无线电信号的调制识别研究

孙 野

(吉林省信息化建设促进中心，吉林 长春 130000)

0 引言

无线电信号的调制识别是指在没有充足的先验知识的情况下，通过对接收信号的分析和处理，最终判断出接收信号的调制方式，从而更好地为信号处理提供信息和参数。随着现代科学技术的飞速发展，调制识别逐渐应用于认知无线电、通信侦察及无线电点频率检测等领域，这对于调制识别的研究有了更高的要求。因此，要加强无线电信号调制识别的研究，分析目前调制识别领域中常用的几种方法，确保应用调制方法的可行性，进而更好地提取接收信号的调制特征。

1 调制识别的概述

1.1 调制的基本概念

调制是指利用调制信号控制载波的具体参数，使调制后的信号可以包含原信号的所有信息，即信息的载体随调制信号变化的规律。一般情况下，原始的信息不适合用作传输信号，因为原始信号未被加工过，无法匹配传输信道，所以要对原始信号进行调制。调制的目的就是将调制信息与传输信道相匹配，从而更好地完成信号的传输。通信信号的调制具有多种性能，例如识别能力、抗干扰能力等，不仅可以实现通信信号的有效传输，还能够提高通信信号的监控和识别。信号调制识别技术主要包括3种信号的识别，分别是雷达信号、无线电通信信号及导航信号，其中无线电通信信号的应用范围最广，其调制方式也最复杂[1]。

1.2 调制的分类

调制的种类复杂多样，分类也各不相同。通常情况下，调制主要分为两大类，一是正弦波调制，二是脉冲调制。不同调制的分类有着不同的特点和性能，在实际应用时要根据具体情况来选择调制方式。

正弦波调制是以载波为正弦信号的，主要的调制方式有调幅、调频、双边带、上边带及下边带等。这种调制方式又被分为模拟调制和数字调制，其中模拟调制是以调制信号为模拟信号的正弦波调制，而数字调制则是以数字信号为模拟信号的正弦波调制。近年来，数字调制的应用价值渐渐上升，研究学者更加注重数字调制的研究，数字调制也不断出现新的方式。

脉冲调制的主要方式是以被调制的载波为脉冲串，进而为信号进行调制。主要的调制形式分为两种：(1)利用连续的调制信号改变脉冲载波的参数，这种形式通常应用于有线传输系统；(2)利用连续的调制信号的数字化形式转换脉冲编码调制的脉冲组，主要应用于信源编码。另外，调制又被分为两大类：(1)线性调制；(2)非线性调制。这两类调制通常是指正弦波调制[2]。

1.3 调制的作用

在无线通信系统的实际运行过程中，调制技术是一项必不可少的关键技术，其应用领域十分广阔，包括军事、民用应用、雷达、遥控等领域。在军事领域，调制可以实现信号的准确判断，是对敌方通信进行侦查和干扰的前提，如果可以提前掌握敌方通信的调制方式，就可以将通信信号的参数预估出来，进而采取有针对性的压制策略。在民用领域，调制技术可以帮助地方政府进行有效的无线电管理工作，监听无线电电台是否合法，及时发现不遵守管理部门规定的行为，对提高非合作通信任务的工作质量和工作效率有着很大的帮助。同时，随着高速率数字调控的发展，通信系统的容量也得到了相应的扩充，进一步推动了社会信息化的建设，满足了社会发展的信息需求[3]。

2 无线电通信信号的调制识别

无线电通信信号的调制识别主要包括信号的接收、信号的预处理、信号识别特征的提取及分类器设计，这些环节是调制识别的一般过程。其中信号的接收是指通过接收机来进行所需处理信号的接收工作，在必要情况下还要做好整理和储存。

信号的预处理是指对接收信号进行各种预处理，从而为后续工作打下良好的基础，主要任务包括对滤波、载波的估计。但由于高频信号在计算和处理上具有一定的复杂性，在接收信号后要进行变频工作，以便于信号后期的计算和处理。

信息识别特征提取是最为关键的一个环节，关系着调制方式识别的正确率。首先，要想实现信号的有效识别，需要对接收信号进行预处理，然后通过计算和变换得出不同调制方式的特征信息，从而识别出不同调制方式的性能和类型。通信信号的时域特征包括瞬时幅度、瞬时频率和瞬时相位等，而变换域的特征包括信号的频谱特性等，技术人员需要根据不同调制方式的特征进行选择，这样才能提高调制识别的正确率。通常情况下，较好的特征具有以下几个条件：(1)要便于识别，需要与不同调制方式的参数分布有着较大的差别。(2)信号参数受噪声影响较小，同时要具备抗信道衰落的稳定性。(3)提取参数的过程简单，计算不复杂，容易在实际应用中实现。

分类器设计是指在得到识别的特征值后，根据得到的特征选择相应的调制方式，然后将其归纳到不同的类别中。目前常用的分类器有3种：(1)基于统计模式识别方法；(2)基于决策论方法；(3)基于人工神经网络方法。其中，基于统计模式识别方法是运用统计直方图来对所需特征进行构造，且需要借助线性分类器来实现信号的调制识别。基于决策论方法需要事先得知概率信息，同时要符合假设检验。人工神经网络方法可以模拟人脑识别，具有较高的准确性，因此成为当前调制识别研究领域的热门[4]。

3 无线电通信信号调制识别的发展

现阶段，无线电通信信号的调制识别技术已经取得了一定的研究成果，可以成功应用的方法有很多。在发展初期，通信信号的调制识别主要依靠人工识别，这种方法主要通过调制设备来进行信号的接收，然后由专业技术人员针对调制信号的结果展开分析，根据分析结果来判定接收信号的调制方式，在这一过程中容易受到技术人员主观因素的限制。人工识别技术对技术人员的要求很高，不仅需要具备较高的操作水平和专业知识，还要有一定的调制经验。同时，人工识别需要借助一些昂贵的识别仪器，例如频谱分析仪、信号接收机、调制解调器等，投入成本较高，并且无法保证通信信号调制识别的准确性和精确性。

近年来，随着信息技术的发展，调制自动识别技术的出现受到了广泛的关注，这项技术不会受到人工因素的干扰，解决了人工识别技术存在的不足之处，且受中心频率和带宽估计误差的影响较小，具备较为稳健的抗衰落反应，是一种应用价值极高的调制识别技术。调制自动识别技术极大地满足了军事领域及民用领域的应用需求，引起了不少相关学者的关注，一些学者针对信号分析领域和模式识别领域进行了深入的研究[5]。

在1969年，一篇名为《利用模式识别技术实现调制方式的自动识别》的论文出现在技术刊物上，这是世界上第一篇研究调制自动识别的论文。至此，不断有研究人员进行调制自动识别技术的研究，相关论文出现在各种科技杂志中，极大地促进了调制自动识别技术的发展。目前，调制识别技术的方法可以分为两类：(1)基于判决理论方法，这种方法主要是运用概率论和假设检验理论来进行调制方式识别，但由于需要大量的计算过程，并且要得知概率的信息，实用性不高。(2)基于统计模式识别方法，这是一种新兴的识别方法，较之基于判决理论方法计算简易，同时提取识别特征的过程也十分简单，但是判决规则比较复杂。以上两种方法有利有弊，在实际应用过程中都存在一定的缺陷，导致发展的局限性。因此，相关学者要加强对调制方式识别方法的研究，优化识别方法的性能，从而实现调制识别正确率的提升[6]。

4 结语

随着无线电技术的不断发展，通信信号的调制识别技术逐渐应用于多个领域中，为社会经济的发展做出了突出的贡献。目前，相关学者针对无线电通信信号的调制识别进行了不断的研究和探索，提出了更加科学合理的调制识别方案。通信信号的调制识别已经取得了显著的研究成果，弥补了过去人工识别的不足之处。但调制识别技术的研究工作还需要继续进行下去，相关学者要将研究过程中出现的问题深化，争取从不同的角度来发展无线电通信信号的调制识别技术，从而提升通信信号的识别能力和抗干扰能力。