通信原理论文

通信原理论文作者学号系部专业题目通信原理指导教师评阅教师完成时间：2014年6月4日通信原理2毕业设计(论文)中文摘要(题目)：通信原理摘要通信信号调制类型的自动识别广泛应用于信号确认、干扰辨识、无线电侦听、电子对抗和信号监测等领域。本文首先对各种通信信号进行了理论分析在此基础上针对模拟调制信号和数字调制信号采用了基于决策论方法的调制方式识别算法讨论了判决门限的选择并利用MATLAB软件进行了计算机仿真。在信噪比为10dB时对模拟调制和数字调制的识别成功率均不低于99%。本文的调制识别算法是基于决策论方法该方法具有运算量小识别效果好等优点。最后本文对模拟调制信号的瞬时频率、调幅系数和调频系数以及数字调制信号的瞬时频率和码元速率均做了理论分析与参数提取并且进行了计算机仿真通过计算机仿真结果证明了该方法的可行性。毕业设计(论文)外文摘要通信原理3Title:ABSTRACTIIABSTRACTAbstract:Theautoidentificationofmodulationstyleofcommunicationsignaliswidelybeingusedinmanykindsofdomain,suchassignalsurveillance&detection,interferencerecognization,radiointerception,andelectroniccountermeasures.FirstinthisPaper,variouskindsofcommunicationsignalaareanalysedontheories.basedonwhich,aimedatanaloganddigitalmodulations,thechoiceoftheverdictthresholdisdiscussedusingarithmeticformodulationstyleidentificationbasedondecision-theoretic,afterthat,thewholemodulationprocessisstudiedbyusingMATLAB.WhentheSNRequalsto10dB,theprobabilityofsuccessinthemodulationstyleidentificationisnolessthan99%.Thedecision-theoreticonwhichourarithmeticisbasedhassomeadvantagesascomputationaladvantageandgoodidentificationeffect.Intheend,theoreticalanalysisandcomputersimulationhavebeendoneabouttheinstantaneousfrequencydetectionaimedatanaloganddigitalmodulations,atthesametime,thedetectionmethodsoftheamplitude&frequencymodulationcoefficientforanalogsignalsandthecodespeedfordigitalmodulationsignalsarestudied,andthefeasibilityofthemethodsiswellverdictedbycomputersimulations.keywords:analysisofsignalsanalogmodulation,digitalmodulation,通信原理4目录1.1研究背景........................................................41.2发展概况........................................................51.3调制样式识别过程的框架结构......................................71.4本文特点与组织方向..............................................82.1模拟通信信号....................................................92.1.1调幅信号（AM）................................................92.1.2双边带信号(DSB)..............................................102.1.3单边带信号(SSB)..............................................102.2数字通信信号...................................................122.2.1幅度键控调制(ASK)............................................122.2.1.1二进制振幅键控信号(2-ASK)................................122.2.2相移键控调制(PSK)............................................132.2.2.1二进制相移键控信号(2-PSK)................................132.2.2.2M进制数字相位调制信号...................................132.2.3正交幅度调制信号(QAM)........................................142.2.4频移键控信号(FSK)............................................143.1引言...........................................................153.2模拟调制类型识别的特征参数.....................................153.3模拟调制类型识别算法...........................................16致谢...............................................................18参考文献...........................................................181.1研究背景随着通信技术的发展，无线通信环境日益复杂。通信信号在很宽的频带上采用了多种调制方式，同时这些信号的调制参数也不尽相同。对未知信号调制方式通信原理5的识别可提供信号的结构、特性等有用信息，如何有效地识别和监视这些信号，在军事和民用领域都是重要的研究课题。通信信号调制方式识别和参数估计是通信情报的重要内容，它是对敌方通信进行干扰、侦听的前提。如果能够提取出截获信号的调制方式，就可以更有效地集中资源对重要的信号参数进行阻塞式干扰。商业应用中，通信信号的自动调制识别技术可以应用在信号证实、干扰识别、频率管理等方面。近年来，计算机技术、数字信号处理技术及高速专用器件的快速发展也使得通信信号自动识别的工程实现有了保证。调制方式识别是介于能量检测和信号完全解调之间的过程。对于能量检测只要知道接收信号粗略的中心频率和带宽。而信号解调不仅需要知道精确的中心频率和带宽，还必须知道该信号采用的调制方式以及对应的调制参数。而调制方式识别的成功率则依赖于待识别调制方式集合的情况，以及各种先验信息。当集合中待识别的调制方式较多，尤其包含复杂调制方式时，就要求几乎精确的中心频率和带宽，对于相对简单的识别集合，则可以适当放宽上述条件。调制方式识别系统一般包括三个部分，即接收机前端、调制识别器和输出部分。接收机前端完成信号检测和频率变换。调制识别器识别信号的调制方式，并提取调制参数。输出部分实现信号解调的信息处理。调制方式识别是基于软件无线电的通信系统或者通信对抗应用的重要环节。首先，只有正确地估计信号调制方式和参数，才能正确地解调。其次，了解调制方式和参数有助于信号证实和确定合适的干扰波形。1.2发展概况在早期的通信情报系统中，采用手动调制方式识别，即依靠操作员解释测量到的参数，判断信号源。操作员一般通过以下信息进行判断：中频时域波形、信号频谱、瞬时幅度、瞬时频率和音调变化。其中，中频时域波形可以反映信号的时域性质用来判断有无信号，是否有明显的幅度调制。信号的频谱分析可以确定1电子科技大学成都学院本科毕业设计论文信号是否有载波分量，频谱是否对称。熟练的操作员可以通过耳机输出的音调变化分辨信号频率，调整示波器的扫描速率。手动调制方式识别需要有经验的操作员，一般可以成功识别持续时间较长、码元速率较低的幅度键控(ASK)信号和频移键控(FSK)信号。对于FSK信号，还要求较大的调制指数。手动调制方式识别无法处理需要相干信号处理的相移键控(PSK)信号。采用自动调制方式识别不仅可以提高识别的准确性，增大识别的范围，而且工作效率更高，对操作员的专业要求也同时降低。这种人工手动参与的识别方法，判决结果包含人的主观因素在内，会因人而异，所能识别的调制类型通信原理6也很有限。而自动调制识别技术不仅可以克服人工参与识别时遇到的各种困难，而且对中心频率和带宽的估计误差、相邻信道串音、噪声和衰落效应等干扰因素也具有很强的鲁棒性。1969年4月，C.S.Waver等四名作者在斯坦福大学技术报告上发表了第一篇研究自动调制识别的论文《采用模式识别技术实现调制类型的自动分类》。此后，不断有研究调制识别技术的论文出现在各类技术刊物上。1984年，Liedtke提出了一种数字调制识别方法，这种方法采用信号幅度直方图、频率直方图、差分相位直方图，以及幅度方差和频率方差等特征参数，采用模式识别的分类方法，通过提取的特征参数与理想样本的特征参数相比较，按最近原则进行信号自动分类。这种方法能够在SNR18dB的条件下，有效识别CW、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK和8PSK信号。1986年，Fabrizi等提出一种模拟调制识别方法，该方法基于瞬时幅度和瞬时频率方面的信息，采用信号包络峰值与均值之比R，以及采用瞬时频率绝对值的均值作为特征参数。该方法能够在SNR35dB的条件下，有效识别CW、FM和DSB等信号。1989年Chan和Gadbois也提出了一种类似Fabrizi的方法，该方法根据信号包络特点，采用信号包络方差与信号均值平方之比R作为判决准则。该参数在SNR13.5dB的条件下，有效区分幅度调制信号和非幅度调制信号的正确率不低于89%。1990年，A.Ploydoros和K.Kim等提出了准优化的对数似然比识别方法，其思想是采用高斯白噪声干扰下的数字调相信号的近似似然比函数，通过优化得到LR判决准则，从而区分MPSK信号。该方法在信噪比大于零时，有较好的识别效果。1992年，S.S.Soliman和S.Hsue，提出一种数字相位统计相关变量识别方法，利用PSK信号相位的n阶统计均值随M单调递增的特性，对各种MPSK信号进行识别。这以后H.Leib和S.Pasupathy等人也对高斯白噪声干扰的信号相位的概率分布进行了研究，为调相信号的识别提供了理论根据，他们识别目标主要是MPSK信号或CW、MPSK、MFSK等信号。1995年，基于HarryUib等对高斯噪声干扰信号的相位概率密度的分析，Y.Yang和S.S.Soliman等提出一种针对MPSK之类信号的识别方法。该方法利用Tikhonov函数逼近信号的相位概率密度，然后推导出假设检验的统计检测量，可以识别低信噪比条件下的数字调相等信号。在1995年到1998年的三年间，A.