OFDM信号的识别方法分析

王永娟

（西安电子科技大学，陕西 西安 710126）

引言

随着通信技术的发展，通信信号调制方式识别技术受到了越来越多的关注。从现有的研究成果来看，针对单载波信号的调制识别技术有很多研究，但只针对OFDM信号的识别和参数估计的研究相对来说较少一些，研究的也不是特别深入。文章首先重点研究了基于高阶累积量的OFDM信号的调制类型盲识别，同时对基于高阶累积量的单载波信号的调制识别也做了一定的改进，并进行了计算机性能仿真，结果表明识别性能较已有的算法有很大的提高。第一章介绍了OFDM技术原理，以及该技术的优缺点和发展现状。第二章介绍了传统的基于高阶累积量的信号识别方法，然后提出了基于奇数阶累积量的多径瑞利衰落信道下的OFDM信号调制识别算法，并分别对基于三阶和五阶累积量的算法进行了计算机仿真。仿真结果表明，基于三阶和五阶累积量的OFDM信号调制识别算法在信噪比为0dB时，OFDM信号的识别率均可达到100%。本章还提出了利用支撑矢量机方法对基于三阶累积量的调制识别算法进行进一步的改进，计算机仿真结果表明，识别率有了很大的提高。第三章总结了全文的工作成果，并对今后的工作进行展望，提出下一步研究的思路。

1 OFDM技术介绍

OFDM最大的缺陷是，信号会呈现出很大的峰平功率比（PAPR），所以比单载波系统需要更宽的线性范围。由于该技术采用的是IFFT/FFT来实现调制和解调的，所以OFDM系统对载波频率偏移、单频串扰、相位噪声和非线性放大等因素都更为敏感。如果要避免信号的失真和频谱的扩展，就需要配置动态范围很大的线性放大器和价值昂贵的发射机。就目前而言，如何降低OFDM的峰平功率比是OFDM技术中的一大难点。OFDM调制技术的高速率和良好的性能是以提高系统复杂度为代价而获得的。该技术的最大难点是如何实现各个子载波的精确和同步。OFDM的基础是各个子载波必须满足频率正交性的特点，如果正交性恶化，整个系统的性能将会严重下降，即产生OFDM所特有的子载波间串扰问题。

OFDM技术最初主要用于军用高频通信系统，例如INEPLEX、ANDEFT和KATHRYN。但由于O系统的结构较为复杂，从而限制了其进一步推广。到70年代，人们提出采用IDFT来实现多载波调制，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化和人性化。80年代，人们开始研究如何将OFDM技术用于高速MODEM。90年代以后，OFDM 技术的研究深入到无线调频信道上的宽带数据传输，在高速无线应用环境，OFDM技术被广泛应用于民用通信系统中，其优势得以凸显。近年来，由于数字信号处理技术的飞速发展，OFDM最初应用的障碍（如计算量大）显然已经不存在。因此作为一种具有较高频谱效率的技术，同时又可以有效对抗码间干扰的高速传输技术，OFDM引起了广泛的关注。

2 基于高阶累积量的OFDM信号调制识别算法研究

对于传统的AM、FM、FSK、PSK、MSK、QAM等简单调制类型的盲识别技术的研究，已有比较多的成果。随着人们对于通信可靠性和有效性的不断追求，产生了越来越多的复杂的调制方式。OFDM 技术由于其具有频带利用率高、抗多径能力强、适合高速数据传输等优点，在通信领域得到了广泛的应用。因此，OFDM信号的调制类型盲识别技术的研究也就引起了国内外学者的关注。另外，信道传播的多径现象在无线通信系统设计和分析中是一个必须讨论的问题，对调制识别问题也不例外，多径导致的符号间干扰会严重降低算法的分类性能。而现有的调制识别算法大都把信道建模为高斯理想信道，很少有人讨论多径信道中的调制识别问题。本章针对低信噪比、多径瑞利衰落信道中OFDM 信号的调制识别问题，提出了基于奇数阶累积量的识别算法，并对算法进行了计算机仿真，结果证明本算法在低信噪比、多径信道条件下具有良好的性能。

3 总结与展望

随着通信技术的发展，特别是数字通信技术得到跨越式的发展，不断有新的调制技术出现。因此，信号调制类型识别技术也得到了广泛的应用，同时也面临着越来越多的挑战。在过去的一年里，作者查阅了大量的文献，广泛地学习了国内外针对信号识别领域的研究成果，了解该领域的最新发展动态，在此基础上对信号调制类型识别技术进行了深入的研究。由于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）调制技术的广泛应用，作者重点研究了低信噪比、多径瑞利衰落信道条件下的OFDM信号调制识别技术。

通信信号调制类型识别是一项不断在发展的技术，也正是因为不断有新的、更复杂的信号调制方式的出现，使得该技术成为一个不断有研究课题提出的同时，又会有新的研究成果不断涌现，意味着该技术发展必将成为一个日新月异的科学领域，具有巨大的发展潜力。文章虽然做了一定的工作，取得了一些成果，但仍然存在一些不足。结合文章研究的经验与通信科技的发展趋势，这里提出进行下一步研究的思路：

1）对OFDM信号的识别，应该进一步研究各子载波信号调制类型的识别技术，以及OFDM信号与其他多载波信号分类的算法。

2）对单载波信号间的识别，文章提出的方法只在无多径和低信噪比的条件下基于高阶累积量的OFDM 信号调制识别技术研究改进性能比较明显，可以考虑加入盲均衡模块并且优化小波消噪模块的阈值选取部分。

3）文章为采用的高阶累积量方法是常用的研究方法，考虑引入新的信号处理技术来进行信号识别。信号调制识别技术具有广阔的远景和研究空间，希望在以后的工作中可以把这项技术继续研究下去。

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