【正文】 號(hào) 調(diào)制識(shí)別這種先驗(yàn)知識(shí)較少的情況下，進(jìn)行功率譜密度的提取及分析。數(shù)字調(diào)制信號(hào)的基礎(chǔ)理論知識(shí)是進(jìn)行識(shí)別判斷的前提和基礎(chǔ)。而本文只是識(shí)別研究領(lǐng)域的一小部分。對(duì)三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)進(jìn)行識(shí)別是本文研究的另外一個(gè)重點(diǎn)。這樣就完成了整個(gè)識(shí)別過(guò)程。 由于 傅里葉變換完成了信號(hào)從時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換， 因此，對(duì)于空間中我們接收到的信號(hào)直接進(jìn)行 快速 傅里葉變換就可以得到其功率譜的特征， 而不需要對(duì)所接收的信號(hào)有具體的了解，這一點(diǎn)正好符合數(shù)字調(diào)制信號(hào)識(shí)別是在先驗(yàn)知識(shí)較少的情況下進(jìn)行的要求。 因此， 在 提取功率譜密度 這一理論依據(jù)成立的基礎(chǔ)上，我們 可以 對(duì)現(xiàn)實(shí)中用 FFT 提取功率譜密度的方法 進(jìn)行仿真， 從而更加確認(rèn)和證實(shí) FFT 提取功率譜密度這一方法在現(xiàn)實(shí)中的的實(shí)用性和有效性。 圖 46 2ASK 調(diào)制系統(tǒng)功率譜框圖 上圖 46是二進(jìn)制振幅調(diào)制系統(tǒng)功率譜框圖，框圖中 Bernoulli Binary Generator（ 二進(jìn)制伯努力 信號(hào) 發(fā)生器 ） 是 信號(hào)源 ， 用來(lái)產(chǎn)生速率為 250bps的二進(jìn)制信號(hào) ； 由于基帶信號(hào)與調(diào)制輸出信號(hào)的采樣頻率不同 ， 故用 Rate Transition（ 速率變換模塊 ）加以匹配； 再經(jīng)過(guò) DSB AM Modulator Passband（通帶調(diào)幅器）形成 2ASK調(diào)制信號(hào)， 加一個(gè) Mux（合路器）， 然后通過(guò) 頻譜示波器觀察 到基帶信號(hào)和 二進(jìn)制振幅調(diào)制信號(hào)的功率譜圖。通過(guò)對(duì) 以上這三個(gè) 模塊 的 參數(shù) 進(jìn)行具體 設(shè)置，并進(jìn)行運(yùn)行仿真，就可以得到 2FSK 信號(hào)的功率譜 密度的仿真 圖，如圖 43 所示 。因此，現(xiàn)實(shí)中我們可以通過(guò) 利用 FFT 提取功率譜密度作為特征參數(shù)來(lái)區(qū)分這三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)。因此，最后我們把所提取的特征參數(shù)功率譜中是否有沖擊脈沖以及沖擊脈沖的個(gè)數(shù)作為識(shí)別判斷的標(biāo)準(zhǔn)。 特征參數(shù)的提取是識(shí)別的重點(diǎn)，因此，本 論 文在 小節(jié) 對(duì)三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)特征參數(shù)的提取 方法及過(guò)程 做了詳細(xì)說(shuō)明。 通過(guò)信號(hào)的載頻提取和頻譜估計(jì)技術(shù)可以 提取合適的信號(hào)幀以及選擇 適合 的信號(hào)幀長(zhǎng)度，而通過(guò)濾波技術(shù)，根據(jù)所提取的信號(hào)幀 ，選擇合適的濾波器，就可以去除所提取信號(hào)幀中的噪聲。 16 4 數(shù)字調(diào)制信 號(hào)調(diào)制樣式的識(shí)別 調(diào)制樣式識(shí)別模塊的建立 以上我們介紹了三種基本的數(shù)字 信號(hào) 調(diào)制過(guò)程的 基本方法，原理框圖 等理論知識(shí)及他們各自的 功率 譜特征，這些東西是我們進(jìn)行數(shù)字 調(diào)制 信號(hào)調(diào)制樣式識(shí)別的 理論和實(shí)踐 基礎(chǔ)。 2ASK 信號(hào)的頻帶寬度是基帶脈沖帶寬 sB 的兩倍。 (a) （ b） 圖 36 2PSK 信號(hào)的調(diào)制原理圖 通過(guò)對(duì)二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)的原理框圖進(jìn)行分析，利用 MATLAB 軟件仿真可以得到二進(jìn)制序列信號(hào)，兩個(gè)載波信號(hào)以及 2PSK 信號(hào)的波形如下圖 37 所示 。 振蕩器 1 1f 振蕩器 2 2f 反相器 相加器 選通開(kāi)關(guān) 選通開(kāi)關(guān) 2 ()FSKet 10 0 100 200 300 400 500 600 700 800202binary signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202carrier0 signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202carrier1 signal0 100 200 300 400 500 600 700 800202fsk signal 圖 35 二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的時(shí)間波形 結(jié)果分析： 通過(guò)對(duì) 2FSK 信號(hào)的理論分析，可以知道， 圖 35 仿真出來(lái)的 2FSK 調(diào)制信號(hào)完全正確，符合理論研究。二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)可以看成是兩個(gè)不同載波的二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的疊加。接下來(lái)本文 將 以二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)為例分別介紹二進(jìn)制振幅鍵控（ 2ASK）、二進(jìn)制移頻鍵控（ 2FSK）和二進(jìn)制移相鍵控（ 2PSK）。 6 3 數(shù)字調(diào)制信號(hào)的理論及仿真 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號(hào)能夠在信道中傳輸，要求 傳輸?shù)?信道具有低通的傳輸特性。建立正確的數(shù)學(xué)模型之后，就要進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)置，仿真參數(shù)設(shè)置是 Simulink 仿真過(guò)程中重要的一環(huán)， 然而正是由于 Simulink 的靈活性，使其仿真參數(shù)的設(shè)置成為其仿真過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)， 它直接影響仿真所用的時(shí)間以及仿真的結(jié)果。由于 Simulink 可以很方便地 創(chuàng)建 一個(gè)完整的模型，評(píng)估不同 的 算法和結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證系統(tǒng)性能，因此 Simulink 還可以與Matlab 中的 DSP 工具箱、信號(hào)處理工具箱以及通信 工具箱等聯(lián)合使用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟硬件的接口，從而成為實(shí)用的控制軟件。 M 文件可以通過(guò)任何純文本編輯器進(jìn)行編輯。 MATLAB 使得人們擺脫了常規(guī)計(jì)算機(jī)編程的繁瑣，讓人們能夠大部分精力 投入到研究問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模上。然而特征參數(shù)的提取 是 數(shù)字調(diào)制樣式 識(shí)別系統(tǒng)的 核心。這種人工參與 的方法，判斷的結(jié)果包含了人的主觀因素 ， 因此 會(huì)因人而異， 而且 能夠識(shí)別的調(diào)制類型也有限。因此通信信號(hào)調(diào)制樣式的識(shí)別尤其是 在數(shù)字通信高度發(fā)展及應(yīng)用的今天 ，其 在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中具有重要的戰(zhàn)術(shù) 和 技術(shù)意義。因此，采用仿真實(shí)驗(yàn)的方法既加深了對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)、專業(yè)知識(shí)的理解，又提高了學(xué)習(xí)效率。數(shù)字通信系統(tǒng)按照調(diào)制方式分類，可以分為數(shù)字基帶傳輸和數(shù)字頻帶傳輸。然而，并不是所有學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)和從事研究與開(kāi)發(fā)工作的工程技術(shù)人員都能夠都能擁有與科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)程相應(yīng)的儀器設(shè)備。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，以及用戶對(duì)信息傳輸要求的不斷 提高，通信信號(hào)的調(diào)制方式經(jīng)歷 了 由模擬到數(shù)字，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的發(fā)展過(guò)程。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編論文（設(shè)計(jì)）。 簽名： 年 月 日 授 權(quán) 聲 明 本人完全了解許昌學(xué)院有關(guān)保留 、使用本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，即：有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。為了充分利用信道容量，滿足用戶的不同需求，通信系統(tǒng)采用了不同的調(diào)制方式。此外，隨著信息科學(xué)的迅速發(fā)展，用于研發(fā)、測(cè)試 儀器的更新速度也同步加快；伴隨著科技含量的提高，這些儀器的價(jià)格越來(lái)越貴。 2 數(shù)字調(diào)制信號(hào)仿真和識(shí)別的目的及意義 數(shù)字通信在現(xiàn)代通信業(yè)務(wù)中有廣泛的應(yīng)用，與模擬通信相比，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信技術(shù)的發(fā)展要求，因此成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。每個(gè)仿真模型建立的過(guò)程，從構(gòu)思、建設(shè)到調(diào)試通過(guò)，直到最后得出結(jié)果，就是一次對(duì)專業(yè)知識(shí)、數(shù)理基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)知識(shí)的復(fù)習(xí)、鞏固、完善與 提高的過(guò)程。故而 可以制定相應(yīng)的偵察和反偵察策略。一般采取的方法是采用一系列不同調(diào)制方式的解調(diào)器，將接收的高頻信號(hào)變頻為中頻后，輸入各解調(diào)器，獲得可觀察或者可聽(tīng)的信號(hào)，再由操作員用耳機(jī)、示波器或頻譜儀分析解調(diào)結(jié)果，再結(jié)合時(shí)域波形、信號(hào)頻譜、信號(hào)平方譜、瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)頻率、和信號(hào)聲音等信息，人為地判定調(diào)制方式。調(diào)制樣式的識(shí)別模塊用來(lái)選擇和確定合適的判決規(guī)則，對(duì)信號(hào)進(jìn)行 調(diào)制樣式識(shí)別。對(duì)于具有任何一門高級(jí)語(yǔ)言基礎(chǔ)的人來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí) MATLAB 十分容易。 M 文件的擴(kuò)展名為 “.m”。它可以 5 使系統(tǒng)輸入變得非常容易 直觀，同時(shí) 也 可以 很 容易地改變信號(hào)的 輸入形式，而且對(duì)仿真算法、 仿真參數(shù)的選擇以及對(duì)輸出結(jié)果的處理上也更加靈活自由。 利用 MATLAB/Simulink 進(jìn)行動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真時(shí)，首先應(yīng)依據(jù)仿真對(duì)象 的 相關(guān)理論知識(shí)建立其數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型的建立是 對(duì)我們所學(xué)理論知識(shí)的抽象化，模型建立的正確恰當(dāng)與否直接關(guān)系到最后 的仿真結(jié)果。 本章小結(jié) 本章對(duì)數(shù)字調(diào)制信號(hào)仿真及識(shí)別工具 MATLAB 中的 M文件及 Simulink進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并說(shuō)明了它們的使用方法。基本的三種數(shù)字調(diào)制方式是：振幅鍵控（ ASK）、移頻鍵控（ FSK）和移相鍵控（ PSK）。 二進(jìn)制移頻鍵控（ 2FSK） 在二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，如果正弦載波的頻率隨 二進(jìn)制基帶信號(hào) 在 1f 和 2f 兩個(gè)頻率點(diǎn)間變化，則產(chǎn)生二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)（ 2FSK）。因此， 通過(guò)對(duì)二進(jìn)制移頻鍵控信號(hào)的原理框圖進(jìn)行分析， 依據(jù)其調(diào)制原理及表達(dá)式 編寫仿真程序， 并 利用 MATLAB 軟件 運(yùn)行程序 ，最后 可以得到二進(jìn)制序列信號(hào)，兩個(gè)載波信號(hào)以及 2FSK 調(diào)制 信號(hào)的 仿真 波形 圖 如下圖 35所示 。圖 (a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào)，圖 (b)是 采 用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生 2PSK 信號(hào)。連續(xù)譜取決于 s(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊譜，離散譜由載波分量決定。另外對(duì)功率譜密度主要從數(shù)學(xué)表達(dá)式以及推理過(guò)程方面進(jìn)行了具體介紹，并且給出了三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的帶寬。信號(hào)分離是指從所 接收的很寬范圍的眾多信號(hào)中分離出待識(shí)別的適當(dāng)長(zhǎng)的 信號(hào)幀，這里需要運(yùn)用信號(hào)的載頻提取、頻譜估計(jì)和濾波技術(shù)。 任何一個(gè)能反映信號(hào)特點(diǎn)的特征量都可以作為特征參數(shù)進(jìn)行提取，因此， 對(duì)于不同的調(diào)制信號(hào) 可以提取同一個(gè)特征參數(shù)，然后對(duì)所提取的特征參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析 ， 從而進(jìn)行識(shí)別，而 且 對(duì)于同一個(gè)調(diào)制信號(hào)也可以 多 提取幾個(gè)特征參數(shù)，對(duì)這幾個(gè)特征參數(shù)進(jìn)行 分析綜合 ，從而得到此調(diào)制信號(hào)的調(diào)制方式。 進(jìn)一步 從數(shù)學(xué)表達(dá)式及推理過(guò)程中 研究這三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的功率譜密度的本質(zhì)區(qū)別，我們可以得到以下結(jié)論：在二進(jìn)制基帶信號(hào) 1 符號(hào)和 0 符號(hào)等概率出現(xiàn)即 P=1/2 的情況下，我們發(fā)現(xiàn)，二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的功率譜由載頻 cf 處的連續(xù)譜和離散譜組成，其明 18 顯特征是離散譜在載頻 cf 處 會(huì)有沖擊脈沖；而二進(jìn)制頻移 鍵控信號(hào)的功率譜由兩個(gè)載頻分別為 1f 和 2f 處的連續(xù)譜和離散譜組成，這樣的話，其功率譜的離散譜在兩個(gè)載頻處分別都會(huì)有沖擊脈沖，也就是其功率譜密度中會(huì)有兩個(gè)沖擊脈沖；但對(duì)于二進(jìn)制移相鍵控信號(hào)，在 P=1/2 的情況，其功率譜只有連續(xù)譜構(gòu) 成，因此其功率譜密度中不會(huì)有沖擊脈沖。然后，我們簡(jiǎn)單介紹了 FFT 方法，并說(shuō)明了利用 FFT 來(lái)提取功率譜密度的可行性，而且通過(guò) M 文件編程，獲得 FFT 方法提取功率譜密度的仿真。表 43 是 Spectrum scope（頻譜示波器 ）的參 數(shù)設(shè)置。 最后，我們來(lái)建立 2ASK 信號(hào)功率譜密度的仿真模型，如下圖 46 所示 。 然而在現(xiàn)實(shí)中我們知道這樣一個(gè)識(shí)別過(guò)程是 在 先驗(yàn)知識(shí)較少的情況進(jìn)行判斷的，因而通常對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行 FFT 變換，從而提取信號(hào)的功率譜 ，然后 進(jìn)行 識(shí)別 判斷?？焖俑道锶~變換 是根據(jù)變換定義的運(yùn)算規(guī)律，及其中某些算法的特殊性，找出減少乘法和加法運(yùn)算次數(shù)的有效途 徑，實(shí)現(xiàn)原始變化的各種高效算法。 特征參數(shù)提取成功之后，就完成了數(shù)字調(diào)制信號(hào)調(diào)制樣式識(shí)別的一大部分內(nèi)容，接下來(lái)就是對(duì)功率譜密度設(shè)置相應(yīng)的判決準(zhǔn)則， 而在此我們?cè)O(shè)置的判決準(zhǔn)則是其功率譜中是否有沖擊脈沖以及沖擊脈沖的數(shù)目，通過(guò)上面的分析，我們知道通過(guò)這一判決準(zhǔn)則可以輕而易舉的將三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，本論文在第三章重點(diǎn)介紹了三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)的調(diào)制過(guò)程，調(diào)制表達(dá)式，功率譜密度等方面 的基礎(chǔ)知識(shí)，并用 Matlab仿真出了這三種數(shù)字調(diào)制信號(hào)調(diào)制過(guò)程中各信號(hào)的波形。 28 參考文獻(xiàn) [1] 張輝 ,曹麗娜 .現(xiàn)代通信原理與技術(shù) [M].西安電子科技大學(xué)出版社 , [2] 張瑾等 .基于 MATLAB 的通信系統(tǒng)仿真 [M].北京航空航天大學(xué)出版社 , [3] 邵玉斌 .Matlab/Simulink 通信系統(tǒng)建模與仿真 [M].清華大學(xué)出版社 , [4] 郭文斌 .通信原理 ——基于 MATLAB的計(jì)算機(jī)仿真 [M].北京郵電大學(xué)出版社 , [5] 鄧華 .MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解 [M].人民郵電出版社 , [6] 魏巍 .MATLAB 信息工程工具箱技術(shù)手冊(cè) [M].國(guó)防工業(yè)出版社 , [7] 姚亞峰 ,黃載操 .通信信號(hào)調(diào)制識(shí)別技術(shù) [J].通信技術(shù) , [8] 李建新 ,劉乃安 ,劉繼平 .現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真 ——Matlab通信工具箱 [M].西安電子科技大學(xué)出版社 , [9] 呂杰 ,張勝付 .數(shù)字通信信號(hào)自動(dòng)調(diào)制識(shí)別的譜相關(guān)方法 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