無線電信號的調制識別研究

孫 野

(吉林省信息化建設促進中心，吉林 長春 130000)

0 引言

無線電信號的調制識別是指在沒有充足的先驗知識的情況下，通過對接收信號的分析和處理，最終判斷出接收信號的調制方式，從而更好地為信號處理提供信息和參數。隨著現代科學技術的飛速發展，調制識別逐漸應用于認知無線電、通信偵察及無線電點頻率檢測等領域，這對于調制識別的研究有了更高的要求。因此，要加強無線電信號調制識別的研究，分析目前調制識別領域中常用的幾種方法，確保應用調制方法的可行性，進而更好地提取接收信號的調制特征。

1 調制識別的概述

1.1 調制的基本概念

調制是指利用調制信號控制載波的具體參數，使調制后的信號可以包含原信號的所有信息，即信息的載體隨調制信號變化的規律。一般情況下，原始的信息不適合用作傳輸信號，因為原始信號未被加工過，無法匹配傳輸信道，所以要對原始信號進行調制。調制的目的就是將調制信息與傳輸信道相匹配，從而更好地完成信號的傳輸。通信信號的調制具有多種性能，例如識別能力、抗干擾能力等，不僅可以實現通信信號的有效傳輸，還能夠提高通信信號的監控和識別。信號調制識別技術主要包括3種信號的識別，分別是雷達信號、無線電通信信號及導航信號，其中無線電通信信號的應用范圍最廣，其調制方式也最復雜[1]。

1.2 調制的分類

調制的種類復雜多樣，分類也各不相同。通常情況下，調制主要分為兩大類，一是正弦波調制，二是脈沖調制。不同調制的分類有著不同的特點和性能，在實際應用時要根據具體情況來選擇調制方式。

正弦波調制是以載波為正弦信號的，主要的調制方式有調幅、調頻、雙邊帶、上邊帶及下邊帶等。這種調制方式又被分為模擬調制和數字調制，其中模擬調制是以調制信號為模擬信號的正弦波調制，而數字調制則是以數字信號為模擬信號的正弦波調制。近年來，數字調制的應用價值漸漸上升，研究學者更加注重數字調制的研究，數字調制也不斷出現新的方式。

脈沖調制的主要方式是以被調制的載波為脈沖串，進而為信號進行調制。主要的調制形式分為兩種：(1)利用連續的調制信號改變脈沖載波的參數，這種形式通常應用于有線傳輸系統；(2)利用連續的調制信號的數字化形式轉換脈沖編碼調制的脈沖組，主要應用于信源編碼。另外，調制又被分為兩大類：(1)線性調制；(2)非線性調制。這兩類調制通常是指正弦波調制[2]。

1.3 調制的作用

在無線通信系統的實際運行過程中，調制技術是一項必不可少的關鍵技術，其應用領域十分廣闊，包括軍事、民用應用、雷達、遙控等領域。在軍事領域，調制可以實現信號的準確判斷，是對敵方通信進行偵查和干擾的前提，如果可以提前掌握敵方通信的調制方式，就可以將通信信號的參數預估出來，進而采取有針對性的壓制策略。在民用領域，調制技術可以幫助地方政府進行有效的無線電管理工作，監聽無線電電臺是否合法，及時發現不遵守管理部門規定的行為，對提高非合作通信任務的工作質量和工作效率有著很大的幫助。同時，隨著高速率數字調控的發展，通信系統的容量也得到了相應的擴充，進一步推動了社會信息化的建設，滿足了社會發展的信息需求[3]。

2 無線電通信信號的調制識別

無線電通信信號的調制識別主要包括信號的接收、信號的預處理、信號識別特征的提取及分類器設計，這些環節是調制識別的一般過程。其中信號的接收是指通過接收機來進行所需處理信號的接收工作，在必要情況下還要做好整理和儲存。

信號的預處理是指對接收信號進行各種預處理，從而為后續工作打下良好的基礎，主要任務包括對濾波、載波的估計。但由于高頻信號在計算和處理上具有一定的復雜性，在接收信號后要進行變頻工作，以便于信號后期的計算和處理。

信息識別特征提取是最為關鍵的一個環節，關系著調制方式識別的正確率。首先，要想實現信號的有效識別，需要對接收信號進行預處理，然后通過計算和變換得出不同調制方式的特征信息，從而識別出不同調制方式的性能和類型。通信信號的時域特征包括瞬時幅度、瞬時頻率和瞬時相位等，而變換域的特征包括信號的頻譜特性等，技術人員需要根據不同調制方式的特征進行選擇，這樣才能提高調制識別的正確率。通常情況下，較好的特征具有以下幾個條件：(1)要便于識別，需要與不同調制方式的參數分布有著較大的差別。(2)信號參數受噪聲影響較小，同時要具備抗信道衰落的穩定性。(3)提取參數的過程簡單，計算不復雜，容易在實際應用中實現。

分類器設計是指在得到識別的特征值后，根據得到的特征選擇相應的調制方式，然后將其歸納到不同的類別中。目前常用的分類器有3種：(1)基于統計模式識別方法；(2)基于決策論方法；(3)基于人工神經網絡方法。其中，基于統計模式識別方法是運用統計直方圖來對所需特征進行構造，且需要借助線性分類器來實現信號的調制識別。基于決策論方法需要事先得知概率信息，同時要符合假設檢驗。人工神經網絡方法可以模擬人腦識別，具有較高的準確性，因此成為當前調制識別研究領域的熱門[4]。

3 無線電通信信號調制識別的發展

現階段，無線電通信信號的調制識別技術已經取得了一定的研究成果，可以成功應用的方法有很多。在發展初期，通信信號的調制識別主要依靠人工識別，這種方法主要通過調制設備來進行信號的接收，然后由專業技術人員針對調制信號的結果展開分析，根據分析結果來判定接收信號的調制方式，在這一過程中容易受到技術人員主觀因素的限制。人工識別技術對技術人員的要求很高，不僅需要具備較高的操作水平和專業知識，還要有一定的調制經驗。同時，人工識別需要借助一些昂貴的識別儀器，例如頻譜分析儀、信號接收機、調制解調器等，投入成本較高，并且無法保證通信信號調制識別的準確性和精確性。

近年來，隨著信息技術的發展，調制自動識別技術的出現受到了廣泛的關注，這項技術不會受到人工因素的干擾，解決了人工識別技術存在的不足之處，且受中心頻率和帶寬估計誤差的影響較小，具備較為穩健的抗衰落反應，是一種應用價值極高的調制識別技術。調制自動識別技術極大地滿足了軍事領域及民用領域的應用需求，引起了不少相關學者的關注，一些學者針對信號分析領域和模式識別領域進行了深入的研究[5]。

在1969年，一篇名為《利用模式識別技術實現調制方式的自動識別》的論文出現在技術刊物上，這是世界上第一篇研究調制自動識別的論文。至此，不斷有研究人員進行調制自動識別技術的研究，相關論文出現在各種科技雜志中，極大地促進了調制自動識別技術的發展。目前，調制識別技術的方法可以分為兩類：(1)基于判決理論方法，這種方法主要是運用概率論和假設檢驗理論來進行調制方式識別，但由于需要大量的計算過程，并且要得知概率的信息，實用性不高。(2)基于統計模式識別方法，這是一種新興的識別方法，較之基于判決理論方法計算簡易，同時提取識別特征的過程也十分簡單，但是判決規則比較復雜。以上兩種方法有利有弊，在實際應用過程中都存在一定的缺陷，導致發展的局限性。因此，相關學者要加強對調制方式識別方法的研究，優化識別方法的性能，從而實現調制識別正確率的提升[6]。

4 結語

隨著無線電技術的不斷發展，通信信號的調制識別技術逐漸應用于多個領域中，為社會經濟的發展做出了突出的貢獻。目前，相關學者針對無線電通信信號的調制識別進行了不斷的研究和探索，提出了更加科學合理的調制識別方案。通信信號的調制識別已經取得了顯著的研究成果，彌補了過去人工識別的不足之處。但調制識別技術的研究工作還需要繼續進行下去，相關學者要將研究過程中出現的問題深化，爭取從不同的角度來發展無線電通信信號的調制識別技術，從而提升通信信號的識別能力和抗干擾能力。