摘 要： 提出了一種在多徑" title="多徑">多徑衰落信道" title="衰落信道">衰落信道下基于陣列接收的盲均衡調(diào)制識別" title="調(diào)制識別">調(diào)制識別算法。該方法采用多天線接收的結(jié)構(gòu)，把各陣元" title="陣元">陣元接收到的信號進行選擇性聯(lián)合（Selection Combiner）處理，再利用自適應盲均衡算法的代價函數(shù)作為識別特征進行信號識別。仿真表明，該方法在較高信噪比" title="信噪比">信噪比時可以識別多徑信道下的MQAM信號。
關(guān)鍵詞： 調(diào)制識別 選擇性聯(lián)合 盲均衡 MQAM
調(diào)制識別作為信號檢測和解調(diào)的中間步驟，一直在各種軍事、民事應用中扮演著重要角色，如軟件無線電、頻譜監(jiān)測、電子對抗等。調(diào)制識別在過去的幾十年中得到了飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出許多新理論和新的研究方法。然而，大多數(shù)研究都假設(shè)在比較理想的信道（加性高斯信道）下進行信號識別。在實際應用中，信號在傳輸過程通常要經(jīng)歷衰落，并且受到各種信號干擾。在非合作的環(huán)境中這種情況更為嚴重。因此研究在多徑衰落信道下的調(diào)制識別更為實用。
多徑衰落信道下的信號調(diào)制識別一直是個難題。近年來部分學者在該領(lǐng)域進行了較深入的研究。陳衛(wèi)東等人[1]提出了一組多徑累量不變量的分類特征，當指數(shù)衰減多徑信道的衰減參數(shù)α<0.7時可以有效區(qū)分BPSK、QPSK、8PSK信號，但是該特征不可識別MQAM信號。Barbarossa[2]利用信號經(jīng)過恒模算法CMA（Constant Modulus Algorithm）＋字符匹配算法AMA（Alphabet-Matched Algorithms）盲均衡后的高階累積量作為分類特征，對頻率選擇性多徑衰落信道下的MPSK和MQAM信號進行識別，但是計算量較大。Octavia[3]提出了多天線接收處理技術(shù)，利用信號的循環(huán)累積量作為分類特征，對平坦衰落信道下的MPSK和MQAM信號進行識別。但是該方法計算循環(huán)累積量的難度較大。
綜合并改進上述算法，本文采用了一種較為簡單的方案，避免了計算繁瑣的高階統(tǒng)計量。首先采用陣列接收的結(jié)構(gòu)，把各陣元接收到的信號進行選擇性聯(lián)合（Selection Combiner）處理[4]；再利用CMA+AMA自適應盲均衡算法的代價函數(shù)作為MQAM信號識別特征，當代價函數(shù)收斂時，將具有最小代價函數(shù)值的均衡器所對應的信號判為識別結(jié)果。
1 陣列接收的信號模型
假設(shè)信號的載波和定時恢復已經(jīng)完成，經(jīng)過多徑以及高斯信道后，在單個接收端的接收信號表示為[4]：
＝＝＝
這里假設(shè)各個陣元接收信號的衰減幅度和相位是相互獨立的，并且每個陣元的噪聲都具有相同的功率。為了對多個陣元輸出的信號進行處理，采用一種選擇性聯(lián)合的處理技術(shù)。選擇性聯(lián)合處理技術(shù)就是對L個輸入信號進行自動選擇，輸出始終為信噪比最大的那個信號，用公式描述即為：
＝＝＝＝
ηl表示第l個陣元信號的信噪比?？紤]到每個陣元的噪聲都具有相同的功率，信噪比最大意味著信號加噪聲的功率也是最大的。
2 盲均衡算法
2.1 CMA+AMA雙模式均衡
常模算法（CMA）原本是為具有恒包絡(luò)的信號設(shè)計的，但是它對于狀態(tài)數(shù)較小的QAM信號也可以有效均衡，具有較好的全局收斂特性。但是當QAM信號狀態(tài)數(shù)增加，或者信噪比降低時，CMA的性能急劇下降。而字符匹配算法（AMA）利用了星座圖的形狀信息，是一種半盲的均衡算法，它具有較好的局部收斂特性，精度高，但是需要適當?shù)某跏紬l件。因此，提出了綜合兩者特點的雙模式均衡策略：即采用CMA后,利用CMA的結(jié)果初始化AMA，使AMA準確收斂。
2.2 特征提取
常模算法（CMA）的代價函數(shù)[5]為:
＝＝
當均衡效果好時，均衡器輸出y(n)將靠近其中一個星座圖的星座點，這時AMA的代價函數(shù)近似為0，達到最小。因此可以提取AMA代價函數(shù)的值作為調(diào)制識別的特征。
3 識別方案
識別方案包括兩部分：選擇性聯(lián)合和盲均衡。首先，L個接收信號通過選擇性聯(lián)合處理模塊，找出信噪比最高的一個信號；然后利用CMA算法初始化AMA均衡器，代價函數(shù)最小時所對應的信號即為識別的結(jié)果。算法流程圖如圖1所示。
4 仿真試驗
4.1仿真參數(shù)設(shè)置
假設(shè)歸一化碼元速率為1，歸一化采樣頻率為4，碼元個數(shù)為3 000，信噪比范圍0～30dB；每個信噪比條件下對每個待識別信號進行50次蒙特卡羅仿真，陣元個數(shù)取為2，待識別的信號為16QAM、64QAM、256QAM。N條路徑的情況下，接收的信號可以表示成[6]：
?。剑?BR> 為了簡化仿真模型，做如下假設(shè)：
?。?）信道中有三條路徑，包括一條沒有衰落的LOS（Line of Sight）視距分量路徑和兩條具有瑞利分量的路徑；
（2）信道的瑞利衰落僅影響發(fā)送信號的幅度，不影響瞬時相位；
（3）在一塊數(shù)據(jù)內(nèi)各多徑分量的衰減幅度是常數(shù)（慢衰落）；
（4）不同的陣元信道模型相同，只是衰減的幅度和延遲相互獨立。
則第i個陣元接收信號可以寫為:
＝＝＝
4.2 仿真結(jié)果
圖2表示只含一條視距分量路徑和一條瑞利分量路徑的衰落信道（萊斯衰落）的識別率測試結(jié)果，其仿真參數(shù)設(shè)置為：
＝＝
本文針對多徑衰落信道下的MQAM信號的調(diào)制識別問題進行了研究，利用陣列接收結(jié)構(gòu)以及盲均衡的代價函數(shù)作為識別特征，設(shè)計了一套多徑衰落信道下的MQAM信號的調(diào)試識別方案。仿真表明，該方案實現(xiàn)簡單，但是需要在較高的信噪比條件下（SNR>30）才能有效識別MQAM信號（識別率大于80%）。
參考文獻
1 陳衛(wèi)東，楊紹全.多徑信道下MPSK信號的調(diào)制識別算法[J].通信學報，2002;23（6）:14～21
2 Barbarossa S,Swami A,Sadler B et al.Classification of digital constellations under unknown multipath propagation conditions [J]. In Proc.SPIE, 2000;4045:175~185
3 Dobre O A,Abdi A,Bar-Ness Y et al.Su.Selection combining for modulation recognition in fading channels. Proc. IEEE MILCOM 2005, Atlantic City, NJ, US
4 Stuber G L. Principles of mobile communication. 2nded.,Boston,MA:Kluwer,2001
5 Johnson C R, Jr. Blind equalization using the constant modulus criterion:a review. Proc. IEEE Trans.Comms.,1998;(10): 1927～1950
6 William H.Tranter等著，肖明波譯. 通信系統(tǒng)仿真原理與無線應用.北京：機械工業(yè)出版社，2005