低轨卫星移动通信中调制分类器的研究与设计

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1、第l0卷第l5期2010年5月科学技术与工程VoL10No．15May20101671—1815(2010)15—3723-04ScienceTechnologyandEn~neefing⑥2010Sci．TecEEngnf通信技术低轨卫星移动通信中调制分类器的研究与设计李坤于鹏鹏王勋周新生(山东青州第二炮兵士官学校三系无线室，青州262500)摘要利用小波变换对低轨卫星移动通信中常见数字调制样式的分类方法进行了研究，提出了以相邻码元间相位差为特征量的不同调制数调相信号的分类算法，研究了以小波变换产生的阶梯波为特征量的不同调制数调频

2、信号的分类算法和调频调相信号之间的分类算法，最后利用这些算法对其分类器进行了设计，通过MATLAB仿真证明，所设计的分类器，在低信噪比下对低轨卫星移动通信中常见的调制信号有较好的分类效果。关键词低轨卫星分类器调制样式MATLAB中图法分类号TN927．23；文献标志码A近年来，数字调制信号的分类识别成为了卫星行信号的处理，小波母函数采用Haar，假设有信移动通信领域的一个重要研究课题。随着卫星通号p(t)，其Haar小波变换的连续形式位：信技术的不断发展，数字调制方式不断增多，信号佃(0，)1JfTd￡_㈨dt)样式也越来越多样化，

3、而且往往在许多军事行动中—都需要实时地侦测通信信号的活动情况，更全面地(1)掌握我们周围的电磁环境，进而获取情报，进行电式(1)中，a为小波函数的尺度。将式(1)时间分量子侦查与对抗，从这个角度看，侦获敌方信号显得离散化，得到Haar小波变换的离散形式为：越来越为重要，但是如果我们不能对各种信号调制1：m=n峙样式进行分类识别，侦获的敌方信号也就毫无用DH胛‘老(∑p(m卜p(m))处。信号调制样式的分类识别有助于我们选取最(2)佳干扰样式抑制敌方干扰和通信，达到电子对抗的通过上面的分析，可以提取出数字调制信号在目的。小波变换后的幅

4、度、频率和相位的特征，为下一步本文主要研究低信噪比环境下卫星移动通信调制识别的实现打下基础。中常见的数字调制方式¨识别分类，如2FSK、1．1不同载频数调频信号之间的识别．4FSK、BPSK和QPSK等，并对其分类器进行设计和调频信号的小波变换系数幅度：仿真。Tf,k(an)(3)1分类识别算法,2目前信号处理方法有很多，考虑到小波变换信号处理的强大功能，本文采用小波分析的方法来进(一1)T+詈

5、介：李坤，男，硕士，研究方向：卫星通信。个码元时间长度。在n=(i+1)时，如果信号的3724科学技术与工程lO卷频率发生变化，那么此时的调频信号的小波变换系∈[·】。(7)数幅度为：式(7)中，M是信号的调制数；Or是第i+1个码元和第i个码元的载波的相位差。2㈥22FSK和4FSK的小波变换的波形分别如图1、图2所示，其中图1(a)为未加入噪声的波形图，图1(b)为信噪比为5dB时的波形图。从图中可以看出：调频信号的Haar小波变换系数幅度I(0，n)I为多阶梯波形式。在单尺度下的数字调频信号的小波变换系数幅度随着信号载频的变化

6、而变化，反图3无噪声情况F的小波变换(纵轴为的幅度，横轴为点数)映为小波系数幅度阶梯层数与数字调频信号的调制载频层数有关，也就是说与进制数有关，阶梯层无噪声情况下的2BPSK和QPSK小波变换后数等于进制数。因此，我们可以提取小波系数幅度的波形分别如图3(a)、(b)所示。从图中可以看阶梯层数来实现不同载频数的调频信号之间的出，不同调制数的调相信号小波变换后的波形图是识别。在一个直流电平上产生一些明显的峰值。对于不同调制数的调相信号的识别也可以利用小波分析的方法来实现。由于不同调制数调相信号的Haar小波变换模值呈现不同的结果，如果

7、0的值选的足够小，这时将会在较低的直流电平上产生一些明显的峰值。这些峰值幅度随着调制数的不同而呈现不同的种类，并与M一1的数值相同。因此，理论上图12FSK信号的小波变换可以采用尖峰的种类数来识别不同调制数的调相(纵轴为归一化的幅度，横轴为点数)信号。但是这里存在一个问题，如果信噪比非常低的话，小波变换后的尖峰值就不那么明显了，因此直接拿峰尖值进行识别是不合适的或者说是不精确的。我们这里引入一个新的量来作为识别的特征参数，即相邻码元间的相位差：△=(t+)一(t)(8)利用△的类别数就可以对不同调制数调相信号进行识别。图24FSK信

8、号的小波变换BPSK和QeSK信号经小波变换后，相邻码元相(纵轴为归一化的幅度，横轴为点数)位差的波形如图4、图5所示，从图中可以看出，不1．2不同调制数调相信号之间的识别同调制数的调相信号的相邻码元间的相位差为层调相信号的小波变换系