【正文】 一種十分常用的識(shí)別方法。經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐研究，可以發(fā)現(xiàn)二階統(tǒng)計(jì)量對(duì)加性噪聲比較敏感，導(dǎo)致其在對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理 的過(guò)程中存在一定的局限性，通常只能用于解決加性白噪聲環(huán)境下的信號(hào)處理問(wèn)題。本章主要為后續(xù)的數(shù)字信號(hào)調(diào)制識(shí)別問(wèn)題的研究打下基礎(chǔ)。然后詳細(xì)介紹了信號(hào)的正交變換 (Hilbert)理論和快速傅里葉變換 (FFT)算法。該方法利用了功率譜特性，減少了噪聲的影響，因此在低信噪比下也能獲得較高的估計(jì)精度。 該方法只有在高信噪比時(shí)，才能準(zhǔn)確地估計(jì)出碼元速率，但它是一種適用于各種數(shù)字調(diào)制信 號(hào)的碼元速率估計(jì)法。令 )(nlcd 序列的最小值為 cdml ，計(jì)算序列： dc d mcdl Nnllr ou ndnm ??????????? ,2,1)( (231) 姓名：畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 其中， ???round 表示取最近的整數(shù)。 然后，計(jì)算 )(npL 序列的均值 pm ，并以 pm2 為判決門限，對(duì) )(npL 序列進(jìn)行判決，得到階躍位置序列 )(nl 為： ? ??? pL mipinl 2)()( ?? (230) 把階躍帶的 中心當(dāng)作符號(hào)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，我們能得到符號(hào)位置轉(zhuǎn)換序列 )(nlc 。 (l) 過(guò)零檢測(cè)估計(jì)法： 對(duì)于各種數(shù)字調(diào)制類型，都可以得到其承載數(shù)字信息的幅度調(diào)制波形 )(np 。上式中 )(kS 為實(shí)信號(hào) )(ks 的離散傅立葉變換。提高過(guò)零點(diǎn) 載頻估計(jì)法精度的方法是只考慮非弱信號(hào)段的過(guò)零點(diǎn)，這種基于非弱信號(hào)段過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)原理的載頻估計(jì)方法與一般的過(guò)零點(diǎn)載頻估計(jì)方法相比其精度將大大提高，尤其是在低信噪比下的精度有比較大的改善。定義 ?? )(ia 的過(guò)零差序列 )(iy 為： 1,2,1)()1()( ???????? ZMiiaiaiy (224) 對(duì)于噪聲中的單頻信號(hào)，兩個(gè)零點(diǎn)之間的距離為： )()( ifiyc ???? (225) )(i? 服從零均值分布。零點(diǎn)的位置可以用線性差值公式計(jì)算： ?????? ???? )1()( )(1)(iiiis nsnsnsnfia (223) 由檢測(cè)到的零點(diǎn)的時(shí)刻組成過(guò)零序列 ? ?ZMiia ,2,1),( ???? 。下面分別介紹常用的載波頻率估計(jì)和碼元速率估計(jì)方法。 參數(shù)估計(jì)是非協(xié)作通信中信號(hào)處理的重要組成部分，是信號(hào)調(diào)制識(shí)別的基礎(chǔ)，參數(shù)估計(jì)的精度會(huì)直接影響到調(diào)制識(shí)別的可靠性和準(zhǔn)確性。求取長(zhǎng)度為 N 的序列的 DFT 時(shí)，若采用 FFT 進(jìn)行運(yùn)算，則完成全部 N 點(diǎn)的運(yùn)算一共需要 ? ? NN 2log2 次復(fù)數(shù)乘法和 NN 2log 次復(fù)數(shù)加法。本文主要討論按時(shí)間抽取的FFT 算法。因此，求 N 點(diǎn) )(kX 需要 N2 次復(fù)數(shù)乘法和 )1( ?NN 次復(fù)數(shù)加姓名：畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 法，顯然，隨著序列長(zhǎng)度 N 的不斷增加，計(jì)算 )(kX 所需的計(jì)算量將十分驚人。 設(shè) )(nx 是長(zhǎng)度為 N 點(diǎn)的有限長(zhǎng)序列，它的離散傅立葉變換表達(dá)形式如下： 1,1,0)()(10 ?????? ??? NkWnxkXNnnkN (221) 離散傅立葉變換的逆變換的表達(dá)形式如下： 1,1,0)(1)( 10 ?????? ???? NnWkXNnx NnnkN (222) 式中旋轉(zhuǎn)因子為 NnkjnkN eW ?2?? 。目前，它正被廣泛應(yīng)用于解決調(diào)制識(shí)別、參數(shù)測(cè)量和信號(hào)分析等問(wèn)題。 從上述的分析中不難看出，利用信號(hào)的解析形式可以很方便地獲取信號(hào)的各類瞬時(shí)特性，為研究信號(hào)的 分析及處理方面的問(wèn)題提供了十分便利且有效的工具。 txHdtdtxH ? ， dttdxtx )()(39。( )()(39。 則式 (212)可寫(xiě)為： ????? ??? ??? dt txjtxtz )(1)()( (213) 定義 )(tx 的希爾伯特變換 ? ?)(txH 的表達(dá)式： ? ? ???? ??)(1)( ??? dt txtxH (214) 則有， ? ?)()()( txjHtxtz ?? (215) 由此可知，實(shí)信號(hào) )(tx 的正頻率分量部分對(duì)應(yīng)著復(fù)信號(hào) )(tz ，通常把 )(tz 稱作 )(tx 的解析表示。它的頻譜 )(fZ 的表達(dá)式0 100 200 300 400 500 600 700 1 . 51 0 . 500 . 511 . 5Q P S K 調(diào)制姓名：畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 為： ?????????0,00),(0),(2)(fffXffXfZ (29) 式中當(dāng) 0?f 時(shí)， )(tz 的頻譜為 )(tx 的 2倍，這是為了使 )(tz 與 )(tx 信號(hào)的能量 相等。因此，在已知一個(gè)實(shí)信號(hào)的正頻率或負(fù)頻率部分后，就可以在既不丟失任何信息又不產(chǎn)生虛假信號(hào)的情況下對(duì)實(shí)信號(hào)進(jìn)行完全描述。一種為正交調(diào)幅法，即采用兩路獨(dú)立的正交4ASK 信號(hào)疊加而形成；另一種方法是復(fù)合相移法，即采用兩路獨(dú)立的 QPSK 信號(hào)疊加而形成。 QAM 的信號(hào)表達(dá)式為： ?? ???? n csnn csnM Q A M tfnTtgbtfnTtgatS ?? 2s i n)(2c o s)()( ? ??? n ncsn tfnTtgA )2c os ()( ?? (27) 式中， 22 nnn baA ?? ， )ar ctan ( nnn ab?? 。在調(diào)制過(guò)程中，用兩路相互獨(dú)立的基帶信號(hào)對(duì)兩個(gè)載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)幅，由于同一帶寬內(nèi)已調(diào)信號(hào)的頻譜具有正交性，因此可以實(shí)現(xiàn)兩路數(shù)字信息的并行傳輸。 QPSK 信號(hào)的時(shí)域波形如圖 所示。 BPSK信號(hào)的時(shí)域波形如圖 。通常用 ?0 和 180? 來(lái)分別表示 1或 0。 MFSK調(diào)制信號(hào)具有恒包絡(luò)的特性，圖 4FSK信號(hào)的時(shí)域波形： 圖 4ASK信號(hào)時(shí)域波形圖 (1) 二進(jìn)制相移鍵控 (BPSK) 相移鍵控通過(guò)數(shù)字基帶信號(hào)控制載波相位的變化來(lái)傳輸信息的調(diào)制方式。 2FSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為： tfnTtgatfnTtgatS n snn snF SK 212 2c os)(2c os)()( ?? ?????? ???????? ?? ?? (23) 式中，二進(jìn)制符號(hào) }1,0{?na ， na 是 na 的反碼，即當(dāng) na 為 1時(shí)， na 為 0；當(dāng) na 為 0時(shí)，na 為 1。在二進(jìn)制頻移鍵控 (2FSK)中，二進(jìn)制信息“ 0”和“ 1”分別對(duì)應(yīng)載波信號(hào)的兩個(gè)頻率 1f 和 2f 。 4ASK 信號(hào)的時(shí)域波形如圖 所示。 MASK 調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 ： tfnTtgatS snM A S K ?2c os)()( ?????? ?? ? (22) 式中：幅度值 na 有 M 種取值， 10 ,1 ,i},{A i ?????? Ma n ，它們出現(xiàn)的概率分別為 0p ，1p ， 1?Mp 。 20xx 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 圖 2ASK 信號(hào)時(shí)域波形圖 (2)多進(jìn)制幅度鍵控 (MASK) MASK 調(diào)制又稱為多電平調(diào)制，使用 M 種可能取值的載波幅度 ,每個(gè)符號(hào)間隔雙內(nèi)只發(fā)送一種幅度的載波信號(hào)。它的時(shí)域表達(dá)式為： tfnTtgaS snA SK ?2c os)(2 ?????? ?? ? (21) 式中： g(t)為持續(xù) 時(shí)間為 sT 的基帶信號(hào)波形， sT 是碼元周期， cf 為載波頻率， }1,0{?na ，二進(jìn)制符號(hào)序列 na 發(fā)送 0 的概率是 P ，發(fā)送 1 的概率是 P?1 。當(dāng)數(shù)字基帶信號(hào)為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅鍵控 (2ASK)。下面重點(diǎn)介紹現(xiàn)代通信系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的四類數(shù)字調(diào)制技術(shù)。 數(shù)字調(diào)制樣式 用數(shù)字基帶信號(hào)控制正弦載波的幅度、頻率和相位中的某個(gè)參數(shù)，可以得到幅度鍵控 (ASK)、頻移鍵控 (FSK)和相移鍵控 (PSK)三種基本的數(shù)字調(diào)制信號(hào)。在對(duì)數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離和無(wú)線傳輸時(shí)，必須使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。正弦波調(diào)制還可以分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，分別指調(diào)制信號(hào)為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的正弦波調(diào)制。 載波為高頻正弦信號(hào)的調(diào)制為正弦波調(diào)制，根據(jù)信號(hào)調(diào)制以后的頻譜是否保留了基帶信號(hào)頻譜的線性結(jié)構(gòu)，正弦波調(diào)制可以分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制兩大類。調(diào)制的方法通常分為脈沖調(diào)制和正弦波調(diào)制兩大類。調(diào)制是一個(gè)頻譜變換的過(guò)程。 第 5章對(duì)工作進(jìn)行總結(jié)并提出未來(lái)研究工作的新思路和新方向。 介紹了高階累積量的理論基礎(chǔ)、數(shù)字調(diào)制信號(hào)各階累積量的理論值。論文分為五章： 第 1對(duì)調(diào)制識(shí)別的發(fā)展和現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。 本課題的任務(wù)介紹 本文主要是對(duì)數(shù)字調(diào)制信號(hào)的識(shí)別進(jìn)行了分析和研究，重點(diǎn)研究了基于高階累積量的識(shí)別算法。所以，小波變化在時(shí)域和頻域同時(shí)具有優(yōu)良的局部化特性，尤其適用于對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)和突變信號(hào)的分析，具有多分辨率分析的特點(diǎn)。小波變換通過(guò)平移母小波 (mother wavelet)可獲得信號(hào)的時(shí)間信息 ,而通過(guò)縮放小波的寬度 (或者叫做尺度 )可獲得信號(hào)的頻率特性。短時(shí)傅里葉變換 是通過(guò)窗函數(shù)在時(shí)域上的滑動(dòng)來(lái)得到對(duì)信號(hào)的時(shí)域局部化分析，但它對(duì)不同頻率分量 ,在時(shí)域上都取相同的窗寬。對(duì)這一類信號(hào)用傅立葉變換進(jìn)行分析，僅能知道信號(hào)所含有的頻率信息，但不能知道這些頻率信息出現(xiàn)在什么時(shí)段上，為了研究這些信號(hào)的局部形態(tài)，人們對(duì)傅立葉分析進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展了一系列新的信號(hào)分析理論。雖然傅立葉分析作為經(jīng)典的一種方法被廣泛應(yīng)用，但無(wú)法表述信號(hào)的時(shí)頻局域性質(zhì)，故其自身存在缺陷。 （ 4） 基于譜相關(guān)函數(shù)的方法 20xx 屆輪機(jī)工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 譜相關(guān)函數(shù)是功率譜密度函數(shù)的推廣，但它又優(yōu)于功率譜密度函數(shù)，利用譜相關(guān)函數(shù)的特性，例如譜相關(guān)函數(shù)對(duì)高斯噪聲的不敏感性，我們可以在信噪比很低的情況下對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，即在干擾和噪聲背景下對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、分類、參數(shù)估計(jì)及信號(hào)提取，其檢測(cè)與估計(jì)性能比常規(guī)的譜分析方法優(yōu)越。該方法首先利用盲均衡技術(shù)克服信道的多徑效應(yīng)與系統(tǒng)同步誤差，再對(duì)信號(hào)減法聚類，提取聚類中心與理想星座圖模型進(jìn)行匹配，從而實(shí)現(xiàn)各類信號(hào)的調(diào)制方式的識(shí)別。它提供了信號(hào)的結(jié)構(gòu)以及各種不同調(diào)制狀態(tài)的關(guān)系。 基于高階累積量方法是利用從信號(hào)的二階、四階和六階累積量中提取的三個(gè)特征參數(shù)實(shí)現(xiàn)多種常用數(shù)字調(diào)制信號(hào)的識(shí)別，可以很好地抑制高斯白噪聲，且允許有相位偏差，能夠在較低信噪比下實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)的識(shí)別。而高階統(tǒng)計(jì)量中的高階累積量在統(tǒng)計(jì)信號(hào)的分析中具有更重要的意義。由于其特征參數(shù)的提取比較簡(jiǎn)單，因而該算法被廣泛應(yīng)用?；谒矔r(shí)特征參數(shù)的數(shù)字調(diào)制方式識(shí)別算法研究得比較早。 信號(hào)的時(shí)域分析是信號(hào)處理理論的基礎(chǔ)，相應(yīng)的瞬時(shí)特征是數(shù)字調(diào)制信號(hào)的基本特征，通過(guò)對(duì)數(shù)字調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)特征的分析可獲得分類的瞬時(shí)特征 參數(shù)。 根據(jù)特征參數(shù)的提取方法不同，統(tǒng)計(jì)理論的調(diào)制識(shí)別可以分 為以下幾種： (1) 基于瞬時(shí)特征的方法 20 世紀(jì) 90 年代， 和 先后提出了 9 個(gè)基于瞬時(shí)特征參量（瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位）的參數(shù)用來(lái)區(qū)分調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相信號(hào)，由于這幾個(gè)參數(shù)是基于瞬時(shí)參量其抗噪性能不是很好，在信噪比為 15db 以上的時(shí)候，該方法的識(shí)別率大于 91%。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器分類時(shí)需要大量的訓(xùn)練樣本，容易出現(xiàn)欠學(xué)習(xí)、過(guò)學(xué)習(xí)和陷入局部極值等問(wèn)題。并且該分類器對(duì)信號(hào)特征參數(shù)的提取要求很高。決策樹(shù)是模式識(shí)別中應(yīng)用比較早的分類器，其采用了分級(jí)結(jié)構(gòu)。 分類識(shí)別是通過(guò)選取合適的判決準(zhǔn)則和分類器，對(duì)待識(shí)別的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制方式識(shí)別。 特征提取是根據(jù)信號(hào)的時(shí)域或變域特征來(lái)提取信號(hào)的特征參數(shù)，它是一種映射關(guān)系，即從維數(shù)高的觀察空間到維數(shù)低的特征空間的映射過(guò)程。統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別法的結(jié)構(gòu)框圖如圖 所示，包括信號(hào)預(yù)處理部分、特征參數(shù)提取部分和分類識(shí)別部分。這種方法不需要先驗(yàn)條件，可 以很好地實(shí)現(xiàn)信號(hào)盲識(shí)別，比較適合截