢，這里提出進行下一步研究的思路：

1）對OFDM信號的識別，應該進一步研究各子載波信號調制類型的識別技術，以及OFDM信號與其他多載波信號分類的算法。

2）對單載波信號間的識別，文章提出的方法只在無多徑和低信噪比的條件下基于高階累積量的OFDM 信號調制識別技術研究改進性能比較明顯，可以考慮加入盲均衡模塊并且優化小波消噪模塊的閾值選取部分。

3）文章為采用的高階累積量方法是常用的研究方法，考慮引入新的信號處理技術來進行信號識別。信號調制識別技術具有廣闊的遠景和研究空間，希望在以后的工作中可以把這項技術繼續研究下去。

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