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(shù)的發(fā)展，通信信號調(diào)制方式識別技術(shù)受到了越來越多的關(guān)注。從現(xiàn)有的研究成果來看，針對單載波信號的調(diào)制識別技術(shù)有很多研究，但只針對OFDM信號的識別和參數(shù)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(diào)制類型盲識別，同時對基于高階累積量的單載波信號的調(diào)制識別也做了一定的改進，并進行了計算機性能仿真，結(jié)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(shù)原理，以及該技術(shù)的優(yōu)缺點和發(fā)展現(xiàn)狀。第二章介紹了傳統(tǒng)的基于高階累積量的信號識別方法，然后提出了基于奇數(shù)階累積量的多徑瑞利衰落信道下的OFDM信號調(diào)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(jié)果表明，基于三階和五階累積量的OFDM信號調(diào)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(diào)制識別算法進行進一步的改進，計算機仿真結(jié)果表明，識別率有了很大的提高。第三章總結(jié)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(shù)介紹

OFDM最大的缺陷是，信號會呈現(xiàn)出很大的峰平功率比（PAPR），所以比單載波系統(tǒng)需要更寬的線性范圍。由于該技術(shù)采用的是IFFT/FFT來實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)的，所以OFDM系統(tǒng)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(tài)范圍很大的線性放大器和價值昂貴的發(fā)射機。就目前而言，如何降低OFDM的峰平功率比是OFDM技術(shù)中的一大難點。OFDM調(diào)制技術(shù)的高速率和良好的性能是以提高系統(tǒng)復雜度為代價而獲得的。該技術(shù)的最大難點是如何實現(xiàn)各個子載波的精確和同步。OFDM的基礎(chǔ)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(tǒng)的性能將會嚴重下降，即產(chǎn)生OFDM所特有的子載波間串擾問題。

OFDM技術(shù)最初主要用于軍用高頻通信系統(tǒng)，例如INEPLEX、ANDEFT和KATHRYN。但由于O系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(xiàn)多載波調(diào)制，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得OFDM技術(shù)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(shù)用于高速MODEM。90年代以后，OFDM 技術(shù)的研究深入到無線調(diào)頻信道上的寬帶數(shù)據(jù)傳輸，在高速無線應用環(huán)境，OFDM技術(shù)被廣泛應用于民用通信系統(tǒng)中，其優(yōu)勢得以凸顯。近年來，由于數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展，OFDM最初應用的障礙（如計算量大）顯然已經(jīng)不存在。因此作為一種具有較高頻譜效率的技術(shù)，同時又可以有效對抗碼間干擾的高速傳輸技術(shù)，OFDM引起了廣泛的關(guān)注。

2 基于高階累積量的OFDM信號調(diào)制識別算法研究

對于傳統(tǒng)的AM、FM、FSK、PSK、MSK、QAM等簡單調(diào)制類型的盲識別技術(shù)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(chǎn)生了越來越多的復雜的調(diào)制方式。OFDM 技術(shù)由于其具有頻帶利用率高、抗多徑能力強、適合高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)點，在通信領(lǐng)域得到了廣泛的應用。因此，OFDM信號的調(diào)制類型盲識別技術(shù)的研究也就引起了國內(nèi)外學者的關(guān)注。另外，信道傳播的多徑現(xiàn)象在無線通信系統(tǒng)設計和分析中是一個必須討論的問題，對調(diào)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(xiàn)有的調(diào)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(diào)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(diào)制識別問題，提出了基于奇數(shù)階累積量的識別算法，并對算法進行了計算機仿真，結(jié)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(jié)與展望

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，特別是數(shù)字通信技術(shù)得到跨越式的發(fā)展，不斷有新的調(diào)制技術(shù)出現(xiàn)。因此，信號調(diào)制類型識別技術(shù)也得到了廣泛的應用，同時也面臨著越來越多的挑戰(zhàn)。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(nèi)外針對信號識別領(lǐng)域的研究成果，了解該領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，在此基礎(chǔ)上對信號調(diào)制類型識別技術(shù)進行了深入的研究。由于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）調(diào)制技術(shù)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(diào)制識別技術(shù)。

通信信號調(diào)制類型識別是一項不斷在發(fā)展的技術(shù)，也正是因為不斷有新的、更復雜的信號調(diào)制方式的出現(xiàn)，使得該技術(shù)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(xiàn)，意味著該技術(shù)發(fā)展必將成為一個日新月異的科學領(lǐng)域，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。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(jié)合文章研究的經(jīng)驗與通信科技的發(fā)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(diào)制類型的識別技術(shù)，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(diào)制識別技術(shù)研究改進性能比較明顯，可以考慮加入盲均衡模塊并且優(yōu)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(shù)來進行信號識別。信號調(diào)制識別技術(shù)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(shù)繼續(xù)研究下去。

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