二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制的初步研究

摘要：通信信號調(diào)制就是為了在獲得一段加密的信號，并通過解調(diào)的方法將信號解調(diào)出來，從而得到真正的有用的信息為了充分利用信道容量，滿足用戶的不同需求，通信信號采用了不同的調(diào)制方式。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)有多種數(shù)字調(diào)制方法產(chǎn)生。通信信號的體制和解調(diào)樣式也變得復(fù)雜多樣，保密性越來越好，同時也使得調(diào)制識別變得越來越困難

關(guān)鍵詞：通信信號;數(shù)字調(diào)制;數(shù)字解調(diào)

0.引言

通信信號的調(diào)制識別是介于能量檢測和信號借條之間的過程，其目的是在未知調(diào)制信息的前提下，正確判斷通信信號的調(diào)制類型。隨著信號環(huán)境的日益復(fù)雜化、對信號調(diào)制類型的有效識別顯得尤為重要。通信信號的調(diào)至識別是通信對抗、軟件無線電、非授權(quán)無線接入、頻率管理領(lǐng)域的重要研究課題[3]。

因此，在諸多調(diào)制識別方法中，對調(diào)制先驗信息依賴少、受信號調(diào)制參數(shù)影響小、運(yùn)算復(fù)雜度低的特征參數(shù)和功率譜特征的識別方法。調(diào)制信號的循環(huán)相關(guān)特征具有很強(qiáng)的識別能力，反及時采用復(fù)雜度很低的SSCA估算法，循環(huán)譜估計需要完成的運(yùn)算量也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相同頻率分辨率的功率譜估計，這大大驗證了這一類調(diào)制識別方法的應(yīng)用。

1.數(shù)字調(diào)制的分類、比較

1.1 數(shù)字調(diào)制的分類

數(shù)字調(diào)制可以分為一下幾類：2ASK 二進(jìn)制振幅鍵控、2FSK 二進(jìn)制頻移鍵控、2PSK 二進(jìn)制相移鍵控、2DPSK 二進(jìn)制差分相移鍵控、PSD二進(jìn)制數(shù)字已調(diào)信號的功率譜。不同的調(diào)制方式有不同的定義和特點(diǎn)，為了更好的區(qū)分各種調(diào)制方式，我們需要將每種調(diào)制方式的特點(diǎn)都寫出來：對于2ASK 二進(jìn)制振幅鍵控，它的調(diào)制信號為二進(jìn)制數(shù)字信號時， 對載波信號的振幅進(jìn)行調(diào)制， 這種調(diào)制稱為振幅鍵控調(diào)制即ASK。在2ASK調(diào)制中， 載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)， 即利用數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波， 使載波不連貫的輸出[1]。對于2FSK 二進(jìn)制頻移鍵控，它由兩種不同載波的2ASK的疊加。其特點(diǎn)為轉(zhuǎn)換速度快、電路簡單、波形好、頻率穩(wěn)定度高。SFK可以應(yīng)用在衰落信道的場合，例如短波無線通信等。而對于2PSK 二進(jìn)制相移鍵控來說，它是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。

為了保證2PSK的優(yōu)點(diǎn)，同時又不會產(chǎn)生誤碼，我們把2PSK體制改進(jìn)為二進(jìn)制差分相移鍵控（2DPSK），即相對相移鍵控。利用前后相鄰碼元的相對相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。規(guī)定：Φ=0表示0碼，Φ=π表示1碼。則數(shù)字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關(guān)系可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應(yīng)的數(shù)字信號而得出的，在接收端只能采用相干解調(diào)。最后們對于PSD二進(jìn)制數(shù)字已調(diào)信號的功率譜來說，DSP具有體積小、運(yùn)算速度快、精度高、邏輯控制能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、外圍接口豐富、可編程等優(yōu)點(diǎn)[2]。

各種二進(jìn)制可以采用不同的他解調(diào)方法。解調(diào)是指從攜帶消息的已調(diào)信號中恢復(fù)消息的過程。在各種信息傳輸或處理系統(tǒng)中，發(fā)送端用所欲傳送的消息對載波進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生攜帶這一消息的信號[4]。接收端必須恢復(fù)所傳送的消息才能加以利用例用。解調(diào)是調(diào)制的逆過程。調(diào)制方式不同，解調(diào)方法也不一樣。與調(diào)制的分類相對應(yīng)，解調(diào)可分為正弦波解調(diào)（有時也稱為連續(xù)波解調(diào)）和脈沖波解調(diào)。正弦波解調(diào)還可再分為幅度解調(diào)、頻率解調(diào)和相位解調(diào)，此外還有一些變種如單邊帶信號解調(diào)、殘留邊帶信號解調(diào)等。同樣，脈沖波解調(diào)也可分為脈沖幅度解調(diào)、脈沖相位解調(diào)、脈沖寬度解調(diào)和脈沖編碼解調(diào)等。對于多重調(diào)制需要配以多重解調(diào)。

解調(diào)過程大體上包含兩個主要環(huán)節(jié)：首先把位于載波附近攜帶有用信息的頻譜搬移到基帶中，然后用相應(yīng)的濾波器濾出基帶信號，完成解調(diào)任務(wù)。脈沖調(diào)制信號的解調(diào)比較簡單。例如脈幅調(diào)制和脈寬調(diào)制信號都含有很大的調(diào)制信號分量，可以用低通濾波器直接從脈沖已調(diào)波中將它們?yōu)V出，實現(xiàn)解調(diào);有的脈沖已調(diào)波（如脈位調(diào)制、脈碼調(diào)制等）中的調(diào)制信號分量較小，通常先把它們變?yōu)槊}幅或脈寬調(diào)制信號，再用濾波器把有用信號濾出。正弦波已調(diào)信號中不包含調(diào)制信號分量。解調(diào)時應(yīng)先進(jìn)行頻率變換，把蘊(yùn)含在邊帶中的有用信號頻譜搬移到適當(dāng)?shù)念l帶之內(nèi)，再用濾波器或適當(dāng)器件，把有用信號檢出。

1.2數(shù)字信號的應(yīng)用

現(xiàn)如今，信號調(diào)制廣泛地應(yīng)用于民用與軍事領(lǐng)域。

在民用領(lǐng)域，主要應(yīng)用于為無線頻譜管理進(jìn)行信號身份確認(rèn)以及干擾確認(rèn)等方面。無線電管理部門為了防止不法分子對無線頻譜的非法利用和干擾，需要對通信頻譜進(jìn)行監(jiān)視和管理，以保證合法通信的正常進(jìn)行。在頻譜監(jiān)視設(shè)備中采用調(diào)制識別技術(shù)，能幫助管理人員區(qū)分不同性質(zhì)的用戶，確定未知干擾信號的性質(zhì)。

在軍事領(lǐng)域，主要應(yīng)用于電子戰(zhàn)和軍用軟件無線電技術(shù)中。在電子戰(zhàn)通信情報截獲接收機(jī)的設(shè)計中，獲得接收的通信信號的調(diào)制方式，為解調(diào)器選擇解調(diào)算法提供參考依據(jù)，有助于電子戰(zhàn)中最佳干擾樣式或干擾抵消算法的選擇，以保證友方通信，同時破壞和抑制敵方通信，實現(xiàn)通信對抗的目的。

2.結(jié)束語

本文總結(jié)了前人的經(jīng)驗和發(fā)現(xiàn)，利用各種調(diào)制方法的特點(diǎn)和他們性能的比較得出結(jié)論：不同的調(diào)制方法有著不同的特點(diǎn)和使用場合，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，調(diào)制方法已經(jīng)變得越來越復(fù)雜，同時，保密性也越來越好?，F(xiàn)如今，我們已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字時代，數(shù)字調(diào)制和我們的生活息息相關(guān)，雖然不需要深入了解數(shù)字調(diào)制和解調(diào)的具體方法和原理，但是仍需要了解它們的特性。這樣，我們才可以更好的跟緊時代的步伐，不做科技的“文盲”。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周春梅.2ASK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（20）：46.

[2] 張玲玲，馬金輝.DSP技術(shù)在雷達(dá)信號處理中的運(yùn)用[J/OL].電子技術(shù)與軟件工程，2019（12）：87[2019-07-01].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/10.1108.TP.20190627.1730.120.html.

[3] 趙雄文，郭春霞，李景春.基于高階累積量和循環(huán)譜的信號調(diào)制方式混合識別算法[J].電子與信息學(xué)報，2016，38（03）：674-680.

[4] 吳月嫻，葛臨東，許志勇.常用數(shù)字調(diào)制信號識別的一種新方法[J].電子學(xué)報，2007（04）：782-785.

作者簡介：

王雋（1996-），女，漢族，山西陽泉人，本科在讀，河南理工大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院電氣工程及其自動化（中外合辦）專業(yè)在讀學(xué)生。

（作者單位：河南理工大學(xué) 電氣工程與自動化學(xué)院）