無線電信號調制淺探

趙志強

（作者單位：新疆廣電局節傳中心694臺）

無線電信號調制淺探

趙志強

（作者單位：新疆廣電局節傳中心694臺）

在現實世界中，無線電信號隨處可見。認知無線電能感知周圍環境并根據環境中的信息改變自身參數,優化服務質量,其信號的調制類型識別具有重要的意義。就目前的技術來看，利用無線電進行隨時隨地的自由通信理想暫時還實現不了，因此，需要對無線電通信系統進行不斷研究。調制識別在對無線電通信系統的認知中具有十分重要的意義。

無線電；信號；調制識別

1 獲取原始信號

空中無線電波看不見、摸不著。無線電監測原始的方法就是接收并測量無線電頻譜。頻譜可以告訴人們在什么頻率有信號，但頻譜反映的信號特征非常有限。現代無線電管理會采用數字中頻的無線電接收機，對感興趣的信號基帶進行采集和分析，來識別信號特征。射頻信號通過變頻產生中頻信號，經過中頻帶通濾波，送到ADC數字化。數字化后的波形進入數字信號處理模塊。在數字信號處理模塊中將中頻數字波形分別乘以余弦和正弦波形，再通過低通濾波，就可以還原出感興趣的頻點信號的基帶信號。由于基帶信號載波頻率為0，時域波形體現為復數I(t)+jQ(t)，所以通常稱基帶信號為IQ信號。

2 信號處理和識別

2.1 波形N次方的頻譜

這個算法就是將基帶波形做N次方然后分析頻譜。這個算法對于調制和編碼的頻率敏感。

簡單來說，直接做（1次方）頻譜，就可以看到FSK信號頻偏數量；2次方頻譜，可以分析ASK碼速率，PSK和MSK的載波和碼速率；4次方頻譜可以分析PSK和QAM的碼速率。

圖1為信息臺的2FSK信號，直接做頻譜，可以看到2個頻率點上的峰值。對于CDMA基站下行信號，直接做頻譜只是看到如圖1(b)顯示的寬帶頻譜，但是對基帶信號做4次方后再做頻譜，就顯示出如圖1(c)的峰值，這個特征峰表達了CDMA基站信號的特征。

圖1 不同信號N次方頻譜比較

2.2 直方圖統計

對信號解調后，可以用直方圖顯示其調制特性。例如，ASK的符號數、FSK的載波和符號數、PSK的符號數和符號速率、MSK的符號數。要注意的是對于PSK信號解調相，要消除載波頻偏導致的相位線性漂移。將信息臺FSK信號按照調頻解調，就得到頻率隨時間變化的曲線，將該曲線在頻率軸上做直方圖統計，就得到直方圖統計。在聯合視頻分析可以得出頻率跳變有一些波動，所以在直方圖里面可以得出2個頻偏顯示出一定擴散分布。

2.3 頻譜自相關

對波形載噪比進行模擬，可以發現信噪比降低對譜圖影響很小。同樣，對其他參數進行試驗，如頻偏、脈沖成形濾波和少量碼速率變化，都不敏感。也就是說，碼速率接近的BPSK信號頻譜自相關譜圖穩定不變。頻譜自相關對不同調整方式敏感。也就是說這個算法對調制方式識別有較好參考價值。

3 應用實現

聚星儀器推出了基于軟件無線電架構的高性能無線電接收機V3X。該接收機采用多級下變頻器，將射頻轉換到中頻，然后通過高性能中頻處理器采集并處理成IQ基帶信號。基帶信號通過高速通用總線傳給計算機，做頻譜和各種分析，同時提供原始基帶信號存儲功能。目前聚星儀器的接收機有多種款式，覆蓋3.6 GHz和6 GHz兩個頻率范圍，瞬時中頻帶寬20 MHz、40 MHz可選。

本文利用仿真和采集到的實際無線電信號，實踐試驗了國際電聯推薦的信號調制參數識別方法。實驗結果表明，這些方法都有較顯著效果，可以為無線電科研和管理提供先進的深度信號分析和識別工作平臺。

[1]王婷婷.認知無線電信號調制識別技術的研究[D].北京:華北電力大學,2012.