模擬與數(shù)字調(diào)制方式的非線性變換識別方法的研究

過夢旦

摘 要

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，通信技術(shù)得到了快速發(fā)展與進步，通信信號的調(diào)制分為數(shù)字與模擬兩個方面，依據(jù)數(shù)字調(diào)制的方法與特點以及模擬的特征，應(yīng)用非線性變換與小波變換結(jié)合的方法能夠得到變化信息與包絡(luò)，進而將變換以后的頻域特征提取出來，可以省去其他操作，直接實現(xiàn)這種調(diào)制方法。本文通過實驗仿真與分析，對該算法有效性進行分析，對幾種常見信號進行仿真結(jié)果分析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字調(diào)制 非線性變換 識別方法

隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，通信信號的種類日趨多樣，通信環(huán)境也出于不斷變化當中，在這種情況下會在復(fù)雜環(huán)境中出現(xiàn)信號調(diào)制與識別的困難，如何才能噪音中增強對信號的識別與調(diào)制成為人們關(guān)注的問題。當前，信號調(diào)制技術(shù)有很多，常見的有模擬信號，這種方法經(jīng)過不斷發(fā)展與進步已經(jīng)非常成熟，可以對復(fù)雜、大量的數(shù)據(jù)進行處理，滿足不同數(shù)字調(diào)制的需求，數(shù)字調(diào)制也由此產(chǎn)生，逐漸得到了人們的關(guān)注，在發(fā)展中出現(xiàn)了很多數(shù)字調(diào)制信號的方法與算法。由此，處理信號過程中相應(yīng)的模塊選擇是重點?？梢詫⒉煌盘栕R別方法結(jié)合起來，進而將時域、頻域等不同因素有效分類，對識別參數(shù)進行分類處理是一種常見的且有效的方法，還能夠以不同的方法進行區(qū)分。

1 信號識別與算法

在通信系統(tǒng)當中，數(shù)字調(diào)制病信號與接收可以表示為：

S（t）=A（t）cos（ω（t）+θ0）+n（t） （1）

在上述公式中，接收信號調(diào)制方式中的調(diào)節(jié)幅度表示為A（t），角頻率表示為ω（t），噪聲表示為n（t）。對數(shù)字信號調(diào)制與模擬兩者間存在差異，最顯著的區(qū)別體現(xiàn)在有無符號率上?？梢詰?yīng)用符號估計的方法進行模擬與二次小波變換的估算，還能進行數(shù)字分析與計算。首先，對調(diào)復(fù)信號進行小波變換，選擇這種變換的目的是對包絡(luò)進行二次變換，如果最開始選擇的尺寸不正確，會使提取的包絡(luò)變?yōu)?，表示此次調(diào)制失敗。數(shù)字調(diào)制信號的非線性變換可以確保變換后的包絡(luò)變化特征與信息不被篡改或者丟失。然后使用小波變換還能對信號瞬變現(xiàn)象的優(yōu)勢充分體現(xiàn)出來，對信噪比、尖峰值等綜合考慮，使選擇的尺寸始終控制在合理范圍內(nèi)，可以使選擇的大尺度小波變換更加合理，最后簡單調(diào)整變換以后的數(shù)值，可以不用設(shè)置門限就能夠?qū)崿F(xiàn)自動分類。ASK信號表示如下：

SAsk（t）=∑anu（t-nT）cosωt （2）

其中，信號的幅度an=（a0，a1，....am-1），相位φn=（φ0，φ1，...φm-1）符號率的倒數(shù)用T表示，矩形脈沖表示為u（t），A為常數(shù)。數(shù)字調(diào)制信號非線性變換后呈現(xiàn)明顯的規(guī)律，在相同的代碼間隔中，非線性變換輸出的內(nèi)容表示不變。ASK輸出的近似可以用ωCTs表示。一旦碼元出現(xiàn)變化，ASK非線性變換輸出就會出現(xiàn)沖突，需要用沖激函數(shù)或者突變幅度表示，在相同的碼元內(nèi)，間隔內(nèi)輸出的恒定值可以用An表示，非線性變換輸出的內(nèi)容由兩部分構(gòu)成，均可以表示為：

Qs（t）= ∑AnU（t-nT）+ ∑Bmδ（t-nT） （3）

不同信號非線性變換輸出階梯型函數(shù)時，輸出的首項可以在一個碼元內(nèi)保持恒定，并且整個信號區(qū)域均能夠保持不變。通過與二次小波符號率進行變換估算可以使非線性變換輸出與調(diào)復(fù)的信號出現(xiàn)小范圍的變化，然后輸出方法相同，由此，得到的近似值為：

Y（ω）=（2π/T）·∑Ckδ（ω-2πk/T） （4）

Ck與信號幅度、選擇的尺度存在相關(guān)性。數(shù)字調(diào)制信號經(jīng)過以上變換以后會得出不同尖峰的分布情況，尖峰大小、間距、采集頻率、采集點數(shù)均是影響因素。

2 仿真分析

采樣頻率需要比信號頻率大出2倍左右，調(diào)制時可以將頻率調(diào)高，一些算法變換會對采樣提出具體要求。對瞬時相位計算時也要先采樣。對于模擬調(diào)制的信號來說，數(shù)字分類與模擬以后會得到特定的距離數(shù)，但是都是沒有規(guī)律的，為此，可以將其劃分到模擬的類別中。但是數(shù)字調(diào)制信號，比如，F(xiàn)SK與連續(xù)的PSK在模擬時數(shù)字分類與模擬會會嚴重受到噪聲影響，如果噪聲比識別率降低，會出現(xiàn)誤判，將其錯誤判斷成模擬信號。比如，不同信號段達到5dB時，可以有效識別，但到9dB時，識別率降低至96%以上，15dB以上能夠達到98%。這是因為非線性變換以后碼元變化時刻尖峰值已經(jīng)受到噪聲比的影響，使碼元變換信息不容易捕捉，致使識別效果降低。

按照以上模擬、數(shù)字信號符號率變化特征以及非線性與小波變換的方法，不需進行決門限設(shè)置，可以對數(shù)字調(diào)制信號模擬2大類，進而使信號處理更加方便、容易，非線性變化與小波變換均是信號分類與調(diào)節(jié)的方法，具有顯著優(yōu)勢。比如，與其他分類法相比，可以依據(jù)符號率進行判斷與調(diào)制，特征更加顯著；這種算法對ASK有非常強的識別效果，如果能夠反復(fù)應(yīng)用小波變換的方法能夠使ASK信號直接分析，還能對雙極性信號進行分析，判斷相位變化引起的異常情況，易產(chǎn)生尖峰，但是單極信號相位變化不顯著，不容易出現(xiàn)尖峰。非線性變換以后，碼元變化非常明顯，還能使后面的小波變換更為準確、快速的獲得碼元信息，將識別性能提高；非線性變換處理調(diào)制信號比起小波變換方法，不需要再次接收調(diào)制信號選擇的尺度，可以直接接收到信號包絡(luò)，方便簡單，還能將尺度影響減少。如果載波頻率較大，比如，160QAM時，可以選擇適合的尺寸，如果增益因子>2時，可以進行小波變換，進而將信噪比增加，增加信號的整體識別度和接收的質(zhì)量。

3 結(jié)語

本文主要對模擬與數(shù)字調(diào)制方法的非線性變換識別方法進行了分析，依據(jù)輸出序列取值變化，差分方法得到新序列，再計算新序列，能夠有效區(qū)分、分類信號。

參考文獻

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