衛(wèi)星通信常用調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別

葉益龍　彭春榮

摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國(guó)的航天衛(wèi)星通信技術(shù)取得了重大突破，已經(jīng)成為全球最具競(jìng)爭(zhēng)力的行業(yè)之一。衛(wèi)星通信常用的調(diào)制方式很多，但在實(shí)際應(yīng)用中存在著一系列問(wèn)題。文章對(duì)衛(wèi)星通信常用調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別提出了一種新的方案。該方案以信號(hào)的頻譜特征為基礎(chǔ)，對(duì)信號(hào)功率譜、信號(hào)平方譜、信號(hào)四次方譜以及信號(hào)包絡(luò)譜進(jìn)行了分析，并提出了一種新型的分類(lèi)特征參數(shù)，最終總結(jié)了識(shí)別方法與操作流程。該方案可真正用于衛(wèi)星通信常用調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；調(diào)制方式；自動(dòng)識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)：TN927文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A0引言近幾年，我國(guó)對(duì)衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展的重視程度不斷上升，衛(wèi)星通信中常用的通信核心技術(shù)也已經(jīng)被我國(guó)科技人員所突破。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步，衛(wèi)星通信的調(diào)制方式變得越來(lái)越豐富，從傳統(tǒng)的單一調(diào)制到更加靈活的多種調(diào)制方式。盡管衛(wèi)星通信的調(diào)制方式可以根據(jù)信號(hào)的時(shí)域和頻譜特征進(jìn)行選擇，但是這些方法都存在一定的局限性，從而影響衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行，給使用者帶來(lái)了諸多不便。文章通過(guò)對(duì)衛(wèi)星通信常用信號(hào)頻譜特征的分析，提出了一種新型的分類(lèi)特征參數(shù)，最終總結(jié)了識(shí)別方法與操作流程。

1衛(wèi)星通信常用的調(diào)制方式存在的問(wèn)題目前，衛(wèi)星通信常用的調(diào)制方式多種多樣，例如有基于信號(hào)瞬時(shí)時(shí)域特征的，也有基于信號(hào)頻譜特征的，但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中都存在著一系列問(wèn)題。

1.1特征參數(shù)的抽取缺乏有效的篩選機(jī)制在進(jìn)行特征參數(shù)抽取時(shí)，由于缺乏有效的篩選機(jī)制，往往無(wú)法獲得所需的結(jié)果。為了獲得最佳的特征參數(shù)，必須先對(duì)已有的參數(shù)進(jìn)行深入的分析，以確保抽取的參數(shù)能夠滿足要求。獲得足夠多的先前信息可能會(huì)帶來(lái)一定的挑戰(zhàn)，從而對(duì)特征參數(shù)的精度產(chǎn)生重大的影響［1］。

1.2單一算法無(wú)法滿足多種類(lèi)型的衛(wèi)星通信特征參數(shù)的抽取當(dāng)面對(duì)多種類(lèi)型的衛(wèi)星通信時(shí)，抽取其特征參數(shù)時(shí)，往往會(huì)受到多種因素的影響。采用單一算法進(jìn)行特征參數(shù)的抽取可能會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星通信系統(tǒng)的調(diào)制失敗，從而影響其正常運(yùn)行。

1.3傳統(tǒng)的算法識(shí)別技術(shù)存在很大的局限性采用算法識(shí)別技術(shù)可以大大提升衛(wèi)星通信的調(diào)制精度。然而，由于各種衛(wèi)星通信的特性，傳統(tǒng)的算法識(shí)別技術(shù)無(wú)法滿足多種復(fù)雜的衛(wèi)星通信調(diào)制需求。由于算法識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信的調(diào)制效果得到了顯著改善。

2常用信號(hào)的頻譜特征衛(wèi)星通信的普及程度正在迅速提升，它已經(jīng)成為人們每天都能接觸到的重要技術(shù)。隨著衛(wèi)星TV、遠(yuǎn)程教育等技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信為人們的生活帶來(lái)了極大的便利。不僅如此，衛(wèi)星通信在氣象、地震等領(lǐng)域以及海洋和陸地導(dǎo)航方面也有廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)頻譜已經(jīng)成為一種全新的表達(dá)形式，它可以根據(jù)不同的調(diào)制方式，顯著改變信號(hào)的頻域特征，從而形成多樣化的頻譜。經(jīng)過(guò)仔細(xì)比較和分析，研究人員可以清楚地看到各種信號(hào)頻譜的獨(dú)特性質(zhì)。通過(guò)分析其特征參數(shù)，相關(guān)研究人員可以更好地識(shí)別不同的衛(wèi)星，并且找到最適合它們的調(diào)制方式。

2.1信號(hào)功率譜信號(hào)功率譜描述了衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)中不同頻率的信號(hào)傳輸能力。信號(hào)的頻率在不同的情況下會(huì)有很大的差異。為了更好地區(qū)分有載波和無(wú)載波信號(hào)，相關(guān)研究人員需要仔細(xì)觀察它們的功率譜載頻。經(jīng)過(guò)深入研究，相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)，不論是哪一種類(lèi)型的通信信號(hào)，其功率譜都表明了它們?cè)陬l譜上的顯著差異，可以從頻譜的形態(tài)和譜峰的數(shù)量上有效地識(shí)別出兩種不同的通信信號(hào)。單譜峰信號(hào)的頻率分布非常窄，呈現(xiàn)出一種平滑的特征。但是，多譜峰信號(hào)和單譜峰之間存在著明顯的差異，它們的頻譜變化極為劇烈。

2.2信號(hào)平方譜信號(hào)平方譜指一種用來(lái)測(cè)量信號(hào)功率的技術(shù)。信號(hào)平方譜通過(guò)對(duì)信號(hào)的平方運(yùn)算來(lái)得到它的頻譜。隨著信號(hào)的平方運(yùn)算，它的平均值也會(huì)變得更高，這使得人們更容易將視線聚焦到頻譜最顯著的部分，而忽略了它最接近0的地方。經(jīng)過(guò)深入研究，人們發(fā)現(xiàn)，信號(hào)平方譜能夠準(zhǔn)確地描述調(diào)制信號(hào)在倍頻處理之后的頻譜功率分布情況。通過(guò)比較信號(hào)功率譜和信號(hào)平方譜，相關(guān)研究人員可以清楚地看出它們的差異。隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的復(fù)雜通信信號(hào)可以被準(zhǔn)確地識(shí)別出來(lái)，而這一過(guò)程的成功取決于如何運(yùn)用信號(hào)平方譜來(lái)提取這些信息。當(dāng)BPSK和DSB信號(hào)經(jīng)過(guò)平方譜倍頻調(diào)制處理后，會(huì)產(chǎn)生顯著的單頻特性，從而使得它們的信號(hào)更加清晰。這也是將BPSK和DSB信號(hào)與其他信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)的關(guān)鍵因素。PSK和SSB信號(hào)缺乏單頻分量的顯著特征，因此無(wú)法被檢測(cè)到。FSK信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻處理后，其調(diào)制指數(shù)可以實(shí)現(xiàn)翻倍，然而，其調(diào)制指數(shù)較低，因此無(wú)法在信號(hào)功率譜中得到充分的反映。通過(guò)信號(hào)平方譜，相關(guān)研究人員可以輕松識(shí)別出FSK信號(hào)。MSK信號(hào)經(jīng)過(guò)倍頻處理后，其調(diào)制指數(shù)變成了1［2］。

2.3信號(hào)四次方譜經(jīng)過(guò)對(duì)信號(hào)平方譜的深入研究，人們可以更加清楚地理解信號(hào)四次方譜，它是一種將信號(hào)經(jīng)過(guò)四次方運(yùn)算后得到的功率譜。因此，相關(guān)研究人員首先需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行平方譜分析，其次根據(jù)分析結(jié)果推斷出它的功率譜，最終再次運(yùn)用平方譜來(lái)確定它的頻譜特性。信號(hào)四次方譜技術(shù)可以有效地區(qū)分M≤4的信號(hào)以及M>4的信號(hào)。此外，它還可以用來(lái)識(shí)別OQPSK和頻率調(diào)制信號(hào)的特征。經(jīng)過(guò)四次方譜處理，相關(guān)研究人員能夠清晰地看到各種通信信號(hào)的特點(diǎn)，更好地識(shí)別出各種不同的通信信號(hào)。經(jīng)過(guò)信號(hào)四次方譜分析，QPSK和OQPSK在二倍載頻處表現(xiàn)出明顯的單頻特性，而8PSK則完全沒(méi)有，這一點(diǎn)為研究人員提供了一個(gè)有效的識(shí)別不同類(lèi)型通信信號(hào)的重要依據(jù)。利用這一獨(dú)特的特性，相關(guān)研究人員能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出不同的通信信號(hào)，從而更好地選擇最佳的調(diào)制模式。調(diào)制信號(hào)可以有效地提升信號(hào)傳輸?shù)男?，從而確保信號(hào)的安全接收和傳輸［3］。

2.4信號(hào)包絡(luò)譜信號(hào)包絡(luò)譜是一種技術(shù)，它將兩個(gè)獨(dú)立的通信信道進(jìn)行了加密處理，并為它們?cè)O(shè)置了一個(gè)特定的編碼序列。這樣，相關(guān)研究人員就能夠更好地識(shí)別它們之間的差異。盡管安全性有了顯著提升，但是在檢測(cè)這兩種通信信號(hào)時(shí)仍然存在一定的挑戰(zhàn)。由于傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)無(wú)法有效地識(shí)別出兩種信號(hào)之間的差異，因此，相關(guān)研究人員必須借助于信號(hào)包絡(luò)譜的精準(zhǔn)分析，以便準(zhǔn)確地識(shí)別出它們之間的差異，并且根據(jù)不同的調(diào)制方式做出最佳的選擇。然而，在實(shí)際的通信領(lǐng)域，信號(hào)包絡(luò)譜被廣泛用于識(shí)別OQPSK和QPSK之間的差異。由于PSK信號(hào)通過(guò)滾降成形技術(shù)實(shí)現(xiàn)了調(diào)制，使其包絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠清晰地反映它的速度變化情況，從而使得相關(guān)研究人員可以利用它將兩種信號(hào)區(qū)分開(kāi)。經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察，OQPSK信號(hào)的包絡(luò)譜呈現(xiàn)非常明顯的速率譜線，而QPSK信號(hào)的包絡(luò)譜則沒(méi)有這種特征。這表明，兩種信號(hào)之間存在著顯著的差異。利用這一獨(dú)特的特性，相關(guān)研究人員能夠更加準(zhǔn)確地識(shí)別出兩種不同的信號(hào)。由于OQPSK信號(hào)Q路比I路延遲了1/2碼元，從而導(dǎo)致包絡(luò)變得更加緊湊，使得相關(guān)研究人員無(wú)法清晰地觀察到明顯的符號(hào)速率譜線。QPSK信號(hào)的特征與傳統(tǒng)的信號(hào)有很大的差異，通過(guò)觀察它的信號(hào)包絡(luò)圖，相關(guān)研究人員能夠清晰地發(fā)現(xiàn)它的符號(hào)頻率［4］。

3分類(lèi)特征參數(shù)的確定要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信中常見(jiàn)的調(diào)制方式的自動(dòng)識(shí)別，必須先確定相關(guān)的特征參數(shù)，以便進(jìn)行有效的分析。為了更好地理解和掌握各種信號(hào)的特性，相關(guān)研究人員首先必須將它們劃分為不同的類(lèi)別，并研究它們使用的調(diào)制技術(shù)。通過(guò)深入研究，相關(guān)研究人員可以更好地理解各種不同類(lèi)型通信信號(hào)的調(diào)制特征，并且可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在著顯著的差異?；趯?duì)這些數(shù)據(jù)的深入分析，相關(guān)研究人員可以更準(zhǔn)確地識(shí)別通信信號(hào)的調(diào)制方式，從而提高識(shí)別的準(zhǔn)確性。通過(guò)觀察它的表面特征，研究人員可以決定使用單頻偏移值或者僅使用單頻分量來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

3.1單頻分量偏移值檢測(cè)為了檢測(cè)出信號(hào)的單頻分量偏移值，研究人員必須通過(guò)比較單頻分量和載波頻率的差值來(lái)獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。為了確定兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的差異，相關(guān)研究人員需要收集相關(guān)的信息并建立數(shù)據(jù)模型，并通過(guò)使用公式計(jì)算，更精確地測(cè)量信號(hào)的偏移量，從而評(píng)估信號(hào)的穩(wěn)定性。因此，為了確保衛(wèi)星通信的高效運(yùn)作，必須有效地采集和處理衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)。

3.2單頻分量檢測(cè)通過(guò)單頻分量檢測(cè)，可以準(zhǔn)確地確定信號(hào)譜的特征，包括最顯著的特征和兩條譜線之間的比例。單頻譜線在這一信號(hào)譜線中顯得格外突出，它是區(qū)分不同類(lèi)型通信信號(hào)的關(guān)鍵特征。如果線譜的強(qiáng)度超過(guò)了一個(gè)特定的閾值，那么就能夠斷定這個(gè)區(qū)域存在一個(gè)獨(dú)立的頻率成分［5］。

4識(shí)別方法與操作流程為確定衛(wèi)星通信的最佳調(diào)制方式，收集衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)據(jù)顯得尤為重要。因此，研究人員需要采用專(zhuān)門(mén)的波譜收集技術(shù)，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行精確的收集，并利用數(shù)學(xué)建模技術(shù)，從中抽取單頻分量偏移值和單頻分量，以此確定最佳的衛(wèi)星信號(hào)調(diào)制方式。目前，許多研究人員仍然使用傳統(tǒng)的信息收集設(shè)備來(lái)收集信息。隨著科技的發(fā)展，目前的衛(wèi)星傳輸方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展，因此，我國(guó)必須加強(qiáng)對(duì)信息收集、信號(hào)處理等設(shè)備的投入，以確保更準(zhǔn)確地識(shí)別衛(wèi)星通信，并且確保其可靠性。

5結(jié)語(yǔ)在當(dāng)今復(fù)雜的通信環(huán)境中，能夠準(zhǔn)確識(shí)別出各類(lèi)信號(hào)的關(guān)鍵在于它們各自的獨(dú)特性，而這些特征正是有效區(qū)分各類(lèi)信號(hào)的基礎(chǔ)。隨著科技的飛速發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，它不僅改變了人們的生活方式，而且還大大提升了人們的生活質(zhì)量。盡管通信信號(hào)在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成效，但仍然存在一些挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)阻礙了信號(hào)的接收和傳輸。在當(dāng)前的環(huán)境下，文章分析了常見(jiàn)的頻譜特征，并使用適當(dāng)?shù)墓絹?lái)確定分類(lèi)的參數(shù)，提供了一種簡(jiǎn)單易懂的方法，并將它應(yīng)用于實(shí)際的操作中。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)，采用衛(wèi)星通信常用的調(diào)制方式，可以大大減少煩瑣的操作，節(jié)省時(shí)間和資金。

參考文獻(xiàn)

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（編輯 王雪芬）

Automatic identification of common modulation modes in satellite communicationYe? Yilong1， Peng? Chunrong2

（1.The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang 050081， China;

2.Unit 61655 of the Peoples Liberation Army， Chongqing 400000， China）Abstract：? With the development of times， Chinese space satellite communication technology has made a great breakthrough， and has become one of the worlds most competitive industries. There are many modulation modes in satellite communication， but there are a series of problems in practical application. This paper presents a new scheme for automatic recognition of common modulation modes in satellite communication. Based on the spectrum characteristics of the signal， the signal power spectrum， the signal square spectrum， the signal fourth spectrum and the signal envelope spectrum are analyzed， and a new type of classification characteristic parameters are proposed. Finally， the recognition method and the operation process are summarized. This scheme can be used for automatic recognition of common modulation modes in satellite communication.

Key words： satellite communication; modulation mode; automatic recognition