短波頻段am信號(hào)調(diào)制識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探索

范志雨

(國(guó)家新聞出版廣電總局582臺(tái),北京　100050)

短波頻段am信號(hào)調(diào)制識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探索

范志雨

(國(guó)家新聞出版廣電總局582臺(tái),北京100050)

近年來(lái),通信技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá),無(wú)線通信也得到了飛速發(fā)展,在無(wú)線電信號(hào)分析中,其中比較關(guān)鍵的技術(shù)就是對(duì)信號(hào)調(diào)制方式的識(shí)別及確認(rèn),短波信號(hào)在數(shù)目上也有所增加,調(diào)制方式也是各種各樣,因此找到可靠的、適合的識(shí)別方式是非常關(guān)鍵的。本文主要對(duì)短波am信號(hào)的特征參數(shù)和識(shí)別方式進(jìn)行分析,還對(duì)信號(hào)采集的設(shè)備及模式的選取、遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)的采集給予探討,最后對(duì)識(shí)別軟件的基本組成及識(shí)別過(guò)程進(jìn)行分析。

短波頻段am信號(hào)調(diào)制識(shí)別系統(tǒng)特征參數(shù)數(shù)字調(diào)制信號(hào)

短波通信又稱為高頻通信，在民用通信以及遠(yuǎn)程軍用通信中應(yīng)用的比較廣泛，在無(wú)線監(jiān)測(cè)工作中，短波信號(hào)一直都是重點(diǎn)研究對(duì)象，在短波頻段內(nèi)，調(diào)制信號(hào)的方式也是多種多樣，比如AM、PSK、SSB、單載波、數(shù)傳信號(hào)、多路信號(hào)等，其中am信號(hào)是最為關(guān)鍵的，在日常和特殊監(jiān)測(cè)中，具有很重要的作用，因此，在短波監(jiān)測(cè)工作中，對(duì)am信號(hào)給予監(jiān)測(cè)和識(shí)別是極為關(guān)鍵的。

1　am信號(hào)的特征參數(shù)及識(shí)別方法

am信號(hào)的頻譜的性質(zhì)比較多，但其最主要的特性就是對(duì)稱性，因此短波am信號(hào)的4個(gè)特征參數(shù)就是由其特性產(chǎn)生的，由于短波am信號(hào)具有4種特征參數(shù)，就不容易與其他各種比較常見的調(diào)制信號(hào)混淆了，比如數(shù)字調(diào)制信號(hào)、CW、MORSE等如圖1所示。

圖1　信號(hào)識(shí)別構(gòu)架圖

2　短波信號(hào)的數(shù)據(jù)采集探討

2.1信號(hào)采集的設(shè)備及模式的選取

在本次研究中，使用PR 100便攜式接收機(jī)對(duì)短波信號(hào)進(jìn)行采集，此接收機(jī)在工作狀態(tài)下，頻率的取值范圍為9kHz-8GHz，其實(shí)時(shí)帶寬最大可以達(dá)到10MHz，在數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制短波信號(hào)，可以使用LAN接口，對(duì)短波信號(hào)給予數(shù)據(jù)測(cè)量，并輸出;在實(shí)際工作中，寬帶數(shù)字音頻數(shù)據(jù)可以最高達(dá)到500kHz。

在對(duì)頻譜進(jìn)行掃描時(shí)，主要使用的掃描模式有:(1)全景掃描模式，在快速掃描的模式下，在寬頻段的范圍內(nèi)，將頻譜給出，但是不能對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，也不能將電平值輸出;(2)固定頻率掃描模式，此模式具有專一性，可以掃描確定頻率，在無(wú)線電監(jiān)測(cè)中，主要用于固定頻道間隔;(3)FSCAN模式，可以對(duì)多個(gè)信號(hào)給予連續(xù)掃描;(4)存儲(chǔ)掃描模式，可以對(duì)信號(hào)的存在給予分析，并連續(xù)掃描具有預(yù)定義的頻道。

圖2　識(shí)別系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖

圖3　識(shí)別系統(tǒng)的組成模塊

2.2遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)的采集

在本次研究中，主要使用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)的采集，此軟件對(duì)工作的環(huán)境要求比較高，功能也比較多，比如分析數(shù)值、設(shè)計(jì)交互式程序，還可以使科學(xué)數(shù)據(jù)完成可視化，計(jì)算的科技水平比較高。在MATLAB軟件的作用下，使用TCP連接在進(jìn)行狀態(tài)和參數(shù)的通信時(shí)，只能通過(guò)SBPI命令，對(duì)頻帶數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，需要在UDP數(shù)據(jù)包作用下才能完成，因此，在本次研究中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的迅速傳遞，可以使用工具箱TCP/UDP/IP。MATLAB軟件中，工具箱的種類比較多，TCP/UDP/IP只是其中一種，在將接口設(shè)置好之后，可以對(duì)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。在本次研究中，在對(duì)UDP連接進(jìn)行建立時(shí)，可以借助于pnet函數(shù)來(lái)完成，對(duì)復(fù)基帶的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。

3　識(shí)別軟件的相關(guān)介紹

在本次研究中，如圖2所示為識(shí)別系統(tǒng)的組成，對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)識(shí)別的原理為，使用饋線將短波角龍?zhí)炀€與接收機(jī)連接起來(lái)，使用LAN接口實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的通信，在MATLAB的基礎(chǔ)上，使用GU I在最終的界面上實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的識(shí)別。

在實(shí)際工作中，要以短波監(jiān)測(cè)工作的需求為主，在識(shí)別系統(tǒng)中，主要是完成對(duì)信號(hào)的掃描，進(jìn)而完成對(duì)數(shù)據(jù)的識(shí)別，在特性監(jiān)測(cè)工作中，此識(shí)別系統(tǒng)的功能更加齊全，比如對(duì)于較強(qiáng)的突發(fā)信號(hào)，系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)其完成識(shí)別、記錄，如圖3所示。

如圖3所示，在控制命令的作用下，可以對(duì)實(shí)時(shí)頻譜完成信號(hào)采集，還可以實(shí)現(xiàn)基帶信號(hào)數(shù)據(jù)的采集;對(duì)于接收機(jī)與上位機(jī)之間的通信數(shù)據(jù)，要根據(jù)不同的內(nèi)容，使用不同的打包方式，在通信協(xié)議的規(guī)定下，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和讀取;改識(shí)別系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，主要是根據(jù)上述算法，在程序的作用下完成的;最后以閱讀的方式，對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯示;數(shù)據(jù)顯示之后，在參數(shù)設(shè)置模塊的作用下，將參數(shù)輸入系統(tǒng)，并給予調(diào)整。

在向接收機(jī)發(fā)送命令時(shí)，要嚴(yán)格按照命令格式來(lái)完成，主要編程的角度來(lái)考慮，嚴(yán)格按照命令規(guī)格對(duì)字符進(jìn)行定義，但是對(duì)于具體的通信方式不予定義，只要將參數(shù)設(shè)置成功可以了。但是，在測(cè)試結(jié)果中，一般包含的數(shù)據(jù)比較多，如果使用SCPI對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送，在接收環(huán)節(jié)中，控制命令會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，這將會(huì)對(duì)實(shí)時(shí)控制的效果造成嚴(yán)重的影響，因此，為了避免此情況的發(fā)生，在實(shí)際工作中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送時(shí)，要使用UDP數(shù)據(jù)包。

在對(duì)中心頻率的信號(hào)進(jìn)行表示時(shí)，要以中心頻率為主要搜索范圍，在寬帶內(nèi)部對(duì)上、下限進(jìn)行設(shè)置，用來(lái)對(duì)寬帶進(jìn)行顯示;一個(gè)頻點(diǎn)有沒(méi)有信號(hào)存在，可以使用檢測(cè)門限進(jìn)行判斷。在搜索信號(hào)和識(shí)別信號(hào)的過(guò)程中，會(huì)用到兩個(gè)寬帶:(1)搜索寬帶，也就是使用信號(hào)對(duì)寬帶進(jìn)行顯示，一旦參數(shù)確定了，那么信號(hào)的實(shí)時(shí)搜索范圍也就確定了;(2)對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)解的寬帶，表示基帶數(shù)據(jù)的寬帶，如果某個(gè)頻點(diǎn)存在數(shù)據(jù)信號(hào)，可以使用調(diào)解寬帶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作中，要對(duì)短波信號(hào)的頻段特點(diǎn)給予分析，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)搜索步進(jìn)給予設(shè)定，一般情況下系統(tǒng)的搜索步進(jìn)為5kHz，調(diào)解帶寬要稍大一點(diǎn)，一般為6kHz。在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，突發(fā)信號(hào)也是時(shí)常發(fā)生的，因此，在監(jiān)測(cè)工作中，也要對(duì)突發(fā)信號(hào)進(jìn)行記錄，對(duì)信號(hào)的出現(xiàn)時(shí)間和消失時(shí)間都記錄清楚，為下一步的交會(huì)定位工作做好準(zhǔn)備。對(duì)于常發(fā)信號(hào)，如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有出現(xiàn)的話，一旦未出現(xiàn)次數(shù)達(dá)到一定額度，再次出現(xiàn)的時(shí)候，也表示為突發(fā)信號(hào)。對(duì)于突發(fā)信號(hào)的記錄，要根據(jù)信號(hào)的搜索結(jié)果來(lái)判定，與前一次信號(hào)的出現(xiàn)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比，記錄之后，將信息保存在系統(tǒng)之中。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，短波通信技術(shù)發(fā)展的比較快，對(duì)短波的干擾行為也越來(lái)越多，比如廣播、短波臺(tái)等，本文主要針對(duì)此種情況，對(duì)短波am信號(hào)的監(jiān)測(cè)能力給予探討，改變以往的被動(dòng)識(shí)別方式，對(duì)自主調(diào)制識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，識(shí)別效果比較好，為自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的下一步設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]蔡興,王建敏.軟件無(wú)線電系統(tǒng)中的調(diào)制識(shí)別系統(tǒng)組成及識(shí)別方法[J].江西科技師范大學(xué)學(xué)報(bào),2013(6).

[2]楊發(fā)權(quán),李贊,羅中良.基于一階循環(huán)均值算法的VHF頻段信號(hào)調(diào)制分類識(shí)別方法研究[J].電信科學(xué),2014(2).

[3]何攀峰,程乃平,何國(guó)勇.模擬調(diào)制方式識(shí)別的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù),2012(4).

范志雨(1974—),女,漢族,北京人,學(xué)士學(xué)位,值班員,工程師,研究方向:廣播電視發(fā)送。