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1、微弱相位数字识别信号前向频率估计算法研究与性能仿真 摘要识别就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。一般来说，信号源的信息（也称为信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。这个信号叫做已调信号，而基带信号叫做识别信号。识别是通过改变高频载波即消息的载体信号的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。识别在通信系统中有十分重要的作用。通过识别，不仅可以进行频谱搬移，把识别信号的频谱搬移到所希望的位置上，从而将识别信号转换成适合于传播的
2、已调信号，而且它对系统的传输有效性和传输的可靠性有着很大的影响。识别方式往往决定了一个通信系统的性能，特别是在移动通信中，GMSK、OFDM等识别方式在GSM、TD-LTE网络中的应用。在众多的识别方式中，其识别的复杂度和识别效率各有长短。为此，本次毕业设计的目的是，从识别效率和抗干扰能力及其应用等方面出发，分析各种识别技术的识别复杂度，通过利用MATLAB语言进行波形仿真分析及研究识别的各种特性，画出识别波形及误码率的波形，这样能够很直观的看出识别的效率和及其复杂度，主要从调频和调相类识别方式中选择出最好的识别方式，这对于移动通信等领域的应用是很有帮助的。 第1章 概述 识别技术是把基带信号
3、变换成传输信号的技术。它将模拟信号抽样量化后，以二进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断识别，并进行脉冲编码（PCM）。数字识别的优点是抗干扰能力强，中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。它的缺点是需要较宽的频带，设备也复杂。 1.1识别的基本定义基带信号是原始的电信号，一般是指基本的信号波形，在数字通信 中则指相应的电脉冲。在无线遥测遥控系统和无线电技术中识别就是用基带信号控制高频载波的参数（振幅、频率和相位），使这些参数随基带信号变化。用来控制高频载波参数的基带信号称为识别信号。未识别的高频电振荡称为载波（可以是正弦波，也可以是非正弦波，如方波、脉冲序列等）。 被识别信号
4、识别过的高频电振荡称为已调波或已调信号。已调信号通过信道传送到接收端，在接收端经解调后恢复成原始基带信号。解调是识别的反变换，是从已调波中提取识别信号的过程。在无线电通信中常采用双重识别。第一步用数字信号或模拟信号去识别第一个载波(称为副载波）。或在多路通信中用识别技术实现多路复用（频分多路复用和时分多路复用）。第二步用已调副载波或多路复用信号再识别一个公共载波，以便进行无线电传输。第二步识别称为二次识别。用基带信号识别高频载波，在无线电传输中可以减小天线尺寸，并便于远距离传输。应用识别技术，还能提高信号的抗干扰能力。 1.2识别方式识别方式按照识别信号的性质分为模拟识别和数字识别两类；按照载
5、波的形式分为连续波识别和脉冲识别两类。模拟识别有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)。数字识别有振幅键控（ASK）、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)和差分移相键控 (DPSK)等。脉冲识别有脉幅识别(PAM)、脉宽识别（PDM）、脉频识别（PFM）、脉位识别(PPM)、脉码识别(PCM)和增量识别（M）。示出常用识别方式的已调波形。 为了使数字信号在有限带宽的高频信道中传输，必须对数字信号进行载波识别。如同传输模拟信号时一样，传输数字信号时也有三种基本的识别方式：幅移键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。它们分别对应于用载波（正弦波）的幅度、频率和相位来传递数字基带
6、信号，可以看成是模拟线性识别和角度识别的特殊情况。理论上，数字识别与模拟识别在本质上没有什么不同，它们都是属正弦波识别。但是，数字识别是识别信号为数字型的正弦波识别，而模拟识别则是识别信号为连续型的正弦波识别。在数字通信的三种识别方式（ASK、FSK、PSK)中，就频带利用率和抗噪声性能（或功率利用率）两个方面来看，一般而言，都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。 1.3识别方式特性按照传输特性，识别方式又可分为线性识别和非线性识别。广义的线性识别，是指已调波中被调参数随调 制信号成线性变化的识别过程。狭义的线性识别,是指把识别信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上
7、、下边带的识别过程。此时只改变频谱中各分量的频率，但不改变各分量振幅的相对比例，使上边带的频谱结构与识别信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是识别信号频谱的镜像。狭义的线性识别有调幅(AM)、抑制载波的双边带识别(DSB-SC)和单边带识别(SSB)。 1.4 Matlab简介MATLAB是矩阵实验室（MatrixLaboratory）之意。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多
8、.当前流行的MATLAB 5.3/Simulink 3.0包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种工具包(Toolbox).工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包.功能工具包用来扩充MATLAB的符号计算,可视化建模仿真,文字处理及实时控制等功能.学科工具包是专业性比较强的工具包,控制工具包,信号处理工具包,通信工具包等都属于此类.开放性使MATLAB广受用户欢迎.除内部函数外,所有MATLAB主包文件和各种工具包都是可读可修改的文件,用户通过对源程序的修改或加入自己编写程序构造新的专用工具包.1.4.1MATLAB产生的历史背景在70年代中期,Cleve Moler博士和其同事在美国国家科学
9、基金的资助下开发了调用EISPACK和LINPACK的FORTRAN子程序库.EISPACK是特征值求解的FOETRAN程序库,LINPACK是解线性方程的程序库.在当时,这两个程序库代表矩阵运算的最高水平.到70年代后期,身为美国New Mexico大学计算机系系主任的Cleve Moler,在给学生讲授线性代数课程时,想教学生使用EISPACK和LINPACK程序库,但他发现学生用FORTRAN编写接口程序很费时间,于是他开始自己动手,利用业余时间为学生编写EISPACK和LINPACK的接口程序.Cleve Moler给这个接口程序取名为MATLAB,该名为矩阵(matrix)和实验室(
10、labotatory)两个英文单词的前三个字母的组合.在以后的数年里,MATLAB在多所大学里作为教学辅助软件使用,并作为面向大众的免费软件广为流传.毕业设计论文代做平台 580毕业设计网 是专业代做团队 也有大量毕业设计成品提供参考 QQ34496499741983年春天,Cleve Moler到Standford大学讲学,MATLAB深深地吸引了工程师John Little.John Little敏锐地觉察到MATLAB在工程领域的广阔前景.同年,他和Cleve Moler,Steve Bangert一起,用C语言开发了第二代专业版.这一代的MATLAB语言同时具备了数值计算和数据图示化
11、的功能.1984年,Cleve Moler和John Little成立了Math Works公司,正式把MATLAB推向市场,并继续进行MATLAB的研究和开发.在当今30多个数学类科技应用软件中,就软件数学处理的原始内核而言,可分为两大类.一类是数值计算型软件,如MATLAB,Xmath,Gauss等,这类软件长于数值计算,对处理大批数据效率高;另一类是数学分析型软件,Mathematica,Maple等,这类软件以符号计算见长,能给出解析解和任意精确解,其缺点是处理大量数据时效率较低.MathWorks公司顺应多功能需求之潮流,在其卓越数值计算和图示能力的基础上,又率先在专业水平上开拓了其
12、符号计算,文字处理,可视化建模和实时控制能力,开发了适合多学科,多部门要求的新一代科技应用软件MATLAB.经过多年的国际竞争,MATLAB以经占据了数值软件市场的主导地位.在MATLAB进入市场前，国际上的许多软件包都是直接以FORTRANC语言等编程语言开发的。这种软件的缺点是使用面窄，接口简陋，程序结构不开放以及没有标准的基库，很难适应各学科的最新发展，因而很难推广。MATLAB的出现，为各国科学家开发学科软件提供了新的基础。在MATLAB问世不久的80年代中期，原先控制领域里的一些软件包纷纷被淘汰或在MATLAB上重建。MathWorks公司1993年推出了MATLAB 4。0版，19
13、95年推出4。2C版（for win3。X）1997年推出5。0版。1999年推出5。3版。MATLAB 5。X较MATLAB 4。X无论是界面还是内容都有长足的进展，其帮助信息采用超文本格式和PDF格式，在Netscape 3。0或IE 4。0及以上版本，Acrobat Reader中可以方便地浏览。时至今日，经过MathWorks公司的不断完善，MATLAB已经发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大大大型软件。在国外，MATLAB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为
14、攻读学位的大学生，硕士生，博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。在国内，特别是工程界，MATLAB一定会盛行起来。可以说，无论你从事工程方面的哪个学科，都能在MATLAB里找到合适的功能。1.4.2 MATLAB的语言特点一种语言之所以能如此迅速地普及，显示出如此旺盛的生命力，是由于它有着不同于其他语言的特点，正如同FORTRAN和C等高级语言使人们摆脱了需要直接对计算机硬件资源进行操作一样，被称作为第四代计算机语言的MATLAB，利用其丰富的函数资源，使编程人员从繁琐的程序代码中解放出来。MATLAB最突出的特点就是简洁。MAT
15、LAB用更直观的，符合人们思维习惯的代码，代替了C和FORTRAN语言的冗长代码。MATLAB给用户带来的是最直观，最简洁的程序开发环境。以下简单介绍一下MATLAB的主要特点。1）。语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀上。具有FORTRAN和C等高级语言知识的读者可能已经注意到，如果用FORTRAN或C语言去编写程序，尤其当涉及矩阵运算和画图时，编程会很麻烦。例如，如果用户想求解一个线性代数方程，就得编写一个程序块读入数据，然后再使用一种求解线性方程的算法（例如追赶法）编写一个程序块来求解方程，最后再输出计算结果。在求解过程中，最麻烦的要算第二部分。解线性方程的麻烦在于要对矩阵的元素作循环，选择稳定的算法以及代码的调试动不容易。即使有部分源代码，用户也会感到麻烦，且不能保证运算的稳定性。解线性方程的程序用FORTRAN和C这样的高级语言编写，至少需要四百多行，调试这种几百行的计算程序可以说很困难。以下用MATLAB编写以上两个小程序的具体过程。 第2章 信号识别原理2.1识别原理简介一般指识别信号和载波都是连续波的识别方式。它有调幅、调频和调相
