卫星通信常用调制方式的自动识别

刘英娜

（河北远东通信系统工程有限公司，河北 石家庄 050299）

0 引 言

随着卫星通信技术的不断发展，卫星通信调制方式已经不再是单一的一种，而是具有多种多样的调制方式。在众多的卫星通信常用调制方式中，有的是基于信号瞬时时域特征的，有的是基于信号频谱特征的，但是无论基于哪种特征的调制方式，在实际应用过程中总会存在以下阻碍卫星通信信号的接收与传输，对卫星传输系统的使用者造成了许多不便。

（1）当需要对特征参数进行抽取时，并不能及时高效地筛选出所需要的特征参数。特征参数的抽取需要在先前参数的积淀下才能保证特征参数的抽取效果，才能获得所需要的特征参数。想要获取大量的先前参数并不是一件十分容易的事情，这自然会影响特征参数选择的准确性[1]。

（2）面对不同类型的卫星通信，在对其特征参数进行抽取时，往往会受到不同的影响。如果只采用同一种算法，势必会影响特征参数抽取的正确性，严重的甚至会导致卫星通信的调制失败，影响卫星通信系统的正常使用[2]。

（3）在卫星通信的调制方式中，通过算法识别的方法准确性更高。但是面对不同类型的卫星通信，算法识别的方法并不能在所有类型的卫星通信调制中进行应用。再加上算法识别的方法比较少，自然会影响卫星通信的调制效果。

基于卫星通信调制方式在实际应用中存在的以上问题，想要得到有效的解决，就必须加大对卫星通信常用调制方式自动识别的研究进度。

1 常用信号的频谱特征

卫星通信的应用领域一直在不断地扩大，在人们的日常生活中更是随处可见。像比较常见的卫星电视、远程教育等都在一定程度上为人们的生活提供了便利。当然，其在气象、地震等部门以及海陆空导航中也有十分广泛的应用。高新技术企业在激烈的市场竞争中更是希望可以在卫星通信技术应用方面进行一定的突破，以此提高企业的市场竞争力。然而，信号频谱作为信号的一种新的表示方法，不同的调制方式其信号在频域上会产生一定的不同，进而会产生不同的频谱。人们通过对不同的信号频谱进行对比观察，就会发现其中的一些特性[3]。这时，利用其特性就可以提取出可以用作通信识别的特征参数，进而就可以找到适合不同卫星通信的调制方式。

1.1 信号功率谱

信号功率谱指的是在卫星通信信号调制过程中各信号频率的发布情况。不同的信号呈现的信号频率有很大的差异。人们通过对其差异性进行对比、观察，可以作为有效区分不同信号的重要特征。如有载波分量信号与无载波分量信号在信号功率谱方面就存在很大的不同，想要对这两种信号进行区分，就可以对其各自的信号功率谱载频进行观察即可[4]。然而，通过对各种类型通信信号的功率谱进行观察，可以发现不同类型的通信信号在频谱中具有不同的特征。像单谱峰信号的频谱幅度相对较小，整体来看是比较平坦的。然而，多谱峰信号与单谱峰具有明显的不同，其频谱起伏是非常明显的。那么，通过对其频谱的形状以及谱峰数进行观察，就可以高效地将这两种通信信号进行区分[5]。

1.2 信号平方谱

所谓信号平方谱，就是将信号进行平方运算之后形成的频谱，然后通过其频谱计算功率谱。当信号经过平方运算之后，其信号的平均值就会越大，人们在观察功率谱时注意力就会不自觉地投放在频谱突出的位置，却很少在意其频谱接近于0的位置。然而，通过对信号平方谱的概念进行界定，也可以清楚地反映出，信号平方谱反映的是调制信号倍频后的频谱功率分布特性。这也是区分信号功率谱与信号平方谱的重要特征。那么，面对多种多样的通信信号，如何利用信号平方谱对其进行有效的区分，也是获得信号平方谱特征的关键[6]。如在BPSK与DSB信号中，以上两种信号在进行平方谱的倍频调制后会出现很强的单频分量。这是非常容易观察到的，也是区分其与其他信号的重要特征。像PSK信号和SSB信号则没有这种出现单频分量的特征。又如FSK信号在接受过倍频处理之后会使调制指数翻倍，但是，由于该信号的调制指数比较小，是无法在信号功率谱中进行体现的。那么，在信号平方谱中则可以轻松地识别FSK信号。除此之外，在MSK信号倍频之后调制指数会为1，而且，调制指数为整数的FSK信号在功率谱中传空号频率时，会有离散的谱线，而想要检测平方谱信号中的单频分量则可以将MSK从2FSK中检测出来[7]。

1.3 信号四次方谱

在对信号平方谱的定义进行如上概述之后，对于信号四次方谱的理解就会更加清晰，其就是将信号经过四次方运算后的功率谱。那么，为了有效区别出信号平方谱的频谱特征与信号四次方谱的频谱特征，在对信号进行处理时，可以先将信号进行平方谱的处理，然后在得出其功率谱之后，再次对平方谱进行计算。信号四次方谱主要用于区分M=4的MPSK和M＞4的MPSK。同时，也可以用于OQPSK与频率调制信号的特征分类。而面对不同类型的通信信号，将其制作成信号四次方谱后，可以非常直观地观察不同类型的通信信号在信号四次方谱中的不同特征，可以将不同信号进行有效的区分。如通过对几种PSK信号的四次方谱进行观察，可以发现QPSK和OQPSK在二倍载频处会有一个明显的单频分量，而8PSK则没有任何的单频分量出现，这也是有效区分不同类型通信信号的重要特征。借助这一特征，就可以有效区分通信信号的类型，进而选择适合其常用的调制方式。这样信号调制才会具有一定的效果，才能有效保障通信信号的正常接收和传递信息[8]。

1.4 信号包络谱

信号包络谱是指两个不同的通信信号在信息加密后，给这两种通信信号安排不同的编号谱，目的就是在信号传输过程中可以有效区分这两种不同的信号。虽然安全度在一定程度上得到了升级，但是在检测这两种通信信号时也存在一定的难度。这是因为普通的检测是很难发现这两种信号明显的区分特征的，而是需要通过信号包络谱对这两种信号进行仔细地观察和检测，才能区分开来，进而对其采用的调制方式进行正确的选择。但是，在实际的通信信号应用中，信号包络谱主要用于区分OQPSK信号和QPSK信号的特征。之所以用其对这两种信号的特征进行区分，是因为PSK信号在调制时采用的是滚降成形技术，在其包络中具有明显的速率信息。其一般会通过速率谱线的形式进行呈现。人们通过对OQPSK信号和QPSK信号的包络谱进行观察，可以清晰地发现QPSK信号中具有十分明显的速率谱线，然而，OQPSK信号的包络中则无明显的速率谱线。通过这一特征也可以将这两种信号进行有效的区分。而之所以会出现这一特征，还因为OQPSK信号Q路相对I路延迟二分之一码元，包络会因此而变小，自然看不到明显的符号速率谱线。QPSK信号则与其明显不同，从其信号包络谱中可以明显地看到符号速率谱线。

2 分类特征参数

想要实现卫星通信常用调制方式的自动识别，肯定需要先获取相应的特征参数。但是，特征参数的获取并没有那么容易。在获取参数之前，人们需要先对不同类型的信号参数特征进行有效的分类，然后了解不同类型的信号所采用的调制信号传播方式。这样才能更加清楚地了解每种不同类型的通信信号具有什么样的调制特性以及其参数会具有哪些明显的差异。在掌握这些数据的基础上，再对通信信号的调制方式进行有效识别，识别的正确率会更高。同时，也可以根据其显现出的特征，选择是用单频分量偏移值检测，还是单频分量检测。

2.1 单频分量偏移值检测

想要确定其在信号传输过程中是否具有单频分量偏移值，就需要从单频分量与载波频率之间的差值中进行进一步的确认。那么，想要获得两个数据之间的差值就需要先对相应的已知数据进行采集，然后建立起相应的数据模型，通过公式计算，进一步准确地确认其偏移量的大小，以此判断其稳定性。那么，在卫星通信的正常使用过程中，就需要对其所传输的信号信息进行有效的收集。这样才能为其提供有效的特征参数，才能进一步确定其信息在传播过程中的传播速度[9]。

2.2 单频分量检测

单频分量检测就是对信号谱中最突出的数值和相邻较大值之和与左右各两谱线之和的比值进行检测。在这一信号谱线中，单频谱线是非常突出的，是区分不同通信信号的重要特征。而且，当线谱的突出程度大于某阈值时，就可以确定最大线谱处有一个单频分量。

3 识别方法及操作流程

卫星通信常用调制方式的自动识别方案想要得到有序开展，不仅要认真严格地执行操作流程，而且要层层递进，严格按照操作顺序进行相关操作，才能保证工作的有效开展。那么，基于此上面对不同信号的频谱特征以及特征参数的获取进行有效分析和识别的前提下，在其具体操作流程中，依然需要注意以下两个方面。

（1）特征参数的获取非常关键。在获取特征参数的时候，一定要重视对参数的算法，采用哪种公式对其参数进行计算，将会影响特征参数获得的准确性，进而影响通信信号能否被准确地确定。同时，还会影响通信信号的调制方式选择，进而影响最终的信号调制结果。一旦参数计算失误，整个通信信号的调制环节将会出现一系列问题。基于此，在选择参数的算法时一定要十分的慎重。面对众多的参数计算公式，一定要遵循简便、准确的原则去选择参数的计算公式，以此来保证特征参数的选取准确性，进而实现卫星通信常用调制方式的自动识别[10]。

（2）为了更好地保证获取的参数数据准确性更高，在实际的调制应用中可行性更强，在获取特征参数之后，一定要进行仿真模拟实验。开展此实验的主要目的，就是保证新方案的操作可行性[11]。而且，仿真模拟实验作为具体操作流程中非常关键的一个步骤，不仅不能缺乏，还要认真进行模拟实验的操作。在仿真模拟实验的操作中，相关科研人员一定要先行准备好需要用到的各种设备，以此为模拟实验的高效开展提供服务。同时，进一步保证信号信息在传输过程中的安全性，确保接收到的信号信息与传输的信号信息是一致的。这样才算是真正完成了信号的传输工作，同时也在一定程度上代表着仿真模拟实验的结果是具有可操作性的[12]。

4 结 论

面对多种多样的通信信号，之所以可以将每个信号进行有效区分，就是因为每个信号都具有其代表性的特征，这也是区分不同信号的关键。随着技术的不断发展，卫星通信技术已经在各个领域得到了十分广泛的应用，其对于人们生活方式的改变以及生活质量的提升具有积极的推动作用。但是，在通信信号的实际使用过程中，仍然存在着一些问题，影响了通信信号接收和传递。基于这种情况，本文对卫星通信常用调制方式的自动识别进行研究。为了进一步验证这一方案具有较强的可操作性，对其常用信号的频谱特征进行分析，然后通过相应的公式计算来选取分类的特征参数，从而引出具体的识别方法和实际的操作流程。实验表明，利用卫星通信常用调制方式的自动识别技术去减少烦琐的操作，节省时间和投入的资金。这一研究在社会各领域中普遍应用，将有很好的发展前景。