【導(dǎo)讀】與本研究成果相關(guān)的所有人所做出的任何貢獻(xiàn)均已在論文（設(shè)計）中作了明確。的說明并表示了謝意。本人授權(quán)許昌學(xué)院可以將畢業(yè)論文（設(shè)計）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)。據(jù)庫進(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）。期的仿真結(jié)果，從而作為信號頻域識別的理論依據(jù)。另外，本文實(shí)際上還對現(xiàn)實(shí)中用FFT

　　

【正文】 2FSK信號的功率譜圖 結(jié)果分析： 通過以上的參數(shù)設(shè)置，再結(jié)合得到的功率譜圖分析如下：由于在 MFSK Modulator Baseband（基帶 MFSK調(diào)制器）中設(shè)置的兩載波的頻率差為 20Hz，從上圖 43中我們可以看到在 10和 10Hz處 都 有沖擊脈沖。 21 同樣，接下來我們建立 2PSK功率譜的仿真模型，其 仿真模型的建立 與 2FSK仿真模塊相似，其主要 區(qū)別是將中間的 2FSK基帶調(diào)制器換成 2PSK基帶調(diào)制器，其仿真模型如下圖44所示 。 圖 44 2PSK 調(diào)制系統(tǒng)功率譜 框圖 上圖 中 三個模塊 的參數(shù)設(shè)置，第一個和第三個模塊即 Random Integer Generator（隨機(jī)序列發(fā)生器 ） 和 Spectrum scope（頻譜示波器）的參數(shù)設(shè)置與圖 41 中的相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置完全相同，見表 41 和 43。而 BPSK Modulator Baseband（基帶 2PSK 調(diào)制器）的參數(shù)設(shè)置如下表 44 所示 。 表 44 BPSK Modulator Baseband（基帶 2PSK 調(diào)制器） 參數(shù)名稱 參數(shù)值 Phase offset（相位差） 0 Samples per symbol（每符號采樣數(shù)） 10 通過對模塊的各個參數(shù)設(shè)置，然后在 Simulink 里執(zhí)行運(yùn)行命令，就可以得到最后的功率譜仿真圖，如下圖 45 所示 。 圖 45 2PSK 信號的功率譜圖 22 結(jié)果分析： 對上圖 45 的結(jié)果進(jìn)行 研究 分析， 我們 發(fā)現(xiàn)上圖 中 的 仿真 結(jié)果完全符合 2PSK 信號理論上的 功率譜密度 。 最后，我們來建立 2ASK 信號功率譜密度的仿真模型，如下圖 46 所示 。 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 發(fā)生器 ） 是 信號源 ， 用來產(chǎn)生速率為 250bps的二進(jìn)制信號 ； 由于基帶信號與調(diào)制輸出信號的采樣頻率不同 ， 故用 Rate Transition（ 速率變換模塊 ）加以匹配； 再經(jīng)過 DSB AM Modulator Passband（通帶調(diào)幅器）形成 2ASK調(diào)制信號， 加一個 Mux（合路器）， 然后通過 頻譜示波器觀察 到基帶信號和 二進(jìn)制振幅調(diào)制信號的功率譜圖。 表 45 是 Bernoulli Binary Generator（ 二進(jìn)制伯努力信號發(fā)生器 ）的參數(shù)設(shè)置，表 46是 Rate Transition（ 速率變換器 ）的參數(shù)設(shè)置，表 47 是 DSB AM Modulator Passband（通帶調(diào)幅器）的參數(shù)設(shè)置，表 48 是 Spectrum scope（頻譜示波器）的參數(shù)設(shè)置。通過對各個模塊 的 參數(shù) 進(jìn)行 設(shè)置，并進(jìn)行運(yùn)行仿真，就可以得到 2ASK 信號的功率譜圖，如圖 47 所示。 表 45 Bernoulli Binary Generator（ 二進(jìn)制伯努力信號發(fā)生器 ） 參數(shù)名稱 參數(shù)值 Probability of a zero（ 0 的概率） Initial seed（ 初始 化 種子 ） 61 Sample time（采樣時間） 1/250 表 46 Rate Transition（ 速率變換器 ） 參數(shù)名稱 參數(shù)值 Initial condition（初始化情況） 0 Output sample time（輸出口采樣時間） 1/10000 23 表 47 DSB AM Modulator Passband（通帶振幅調(diào)制 器） 參數(shù)名稱 參數(shù)值 Input signal offset（輸入信號差） 0 Carry frequency（載波頻率） 1000 Initial phase（初始相位） 0 表 48 Spectrum scope（頻 譜示波器） 參數(shù)名稱 參數(shù)設(shè)置 Buffer size（緩沖量） 4096 Buffer overlap（重疊緩沖量） 2048 FFT length（快速傅里葉變換長度） 4096 Number of spectral averages（平均頻譜數(shù)） 500 Frequency range（頻率范圍） [Fs/2…Fs/2] Minimum Ylimit（最小 Y 值） 40 Maximum Ylimit（最大 Y 值） 20 Window type（窗口類型） Hann（漢明） Window sampling（窗口采樣法） Periodic（定期的） Frequency units（頻譜單位） Hz（赫茲） 最后依照上面對各個模塊的參數(shù)設(shè)置，在 Simulink 里進(jìn)行運(yùn)行仿真，從而得到最后的功率譜密度仿真 結(jié)果，如下圖 47 所示 。 圖 47 2ASK 信號的功率譜圖 24 結(jié)果分析： 由于圖 46 建立的是 基帶和 通帶 2ASK 信號功率譜圖，綠線所畫的為 2ASK 基帶信號的功率譜密度 ， 從圖中我們可以發(fā)現(xiàn) 有一個明顯的沖擊脈沖；而圖中黑線所畫的 是 頻帶2ASK 信號的功率譜 密度 圖 ，其 是在基帶信號頻譜的基礎(chǔ)上分別左右平移，并且在 左右兩邊的 載波處 各 有 一個 沖擊脈沖， 圖中畫出的是雙邊帶的功率譜密度圖。因此 實(shí)驗仿真結(jié)果與理論相符合。 最后，我們對比圖 43， 圖 45 和圖 47 可以觀察到很明顯的功率譜 差別，因此將功率譜密度做為三種信號 識別所提取的 特征參數(shù)的理論依據(jù)成立。 然而在現(xiàn)實(shí)中我們知道這樣一個識別過程是 在 先驗知識較少的情況進(jìn)行判斷的，因而通常對接收到的信號進(jìn)行 FFT 變換，從而提取信號的功率譜 ，然后 進(jìn)行 識別 判斷。 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。接下來我們對 FFT提取功率譜的方法進(jìn)行具體論述，并給出仿真結(jié)果。 FFT 提取功率譜密度的仿真 在現(xiàn)實(shí)生活中，我 們通常利用 FFT（快速傅里葉變換）的方法 來提取功率譜密度這一特征參數(shù)。 首先，我們簡單介紹一下傅里葉變換，傅里葉變換是一種將信號從時域變換到頻域的變換形式，在信號處理領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。由于我們希望能夠在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)信號的頻譜分析，因此信號的頻域必須是離散的，而且應(yīng)該是有 限長的。但傅里葉變換只能處理連續(xù)信號，所以這時候離散傅里葉變換 (DFT)就應(yīng)運(yùn)而生了。而快速傅里葉變換 (FFT)的提出使 DFT 的實(shí)現(xiàn)更為接近實(shí)時?？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。 由于 傅里葉變換完成了信號從時域到頻域的轉(zhuǎn)換， 因此，對于空間中我們接收到的信號直接進(jìn)行 快速 傅里葉變換就可以得到其功率譜的特征， 而不需要對所接收的信號有具體的了解，這一點(diǎn)正好符合數(shù)字調(diào)制信號識別是在先驗知識較少的情況下進(jìn)行的要求。因此，用 FFT 提取 功率譜密度的方法在調(diào)制識別領(lǐng)域廣泛應(yīng)用也是顯而易見的。 通過對 FFT 算法以及三種數(shù)字調(diào)制信號分析，我們利 用 M 文件編程 （具體程序見附錄） 得到用 FFT 方法提取的功率譜密度的仿真結(jié)果，用 FFT 方法提取三種數(shù)字調(diào)制信號功率譜密度的仿真圖，如下圖 48,49,410 所示 。 25 0 200 400 600 800 1000012345678Fr e q u e n c y ( H z ) 圖 48 2ASK 信號的功率譜圖 0 200 400 600 800 1000012345Fr e q u e n c y ( H z ) 圖 49 2FSK 信號的功率譜圖 0 200 400 600 800 1000012345Fr e q u e n c y ( H z ) 圖 410 2PSK 信號的功率譜圖 結(jié)果分析： 對上面三個圖進(jìn)行分析，可以觀察到比較明顯的 差別?；鶐盘柕闹行念l率為 500Hz，經(jīng)過振幅調(diào)制后 2ASK 信號的頻譜在基帶信號頻譜的基礎(chǔ)上分別左右平移，并且在載波頻 26 率處有沖擊分量；經(jīng)過移頻鍵控后， 2FSK 信號的頻譜關(guān)于中心頻率對稱，并且是雙峰，而 且 在載波頻率處有沖擊分量；經(jīng)過移相鍵控后， 2PSK 信號的頻譜關(guān)于中心頻率對稱，并且在 載波 處無沖擊 分量。有無沖擊分 量以及沖擊分量的個數(shù)在仿真圖中可以非常明顯的看到。 因此，現(xiàn)實(shí)中用 FFT 提取功率譜密度的方法仿真依據(jù)充分，而且其實(shí)用性強(qiáng)，特別適合于像數(shù)字 信號 調(diào)制識別這種先驗知識較少的情況下，進(jìn)行功率譜密度的提取及分析。 特征參數(shù)提取成功之后，就完成了數(shù)字調(diào)制信號調(diào)制樣式識別的一大部分內(nèi)容，接下來就是對功率譜密度設(shè)置相應(yīng)的判決準(zhǔn)則， 而在此我們設(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，通過上面的分析，我們知道通過這一判決準(zhǔn)則可以輕而易舉的將三種數(shù)字調(diào)制信號區(qū)分開來。這樣就完成了整個識別過程。 通過以上對 FFT 算法及仿真結(jié)果的分析，我們知道現(xiàn)實(shí)中采用 FFT 方法來提取信號功率譜密度的方法是可行的。但現(xiàn)實(shí)中利用 FFT 方法 獲得功率譜密度的 手段 方法技巧 更為先進(jìn)，有待我們更近一步的了解和學(xué)習(xí)。 本章小結(jié) 本章主要介紹了關(guān)于三種基本數(shù)字調(diào)制信號的識別 模型 ， 識別流程以及識別方法， 并介紹 了時域和頻域兩種識別方法，時域的識別方法從包絡(luò)的變化和瞬時頻率的變化出發(fā)，以包絡(luò)的變化幅度和瞬時頻率的變化特征為識別判斷的標(biāo)準(zhǔn)，而頻域的識別方法以功率譜密度為特征參數(shù)出發(fā)，以三種數(shù)字調(diào)制信號的功率譜密度中是否有沖擊尖峰以及沖擊尖峰的數(shù)目作 為識別判斷的標(biāo)準(zhǔn)，而本章重點(diǎn)對功率譜密度 用 Simulink建模的方法 進(jìn)行了 仿真 ，以作為把功率譜密度作為頻域特征參數(shù)識別的理論 依據(jù)。 并且在這一理論依據(jù)成立的前提下，對現(xiàn)實(shí)中采用 FFT 方法 提取功率譜密度的方法進(jìn)行了仿真，從而作為現(xiàn)實(shí)中采用 FFT方法 提取功率譜密度 的依據(jù)。 27 5 結(jié)論 本文對三種基本數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行了研究，并主要進(jìn)行了識別方面的理論研究。數(shù)字調(diào)制信號的基礎(chǔ)理論知識是進(jìn)行識別判斷的前提和基礎(chǔ)。因此，本論文在第三章重點(diǎn)介紹了三種數(shù)字調(diào)制信號的調(diào)制過程，調(diào)制表達(dá)式，功率譜密度等方面 的基礎(chǔ)知識，并用 Matlab仿真出了這三種數(shù)字調(diào)制信號調(diào)制過程中各信號的波形。對三種數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行識別是本文研究的另外一個重點(diǎn)。因此，本文重點(diǎn)研究了用 功率譜密度作為特征參數(shù)對三種數(shù)字調(diào)制信號進(jìn)行識別，并且對時域的 識別方法進(jìn)行了簡單介紹。 然而在實(shí)際的 調(diào)制樣式識別的應(yīng)用中， 對空間 中 我們所接 收 的信號通常是一無所知，因此， 通常要對一個待識別的信號提取幾個特征參數(shù)， 每一個特征參數(shù)提取之后通過識別判斷，得到的通常是一類具有此共同特征的調(diào)制信號。然后 在這一類調(diào)制信號的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行特征參數(shù)的提取，接著進(jìn)行識別，這樣通過 不斷的提取特征參數(shù)，不斷的識別判斷，從而最終得到此信號的調(diào)制類型。 本文由于作者 水平和時間 有限，僅對三種基本的數(shù)字調(diào)制信號的仿真及識別進(jìn)行了研究， 而且對于信號的預(yù)處理部分未做詳細(xì)具體的 過程 說明， 然而在實(shí)際的通信系統(tǒng)會出現(xiàn)各種各樣的調(diào)制信號，包括模擬信號以及其他一些很復(fù)雜的現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制信號。因此，還有待我們?nèi)プ龈钜徊降难芯?。而本文只是識別研究領(lǐng)域的一小部分。 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 [M].國防工業(yè)出版社 , [7] 姚亞峰 ,黃載操 .通信信號調(diào)制識別技術(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)字通信信號自動調(diào)制識別的譜相關(guān)方法 [J].南京理工大學(xué)學(xué)報 , [10] 尚俊娜 ,趙知勁 .幾種信號調(diào)制樣式識別的分析與比較 [J].杭州電子工業(yè)學(xué)院報 , [11] 胡延平 ,李廣森 ,李綱等 .利用參數(shù)統(tǒng)計方法自動識別數(shù)字調(diào)制信號 [J].通信學(xué)報 , [12] 范海波 ,楊志俊 ,曹志剛 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