無(wú)線電信號(hào)調(diào)制淺探

趙志強(qiáng)

（作者單位：新疆廣電局節(jié)傳中心694臺(tái)）

無(wú)線電信號(hào)調(diào)制淺探

趙志強(qiáng)

（作者單位：新疆廣電局節(jié)傳中心694臺(tái)）

在現(xiàn)實(shí)世界中，無(wú)線電信號(hào)隨處可見(jiàn)。認(rèn)知無(wú)線電能感知周圍環(huán)境并根據(jù)環(huán)境中的信息改變自身參數(shù),優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量,其信號(hào)的調(diào)制類型識(shí)別具有重要的意義。就目前的技術(shù)來(lái)看，利用無(wú)線電進(jìn)行隨時(shí)隨地的自由通信理想暫時(shí)還實(shí)現(xiàn)不了，因此，需要對(duì)無(wú)線電通信系統(tǒng)進(jìn)行不斷研究。調(diào)制識(shí)別在對(duì)無(wú)線電通信系統(tǒng)的認(rèn)知中具有十分重要的意義。

無(wú)線電；信號(hào)；調(diào)制識(shí)別

1 獲取原始信號(hào)

空中無(wú)線電波看不見(jiàn)、摸不著。無(wú)線電監(jiān)測(cè)原始的方法就是接收并測(cè)量無(wú)線電頻譜。頻譜可以告訴人們?cè)谑裁搭l率有信號(hào)，但頻譜反映的信號(hào)特征非常有限?，F(xiàn)代無(wú)線電管理會(huì)采用數(shù)字中頻的無(wú)線電接收機(jī)，對(duì)感興趣的信號(hào)基帶進(jìn)行采集和分析，來(lái)識(shí)別信號(hào)特征。射頻信號(hào)通過(guò)變頻產(chǎn)生中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)中頻帶通濾波，送到ADC數(shù)字化。數(shù)字化后的波形進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理模塊。在數(shù)字信號(hào)處理模塊中將中頻數(shù)字波形分別乘以余弦和正弦波形，再通過(guò)低通濾波，就可以還原出感興趣的頻點(diǎn)信號(hào)的基帶信號(hào)。由于基帶信號(hào)載波頻率為0，時(shí)域波形體現(xiàn)為復(fù)數(shù)I(t)+jQ(t)，所以通常稱基帶信號(hào)為IQ信號(hào)。

2 信號(hào)處理和識(shí)別

2.1 波形N次方的頻譜

這個(gè)算法就是將基帶波形做N次方然后分析頻譜。這個(gè)算法對(duì)于調(diào)制和編碼的頻率敏感。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，直接做（1次方）頻譜，就可以看到FSK信號(hào)頻偏數(shù)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(tái)的2FSK信號(hào)，直接做頻譜，可以看到2個(gè)頻率點(diǎn)上的峰值。對(duì)于CDMA基站下行信號(hào)，直接做頻譜只是看到如圖1(b)顯示的寬帶頻譜，但是對(duì)基帶信號(hào)做4次方后再做頻譜，就顯示出如圖1(c)的峰值，這個(gè)特征峰表達(dá)了CDMA基站信號(hào)的特征。

圖1 不同信號(hào)N次方頻譜比較

2.2 直方圖統(tǒng)計(jì)

對(duì)信號(hào)解調(diào)后，可以用直方圖顯示其調(diào)制特性。例如，ASK的符號(hào)數(shù)、FSK的載波和符號(hào)數(shù)、PSK的符號(hào)數(shù)和符號(hào)速率、MSK的符號(hào)數(shù)。要注意的是對(duì)于PSK信號(hào)解調(diào)相，要消除載波頻偏導(dǎo)致的相位線性漂移。將信息臺(tái)FSK信號(hào)按照調(diào)頻解調(diào)，就得到頻率隨時(shí)間變化的曲線，將該曲線在頻率軸上做直方圖統(tǒng)計(jì)，就得到直方圖統(tǒng)計(jì)。在聯(lián)合視頻分析可以得出頻率跳變有一些波動(dòng)，所以在直方圖里面可以得出2個(gè)頻偏顯示出一定擴(kuò)散分布。

2.3 頻譜自相關(guān)

對(duì)波形載噪比進(jìn)行模擬，可以發(fā)現(xiàn)信噪比降低對(duì)譜圖影響很小。同樣，對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，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(shuō)，碼速率接近的BPSK信號(hào)頻譜自相關(guān)譜圖穩(wěn)定不變。頻譜自相關(guān)對(duì)不同調(diào)整方式敏感。也就是說(shuō)這個(gè)算法對(duì)調(diào)制方式識(shí)別有較好參考價(jià)值。

3 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

聚星儀器推出了基于軟件無(wú)線電架構(gòu)的高性能無(wú)線電接收機(jī)V3X。該接收機(jī)采用多級(jí)下變頻器，將射頻轉(zhuǎn)換到中頻，然后通過(guò)高性能中頻處理器采集并處理成IQ基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)通過(guò)高速通用總線傳給計(jì)算機(jī)，做頻譜和各種分析，同時(shí)提供原始基帶信號(hào)存儲(chǔ)功能。目前聚星儀器的接收機(jī)有多種款式，覆蓋3.6 GHz和6 GHz兩個(gè)頻率范圍，瞬時(shí)中頻帶寬20 MHz、40 MHz可選。

本文利用仿真和采集到的實(shí)際無(wú)線電信號(hào)，實(shí)踐試驗(yàn)了國(guó)際電聯(lián)推薦的信號(hào)調(diào)制參數(shù)識(shí)別方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這些方法都有較顯著效果，可以為無(wú)線電科研和管理提供先進(jìn)的深度信號(hào)分析和識(shí)別工作平臺(tái)。

[1]王婷婷.認(rèn)知無(wú)線電信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù)的研究[D].北京:華北電力大學(xué),2012.