通信卫星信号体系调制识别技术

宋　洋大庆油田钻探工程公司地质录井一公司信息中心，黑龙江大庆　163411



通信卫星信号体系调制识别技术

宋洋
大庆油田钻探工程公司地质录井一公司信息中心，黑龙江大庆163411

摘要通信卫星的信号体系研究中，调制方式的识别是一个实用性非常强的研究热点。在没有任何检验条件的环境下，取自复杂且具有噪声环境下的信号要想分离出目标信号，且获得有用的信息，就需要经过一系列科学可靠的研究方能实现。文章从通信卫星信号体系的识别方法入手，着重分析通信卫星信号特征的提取技术，并提出一种基于高阶累积量与频谱特征的识别算法，系统阐述仿真实验条件下的通信卫星信号调制识别技术。

关键词通信卫星；信号体系；调制识别

随着卫星通信技术的全面发展与应用，通信信号的调制识别技术越来越复杂与多样化［1］。在卫星通信技术信号传输安全的研究中，把截获的通信信号进行调制识别处理，能够发现所截获的通信信号的调制与解调的方式，以及与之相对应的通信系统物理层的参数。在确定正确的调解参数之后，经过解扰、解码和解密的过程，便可以获得可靠的情报信息。通信卫星信号体系中，常见的信号有MPSK及高阶调制信号等。研究中针对这种高阶累积量和谱线特征识别的调制解调技术，在仿真实验验证中成果显著，且实验结果显示其具有良好的性能。

1　通信卫星信号体系的识别方法

在基于高阶累积量的分类识别技术中，由于信号幅度对计算结果存在很大的影响，因此在专业的研究领域需要采用一种叫做“信号星座图”的方式来对通信信号的平均功率进行研究，例如在MPSK调制与解调信号的星座图中，当信号点所在圆的半径为r时，r与信号功率的关系可用如下公式表示：

当令等式左边等于零时，可计算得到半径r=1。

针对特定特征的信号，比如16APSK信号的平均功率便可将公式简化为

此时，便可在相关参数值确定的情况下获得准确的值。由于噪音和通信的信号之间是相互独立的，因此在高阶的信号中，当一种高阶噪音能够达到三阶以后，累积量就变成零，在这个时候高阶噪音的影响就可以完全的忽略不计了，由此可以看出高阶累积量的信号通信技术能够对抑制噪音起到很大的作用［2］。在MPSK信号中，假设发送的码元与叠加了高斯噪声的混合信号，但其是独立分布的，这样经过相应的各个阶段的累积，便可形成各种特征信号在不同的通信阶段累积量的计算理论值。在实际运用中，将这些信号在特定的星座图内圆半径全部设为1，便可获得各个累积量的理论值。再将这些不同调制方式的各阶累积量值制成表格，便可很清楚的显示出不同调制类型下的各阶累积量值。

2　通信卫星特征提取技术

通过上述形成的累积量值表格，在进一步分析与研究后，可得到一些规律［3］。为了进一步研究调制识别技术，根据高阶累积量的性质我们可以进一步采用数学建模的方法进行计算研究，获得相对半径在取不同值时，对结果的影响大小。实践证实，这种影响较小，只要考虑在特定值情况下的信号高阶累积量的模型值，并进行对比研究，就可以进一步验证固定载波相位的误差对分类特征参数的影响。在得到不同调制方式特征参数的理论值之后，我们需要考虑噪声干扰对特征值的偏差影响。这就需要对不同调制方式下的信号，在各种信号干扰下进行仿真实验研究，判断有效识别的可能性。

在研究中发现，不同的调制方式下，特征参数曲线的分布有较差时是无法有效识别信号的。而当噪声在一定值的范围时，曲线基本重合，而在更小范围值下，这种特征值又处于规律可循的状态下。在实践研究中，只需要对其进行定性的判断便可，比如，当各调制方式的分类特征参数F在如下约束条件时，可判断出通信系统所使用的调制类型：

当F＞th1时，可判断调制类型为BPSK；

当th2＜F＜th1，可判断调制类型为｛QPSK、

OQPSK｝；

当th3＜F＜th2，可判断调制类型为8PSK；当F＜th3，可判断调制类型为16APSK。

在特征提取研究之后，就要基于谱线特征分类识别调制信号。基于特征判断，可以看出各种信号的累积量完全有相似性。同理进行系统的运算，可以得到周期特性的离散镨线特征，以及经过四次方统计计算的四次方谱。

3　通信卫星谱线特征分类识别

在不同类型信号的镨线特征分类识别中，也是根据完全相同的星座图进行计算分析的过程［4］。在传统的求高阶累积量的过程中，我们发现信号的两路码元正好相差半个码元周期，因此就要寻求该信号的谱线特征，才能够完成类内的识别。

通过数学建模，在计算之后，我们发展调制信号具有固定周期性，可建立二阶循环平稳过程。当周期值确定时，信号的二次方形式的统计期望值，再经过变形计算便可获得信号平方谱。一个信号的时变共轭自相函数的周期性，能够使得该信号在一个频率域，产生出呈现离散特征的谱线。这个OQPSK信号的平方谱与四次方谱所呈现的结论为：当信号的谱线幅度随频率衰减较快时，特性频率处的镨线便很难被检测到。这样，在仿真实验测试的时候，便需要通过平方谱，将这OQPSK谱与QPSK谱识别出来。即采用信号放大的方式进行研究。

理论研究表明，在常见的卫星通信信号研究中，利用高阶累积量来实现不同点数信号的类间识别，接着使用二次方谱与四次方谱对同点数的两种信号进行识别，具有良好的效果。卫星信号体系的调制识别技术，经过仿真实验验证，具有良好的使用性能。

参考文献

［1］李云，赵艳丽，赵为粮，等.卫星通信中定时误差检测改进算法［J］.系统工程与电子技术，2014，36（1）：149-154.

［2］党月芳，徐启建，张杰，等.高阶累积量和分形理论在信号调制识别中的应用研究［J］.信号处理，2013，29 （6）：761-765.

［3］李探元，任宏，刘小宝.基于Simulink的脉冲编码调制系统设计［J］.无线通信技术，2011（4）.

［4］潘恒曦，辛旺，范蟠果.Zigbee在无线传感器网络中的应用［C］//2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集.贵阳，2010.

中图分类号G2

文献标识码A

文章编号2096-0360（2016）10-0037-01

作者简介：宋洋，大庆油田钻探工程公司地质录井一公司信息中心。