認(rèn)知無線電信號調(diào)制識別技術(shù)

李朋志

[摘 要]認(rèn)知無線電能夠感受到周圍的環(huán)境并依據(jù)環(huán)境中的信息對自身參數(shù)進(jìn)行改變以提升服務(wù)的質(zhì)量，其信號的調(diào)制類型識別有著十分重要的作用。信號的調(diào)制類型識別可以給無線電系統(tǒng)提供一定的參數(shù)例如工作頻率、調(diào)制方式等等，促使無線電系統(tǒng)擁有重新配置的性能，并實(shí)現(xiàn)智能通信。本文主要研究了認(rèn)知無線電信號的調(diào)制識別技術(shù)，希望能夠起到一定的作用。

[關(guān)鍵詞]認(rèn)知無線電 信號 調(diào)制識別

中圖分類號：TN925 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0390-01

認(rèn)知無線電系統(tǒng)能夠連續(xù)地對外部環(huán)境的調(diào)制方式、傳輸功率等多種傳輸參數(shù)進(jìn)行感知，并進(jìn)行分析、學(xué)習(xí)以及判斷，然后再通過重新配置選擇科學(xué)合理的工作頻率、調(diào)制方式等等。伴隨著現(xiàn)代通信技術(shù)水平的不斷提升，為了使大部分用戶的需求都能夠得到滿足，當(dāng)前的無線電系統(tǒng)充分地應(yīng)用了信道容量，通信信號采用了不同的調(diào)制方式，以為之后的信號處理提供依據(jù)。

1 認(rèn)知無線電的簡介

當(dāng)今時代，無線電用戶日益增加，這就導(dǎo)致了無線通信業(yè)務(wù)量的急速增長，使可用頻譜資源變得愈發(fā)匱乏。為了解決這個問題，認(rèn)知無線電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。認(rèn)知無線電技術(shù)的基本理論是：非授權(quán)用戶在感知無線電環(huán)境發(fā)現(xiàn)頻譜空洞之后，通過對信道環(huán)境的分析來調(diào)整一部分傳輸參數(shù)，在不對授權(quán)用戶造成干擾的前提下接入頻譜，以提升頻譜利用率。

1.1 認(rèn)知無線電的特點(diǎn)

認(rèn)知能力，即無線電技術(shù)能夠通過對周圍環(huán)境的了解來捕捉并感知信息，換句話說，就是認(rèn)知無線電能夠在對頻帶信息進(jìn)行檢測的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)頻譜空穴，并對可用頻譜空穴的特點(diǎn)進(jìn)行分析，最后依據(jù)頻譜的特征以及用戶的需求選擇合適的頻段。無線電環(huán)境是伴隨著時間和空間不斷發(fā)生變化的，授權(quán)用戶的出現(xiàn)及離開都可能會造成可用頻帶的變化，因此認(rèn)知無線電系統(tǒng)必須實(shí)時跟蹤監(jiān)測并分析頻帶占用的變化，保證授權(quán)用戶的正常操作。認(rèn)知無線電的重新配置能力指的是能夠不變更任何硬件部分而改變傳輸功率、調(diào)制方式等發(fā)射參數(shù)來與無線環(huán)境的變化相適應(yīng)，保證正常的通信能力。不論是認(rèn)知無線電的感知能力還是重新配置能力，都必須要了解信號的每一項(xiàng)參數(shù)并作出科學(xué)合理的判斷，實(shí)現(xiàn)智能通信。認(rèn)知無線電的自動調(diào)制解調(diào)能力能夠促使系統(tǒng)依據(jù)可用頻譜來變更各項(xiàng)參數(shù)，完成頻譜的動態(tài)接入，提升頻譜的利用率。

1.2 認(rèn)知無線電的其他關(guān)鍵技術(shù)

認(rèn)知無線電的概念自從被提出之后就收到了社會各界的廣泛關(guān)注，國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都在通過多種手段努力研究。在我國，當(dāng)前在研究無線電時主要涉及到的領(lǐng)域是可用頻譜資源的檢測、動態(tài)頻譜感知以及分配機(jī)制及系統(tǒng)和協(xié)議框架。

通常來說，認(rèn)知無線電的關(guān)鍵技術(shù)包括頻譜檢測、動態(tài)頻譜管理、傳輸功率控制以及原始用戶檢測。對于認(rèn)知無線電技術(shù)來說，頻譜檢測占有著基礎(chǔ)的地位，為了避免對授權(quán)用戶產(chǎn)生干擾，認(rèn)知用戶必須要能夠檢測到授權(quán)用戶的出現(xiàn)，要求認(rèn)知用戶能夠隨時偵聽頻譜來提升檢測的可靠性，可靠檢測概率必須在99%以上。動態(tài)頻譜管理是以頻譜檢測為基礎(chǔ)來對頻譜進(jìn)行分析及決策，依據(jù)每個用戶的不同需求來選擇最優(yōu)的信道來提升利用率。傳輸功率控制能夠在很大程度上解決授權(quán)用戶和非授權(quán)用戶共享頻譜時可能會發(fā)生的沖突問題，達(dá)到授權(quán)用戶在不被干擾的情況下盡可能接入較多的非授權(quán)用戶。原始用戶檢測的作用時是盡最大能力避免非授權(quán)用戶強(qiáng)行占用一部分因信號較為微弱而不能夠被認(rèn)知無線電系統(tǒng)及時檢測到的授權(quán)用戶的頻譜。這也能夠在很大程度上保證授權(quán)用戶能夠進(jìn)行正常的通信。

2 認(rèn)知無線電的應(yīng)用趨勢

依據(jù)認(rèn)知無線電技術(shù)的主要作用，該技術(shù)通常應(yīng)用在授權(quán)頻段的電視廣播頻段以及蜂窩移動通信頻段。特別是在廣播頻段中應(yīng)用時，認(rèn)知無線電系統(tǒng)能夠較好地利用頻譜中空閑的部分以提升頻譜利用率。應(yīng)用在蜂窩移動通信系統(tǒng)時能夠促使移動用戶科學(xué)合理地共享頻譜，解決空閑時段頻譜浪費(fèi)問題。

因?yàn)槌瑢拵到y(tǒng)的應(yīng)用面臨著周圍窄帶無線通信系統(tǒng)的干擾，同時也會對周圍的環(huán)境造成干擾威脅。同時其自身擁有著較寬的工作頻譜，又能夠進(jìn)行測頻，因此將UWB系統(tǒng)同認(rèn)知無線電相結(jié)合是未來無線通信的發(fā)展方向之一。

3 調(diào)制識別的基本理論

通信的目的是保證通信系統(tǒng)能夠較為科學(xué)準(zhǔn)確地傳輸信息。伴隨著當(dāng)代的人對通信提出的越來越多的要求，通信技術(shù)有了較大的提升，無線環(huán)境也變得更加復(fù)雜，信號的調(diào)制方式也慢慢增多。當(dāng)前的局面是多體制通信并存，因?yàn)樵诓煌捏w制下調(diào)節(jié)方式存在著一定的差異，這就需要科學(xué)地分辨不同調(diào)制方式的信號。通信信號調(diào)制識別技術(shù)能夠自動分辨出不同調(diào)制方式的信號，這對于研究無線電接收機(jī)和調(diào)制解調(diào)器就有著十分重要的作用。

在通信系統(tǒng)中，調(diào)制是一個重點(diǎn)環(huán)節(jié)，因?yàn)閺南⒆儞Q過來的原始信號有著頻率較低的頻譜分量，在大部分信道中不能夠直接進(jìn)行傳輸。而調(diào)制是在處理了信號源的信息之后并將其加到載波之上，使其變成能夠在信道中進(jìn)行傳輸?shù)男问降倪^程，總的來說就是使載波隨著信號的變化而進(jìn)行改變的技術(shù)。實(shí)際上，調(diào)制就是通過改變信號的載波即所傳輸消息的載體信號的某個或是幾個參量，促使其伴隨著基帶信號幅度的變化而進(jìn)行更改來實(shí)現(xiàn)的。而解調(diào)則是在載波中提取出基帶信號信息來促進(jìn)預(yù)定的接受者的理解并進(jìn)行深入的處理的過程。

調(diào)制識別是在先驗(yàn)知識缺乏或是前提條件較少的情況下，通過分析研究接收到的各種信號來準(zhǔn)確地判斷信號應(yīng)用的調(diào)制方式及其他的調(diào)制參數(shù)，給深入的信號處理提供必要的信息。

當(dāng)代的調(diào)制識別手法通常分為兩種：一是判決論方法，而是統(tǒng)計(jì)模式識別方法。判決論方法需要得到一定的先驗(yàn)信息的支持，通過概率論以及假設(shè)檢驗(yàn)理論完成調(diào)制方式識別這一過程，這種方法計(jì)算的過程比較復(fù)雜但是在分類的方面則較為容易。模式識別不需要統(tǒng)計(jì)先驗(yàn)概率，而是通過提取特征來表示出不同調(diào)制方法之間存在的差異，通過設(shè)計(jì)一個科學(xué)合理的分類器在對所提取的特征參數(shù)進(jìn)行應(yīng)用實(shí)現(xiàn)調(diào)制識別。因?yàn)閷?shí)際中的信號調(diào)制識別通常是盲識別問題，因此一般來說應(yīng)用模式識別方法。

認(rèn)知無線電技術(shù)是為了解決當(dāng)前頻譜資源利用率較低的問題，通過較為科學(xué)合理的手段來尋找可用頻譜來提升頻譜利用率以達(dá)到完成智能通信的目標(biāo)的新技術(shù)。認(rèn)知無線電系統(tǒng)想要實(shí)現(xiàn)智能通信，就必須了解周圍環(huán)境中的各項(xiàng)參數(shù)，通過一系列的手段配置較為合理的調(diào)制方式等參數(shù)完成建立連接，這樣才能在社會各個領(lǐng)域發(fā)揮認(rèn)知無線電的實(shí)際作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝勇.無線電信號的調(diào)制識別研究[J].中國新通信，2014，（8）：100-101.

[2] 高文歡.淺析無線電信號通用解調(diào)和調(diào)制識別技術(shù)[J].中國無線電，2015，（3）：61-62.

[3] 任婧婧，王華奎，謝印慶等.一種新的軟件無線電信號調(diào)制識別技術(shù)[J].有線電視技術(shù)，2005，12（24）：42-44.