短波频段am信号调制识别系统的设计与实现探索

2015-12-03范志雨

中国科技纵横 2015年3期

关键词：扫描模式短波特征参数

范志雨

(国家新闻出版广电总局582台,北京　100050)

短波频段am信号调制识别系统的设计与实现探索

范志雨

(国家新闻出版广电总局582台,北京100050)

近年来,通信技术越来越发达,无线通信也得到了飞速发展,在无线电信号分析中,其中比较关键的技术就是对信号调制方式的识别及确认,短波信号在数目上也有所增加,调制方式也是各种各样,因此找到可靠的、适合的识别方式是非常关键的。本文主要对短波am信号的特征参数和识别方式进行分析,还对信号采集的设备及模式的选取、远程控制的实现与数据的采集给予探讨,最后对识别软件的基本组成及识别过程进行分析。

短波频段am信号调制识别系统特征参数数字调制信号

短波通信又称为高频通信，在民用通信以及远程军用通信中应用的比较广泛，在无线监测工作中，短波信号一直都是重点研究对象，在短波频段内，调制信号的方式也是多种多样，比如AM、PSK、SSB、单载波、数传信号、多路信号等，其中am信号是最为关键的，在日常和特殊监测中，具有很重要的作用，因此，在短波监测工作中，对am信号给予监测和识别是极为关键的。

1　am信号的特征参数及识别方法

am信号的频谱的性质比较多，但其最主要的特性就是对称性，因此短波am信号的4个特征参数就是由其特性产生的，由于短波am信号具有4种特征参数，就不容易与其他各种比较常见的调制信号混淆了，比如数字调制信号、CW、MORSE等如图1所示。

图1　信号识别构架图

2　短波信号的数据采集探讨

2.1信号采集的设备及模式的选取

在本次研究中，使用PR 100便携式接收机对短波信号进行采集，此接收机在工作状态下，频率的取值范围为9kHz-8GHz，其实时带宽最大可以达到10MHz，在数据的采集过程中，为了实现远程控制短波信号，可以使用LAN接口，对短波信号给予数据测量，并输出;在实际工作中，宽带数字音频数据可以最高达到500kHz。

在对频谱进行扫描时，主要使用的扫描模式有:(1)全景扫描模式，在快速扫描的模式下，在宽频段的范围内，将频谱给出，但是不能对信号进行调节，也不能将电平值输出;(2)固定频率扫描模式，此模式具有专一性，可以扫描确定频率，在无线电监测中，主要用于固定频道间隔;(3)FSCAN模式，可以对多个信号给予连续扫描;(4)存储扫描模式，可以对信号的存在给予分析，并连续扫描具有预定义的频道。

图2　识别系统的组成结构图

图3　识别系统的组成模块

2.2远程控制的实现与数据的采集

在本次研究中，主要使用MATLAB软件实现远程控制及数据的采集，此软件对工作的环境要求比较高，功能也比较多，比如分析数值、设计交互式程序，还可以使科学数据完成可视化，计算的科技水平比较高。在MATLAB软件的作用下，使用TCP连接在进行状态和参数的通信时，只能通过SBPI命令，对频带数据进行传输时，需要在UDP数据包作用下才能完成，因此，在本次研究中，为了实现数据的迅速传递，可以使用工具箱TCP/UDP/IP。MATLAB软件中，工具箱的种类比较多，TCP/UDP/IP只是其中一种，在将接口设置好之后，可以对局域网实现数据传递。在本次研究中，在对UDP连接进行建立时，可以借助于pnet函数来完成，对复基带的数据进行读取，实现数据的传递。

3　识别软件的相关介绍

在本次研究中，如图2所示为识别系统的组成，对信号实现识别的原理为，使用馈线将短波角龙天线与接收机连接起来，使用LAN接口实现接收机的通信，在MATLAB的基础上，使用GU I在最终的界面上实现对数据的识别。

在实际工作中，要以短波监测工作的需求为主，在识别系统中，主要是完成对信号的扫描，进而完成对数据的识别，在特性监测工作中，此识别系统的功能更加齐全，比如对于较强的突发信号，系统可以自动发现，对其完成识别、记录，如图3所示。

如图3所示，在控制命令的作用下，可以对实时频谱完成信号采集，还可以实现基带信号数据的采集;对于接收机与上位机之间的通信数据，要根据不同的内容，使用不同的打包方式，在通信协议的规定下，实现对数据的采集和读取;改识别系统还可以实现对数据的处理，主要是根据上述算法，在程序的作用下完成的;最后以阅读的方式，对结果进行显示;数据显示之后，在参数设置模块的作用下，将参数输入系统，并给予调整。

在向接收机发送命令时，要严格按照命令格式来完成，主要编程的角度来考虑，严格按照命令规格对字符进行定义，但是对于具体的通信方式不予定义，只要将参数设置成功可以了。但是，在测试结果中，一般包含的数据比较多，如果使用SCPI对数据进行传送，在接收环节中，控制命令会出现延迟现象，这将会对实时控制的效果造成严重的影响，因此，为了避免此情况的发生，在实际工作中，对数据进行传送时，要使用UDP数据包。

在对中心频率的信号进行表示时，要以中心频率为主要搜索范围，在宽带内部对上、下限进行设置，用来对宽带进行显示;一个频点有没有信号存在，可以使用检测门限进行判断。在搜索信号和识别信号的过程中，会用到两个宽带:(1)搜索宽带，也就是使用信号对宽带进行显示，一旦参数确定了，那么信号的实时搜索范围也就确定了;(2)对信号进行调解的宽带，表示基带数据的宽带，如果某个频点存在数据信号，可以使用调解宽带对数据进行获取。在实际的监测工作中，要对短波信号的频段特点给予分析，根据实际监测经验，对搜索步进给予设定，一般情况下系统的搜索步进为5kHz，调解带宽要稍大一点，一般为6kHz。在实际监测过程中，突发信号也是时常发生的，因此，在监测工作中，也要对突发信号进行记录，对信号的出现时间和消失时间都记录清楚，为下一步的交会定位工作做好准备。对于常发信号，如果长时间没有出现的话，一旦未出现次数达到一定额度，再次出现的时候，也表示为突发信号。对于突发信号的记录，要根据信号的搜索结果来判定，与前一次信号的出现时间进行对比，记录之后，将信息保存在系统之中。