軟件無線電多模式調(diào)制解調(diào)課件

第三講多模式調(diào)制解調(diào)1第三講多模式調(diào)制解調(diào)基于正交調(diào)制的解調(diào)算法基于正交調(diào)制的調(diào)制算法同步技術(shù)及相關(guān)算法多模式調(diào)制解調(diào)器信號(hào)空間的概念已調(diào)信號(hào)的正交分解與矢量表示信號(hào)調(diào)制信號(hào)解調(diào)多模式調(diào)制解調(diào)器的通用結(jié)構(gòu)解調(diào)調(diào)制信號(hào)識(shí)別技術(shù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)1第三講多模式調(diào)制解調(diào)基于正交調(diào)制第三講多模式調(diào)制解調(diào)2§3.1軟件無線電中的調(diào)制算法3.1.1信號(hào)調(diào)制通用模型在當(dāng)代通信中，通信信號(hào)的種類繁多，如果按照常規(guī)的方法，產(chǎn)生一種信號(hào)就要一種硬件電路，那么，要使一個(gè)通信機(jī)產(chǎn)生多種信號(hào)，其電路就會(huì)極其復(fù)雜，體積、重量都會(huì)很大。軟件無線電中，各種調(diào)制信號(hào)是以一個(gè)通用的數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)為支撐，利用各種軟件來產(chǎn)生的。第三講多模式調(diào)制解調(diào)2§3.1軟件無線電中的調(diào)制算法第三講多模式調(diào)制解調(diào)3信源I多相濾波相乘信源Q多相濾波相乘相加正交調(diào)制的實(shí)現(xiàn)框圖第三講多模式調(diào)制解調(diào)3信源I多相濾波相乘信源Q多相濾波相乘第三講多模式調(diào)制解調(diào)4從理論上來說，各種信號(hào)都可以用正交調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)，其表達(dá)式：

調(diào)制信號(hào)的信息都應(yīng)該包括在I(t)和Q(t)內(nèi)。另外，由于各種調(diào)制信號(hào)都在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的，因此，在數(shù)字域上實(shí)現(xiàn)時(shí)要對(duì)上式進(jìn)行數(shù)字化。第三講多模式調(diào)制解調(diào)4從理論上來說，各種第三講多模式調(diào)制解調(diào)53.1.2模擬信號(hào)調(diào)制算法1.調(diào)頻（FM）調(diào)頻就是載波頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性變化的一種調(diào)制方式。第三講多模式調(diào)制解調(diào)53.1.2模擬信號(hào)調(diào)制算法1.調(diào)頻第三講多模式調(diào)制解調(diào)6令：將s(t)的表達(dá)式展開，帶入u(t)化簡(jiǎn)，可得：

可以看出：第三講多模式調(diào)制解調(diào)6令：第三講多模式調(diào)制解調(diào)72、調(diào)幅（AM）調(diào)幅就是使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化。從信號(hào)表達(dá)式中，我們很容易得出：第三講多模式調(diào)制解調(diào)72、調(diào)幅（AM）調(diào)幅就是使載波第三講多模式調(diào)制解調(diào)83、雙邊帶信號(hào)（DSB）雙邊帶信號(hào)是由載波同調(diào)制信號(hào)直接相乘得到的，只有上、下邊帶分量，無載波分量。

要實(shí)現(xiàn)正交信號(hào)只需令：第三講多模式調(diào)制解調(diào)83、雙邊帶信號(hào)（DSB）雙邊第三講多模式調(diào)制解調(diào)94、單邊帶信號(hào)（SSB)SSB是濾除雙邊帶信號(hào)的一個(gè)邊帶而得到的。LSSB表達(dá)式：

USSB表達(dá)式：

其中，代表Hilbert變換。第三講多模式調(diào)制解調(diào)94、單邊帶信號(hào)（SSB)SSB是第三講多模式調(diào)制解調(diào)10對(duì)LSSB:

對(duì)USSB:第三講多模式調(diào)制解調(diào)10對(duì)LSSB:第三講多模式調(diào)制解調(diào)113.1.3數(shù)字信號(hào)調(diào)制算法1、振幅鍵控信號(hào)（2ASK）一個(gè)二進(jìn)制的振幅鍵控信號(hào)可以表示為一個(gè)單極性脈沖和一個(gè)正弦信號(hào)相乘。第三講多模式調(diào)制解調(diào)113.1.3數(shù)字信號(hào)調(diào)制算法1、振第三講多模式調(diào)制解調(diào)12其中，m(t)為單極性脈沖，可以表示為：

(g(t)是持續(xù)時(shí)間為T的矩形脈沖，an是信號(hào)源給出的二進(jìn)制符號(hào)）要實(shí)現(xiàn)正交調(diào)制，只要令：I(t)=0Q(t)=m(t)第三講多模式調(diào)制解調(diào)12其中，m(t)為單極性脈沖，可以表第三講多模式調(diào)制解調(diào)132、二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)（2FSK）2FSK是符號(hào)0對(duì)應(yīng)載波頻率為w1，符號(hào)1對(duì)應(yīng)載波頻率為w2的以調(diào)波形。第三講多模式調(diào)制解調(diào)132、二進(jìn)制頻移鍵控信號(hào)（2FSK）第三講多模式調(diào)制解調(diào)143、二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)（2PSK）2PSK方式是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的數(shù)字調(diào)制方式。

(an取值為±1；發(fā)0時(shí)取1，發(fā)1時(shí)取-1）第三講多模式調(diào)制解調(diào)143、二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)（2PSK）第三講多模式調(diào)制解調(diào)154、DPSK調(diào)制：DPSK調(diào)制是利用前后相鄰碼元的相對(duì)載波相位去表示數(shù)字信息的一種表示方式。它與PSK的區(qū)別僅僅在于編碼方式不同。5、M進(jìn)制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）：MFSK是FSK的直接推廣！式中，△ωm(m=0,1,…,M-1)是與an相對(duì)應(yīng)的載波角頻率偏移第三講多模式調(diào)制解調(diào)154、DPSK調(diào)制：DPSK調(diào)制是第三講多模式調(diào)制解調(diào)166、M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK）7、四進(jìn)制數(shù)字相位調(diào)制（QPSK）是受信息控制的相位參數(shù)，它有四種可能的取值。對(duì)QPSK而言：MASK與ASK在調(diào)制方式上無本質(zhì)的區(qū)別。

an為信源給出的M進(jìn)制電平。第三講多模式調(diào)制解調(diào)166、M進(jìn)制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK）第三講多模式調(diào)制解調(diào)178、正交振幅調(diào)制（QAM）QAM是一種多進(jìn)制混合調(diào)幅調(diào)相的調(diào)制方式。通常用星座圖可以直觀的表示出來。第三講多模式調(diào)制解調(diào)178、正交振幅調(diào)制（QAM）第三講多模式調(diào)制解調(diào)18QAM信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：只要令：

就可以實(shí)現(xiàn)QAM信號(hào)了。第三講多模式調(diào)制解調(diào)18QAM信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：第三講多模式調(diào)制解調(diào)199、最小頻移鍵控（MSK）所謂MSK，就是調(diào)制指數(shù)最小（h=0.5)的連續(xù)相位的FSK。

式中T為碼元寬度，an為±1，是第n個(gè)碼元的起始相位

只要把數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幋a，同樣可以用調(diào)頻的方法實(shí)現(xiàn)MSK信號(hào)的調(diào)制第三講多模式調(diào)制解調(diào)199、最小頻移鍵控（MSK）第三講多模式調(diào)制解調(diào)2010、GMSK信號(hào)GMSK調(diào)制就是把輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過高斯低通濾波器進(jìn)行預(yù)調(diào)制濾波后，再進(jìn)行MSK調(diào)制信號(hào)的數(shù)字調(diào)制方式。這種信號(hào)具有恒復(fù)包絡(luò)，功率譜集中，頻譜較窄等特點(diǎn)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)2010、GMSK信號(hào)GMSK第三講多模式調(diào)制解調(diào)21§3.2軟件無線電解調(diào)算法3.2.1信號(hào)解調(diào)通用模型軟件無線電幾乎所有的功能都靠軟件來實(shí)現(xiàn)，解調(diào)也不例外。從理論上說，正交解調(diào)法可以對(duì)所有的樣式進(jìn)行解調(diào)，所以，在軟件無線電中，選取了數(shù)字正交解調(diào)法。根據(jù)以上思想，我們可以構(gòu)建一個(gè)通用模型，通過加載不同的軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信號(hào)的解調(diào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)21§3.2軟件無線電解調(diào)算法3第三講多模式調(diào)制解調(diào)22LPFLPFNCO解調(diào)算法解調(diào)輸出數(shù)字正交解調(diào)的通用模型第三講多模式調(diào)制解調(diào)22LPFLPFNCO解解調(diào)輸出數(shù)字正第三講多模式調(diào)制解調(diào)23盡管調(diào)制的樣式多種多樣，但實(shí)質(zhì)上不外乎用調(diào)制信號(hào)去控制載波的某一個(gè)或者幾個(gè)參數(shù)。因此，一般的已調(diào)信號(hào)都可以表示成：的形式。通過對(duì)上式的分解，我們可以得到：

令：第三講多模式調(diào)制解調(diào)23盡管調(diào)制的樣式第三講多模式調(diào)制解調(diào)24則s(n)可以表示成：

顯然，XI(n)為同相分量，XQ(n)為正交分量。因此，解調(diào)的關(guān)鍵是求出XI(n)與XQ(n)，因?yàn)樾盘?hào)信息都包含在里面了。載頻同步載波相位同步碼流頻率同步I/Q提取機(jī)帶信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)24則s(n)可以表示成：第三講多模式調(diào)制解調(diào)25知道了XI(n)與XQ(n)，我們可以對(duì)各式各樣的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)?？偟恼f來，信號(hào)的調(diào)制方式包含在一下三大類中：

調(diào)幅（AM）調(diào)制調(diào)相（PM）調(diào)制調(diào)頻（FM）調(diào)制

針對(duì)信號(hào)的調(diào)制方式，我們可以這樣來解調(diào)：第三講多模式調(diào)制解調(diào)25知道了XI(第三講多模式調(diào)制解調(diào)261.AM類2.PM類3.FM類第三講多模式調(diào)制解調(diào)261.AM類第三講多模式調(diào)制解調(diào)27在調(diào)相類與調(diào)頻類的解調(diào)中，對(duì)的計(jì)算時(shí)要進(jìn)行除法與反正切運(yùn)算，這對(duì)非專用的數(shù)字處理器來說是比較復(fù)雜的。因此，我們不得不尋求其他的方法來解決這個(gè)問題。第三講多模式調(diào)制解調(diào)27在調(diào)相類與調(diào)頻第三講多模式調(diào)制解調(diào)285.2.2模擬信號(hào)解調(diào)算法1.AM解調(diào)解調(diào)方法：（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)（2）按照調(diào)幅類解調(diào)方法求出A(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)285.2.2模擬信號(hào)解調(diào)算法1.第三講多模式調(diào)制解調(diào)293）在AM調(diào)制中，（m(n)為調(diào)制信號(hào)）所以，只需減去一個(gè)常數(shù)，就能得到調(diào)制信號(hào)m(n)

由于一些原因，本地載波和信號(hào)載波并不能夠嚴(yán)格地同頻同相，但是，因?yàn)檎液陀嘞业钠椒胶秃愕扔?，所以，這種“失配”并不影響我們的解調(diào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)293）在AM調(diào)制中，第三講多模式調(diào)制解調(diào)30第三講多模式調(diào)制解調(diào)30第三講多模式調(diào)制解調(diào)312.DSB解調(diào)（調(diào)幅類）（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)（2）按照調(diào)幅類解調(diào)方法求出A(n)

（3）在DSB調(diào)制中，A(n)就是調(diào)制信號(hào)m(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)312.DSB解調(diào)（調(diào)幅類）第三講多模式調(diào)制解調(diào)32DSB信號(hào)解調(diào)時(shí)要求本地載頻與信號(hào)載頻同相，此時(shí)，同相分量的輸出就是解調(diào)信號(hào)。就不必在進(jìn)行上述第二步的運(yùn)算。同頻同相本地載波的提取，可以利用數(shù)字科斯塔斯環(huán)獲得。第三講多模式調(diào)制解調(diào)32DSB信號(hào)解調(diào)時(shí)要求本地載頻與信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)333.SSB解調(diào)（調(diào)幅類）方法1：通用解調(diào)模型1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

2）由SSB表達(dá)式可知，XI(n)就是調(diào)制信號(hào)m(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)333.SSB解調(diào)（調(diào)幅類）第三講多模式調(diào)制解調(diào)34SSB解調(diào)方法二：該方法主要利用了Hilbert變換的性質(zhì)，即：Hilbert變換NCO解調(diào)輸出第三講多模式調(diào)制解調(diào)34SSB解調(diào)方法二：Hilbert第三講多模式調(diào)制解調(diào)35按照上圖的運(yùn)算過程有：

所以，經(jīng)上述運(yùn)算就可以解調(diào)出調(diào)制信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)35按照上圖的運(yùn)算過程有：第三講多模式調(diào)制解調(diào)36第三講多模式調(diào)制解調(diào)36第三講多模式調(diào)制解調(diào)374.FM解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)頻類解調(diào)方法求出f(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)374.FM解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)383）可以看出，在FM中，f(n)就是調(diào)制信號(hào)m(n)乘上一個(gè)系數(shù)。同AM信號(hào)一樣，F(xiàn)M信號(hào)用正交解調(diào)方法解調(diào)時(shí)，有較強(qiáng)的抗載頻失配能力。當(dāng)本地載頻與信號(hào)載頻存在頻差和相差時(shí)，同相分量和正交分量可以表示為：第三講多模式調(diào)制解調(diào)383）可以看出，在FM中，f(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)39同樣對(duì)正交與同相分量之比值進(jìn)行反切及差分運(yùn)算，就可以得到：由此可見，當(dāng)載波失配和差相是常量時(shí)，解調(diào)輸出只不過增加了一個(gè)直流分量，減去該分量，就可以得到解調(diào)信號(hào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)39同樣對(duì)正交與同相第三講多模式調(diào)制解調(diào)40第三講多模式調(diào)制解調(diào)40第三講多模式調(diào)制解調(diào)413.2.3數(shù)字調(diào)制信號(hào)的算法1.ASK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)幅類解調(diào)方法求出A(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)413.2.3數(shù)字調(diào)制信號(hào)的算法1第三講多模式調(diào)制解調(diào)42（3）對(duì)于ASK信號(hào),只需要抽樣判決，就可以得到調(diào)制碼元am。ASK信號(hào)的正交解調(diào)性能和AM一樣，具有較強(qiáng)的抗載頻失配能力。（MASK信號(hào)的解調(diào)方法與ASK一樣）第三講多模式調(diào)制解調(diào)42（3）對(duì)于ASK信號(hào),只需要抽第三講多模式調(diào)制解調(diào)43第三講多模式調(diào)制解調(diào)43第三講多模式調(diào)制解調(diào)442.FSK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)頻類解調(diào)方法求出f(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)442.FSK解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)45（3）對(duì)FSK信號(hào)，在計(jì)算出瞬時(shí)頻率f(n)后，對(duì)f(n)經(jīng)抽樣門限判決，即可得到調(diào)制信號(hào)am。（MFSK信號(hào)的解調(diào)方法與FSK一樣）第三講多模式調(diào)制解調(diào)45（3）對(duì)FSK信號(hào)，在計(jì)算出瞬第三講多模式調(diào)制解調(diào)463.MSK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)頻類解調(diào)方法求出f(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)463.MSK解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)47（3）抽樣判決，恢復(fù)碼元（GMSK與SFSK的解調(diào)方式與MSK相同）第三講多模式調(diào)制解調(diào)47（3）抽樣判決，恢復(fù)碼元第三講多模式調(diào)制解調(diào)484.PSK解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）按照調(diào)相類解調(diào)方法求出第三講多模式調(diào)制解調(diào)484.PSK解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)49（3）對(duì)PSK信號(hào)，計(jì)算出瞬時(shí)相位后，對(duì)進(jìn)行抽樣判決，即可得到調(diào)制信號(hào)?！咀⒁狻吭诮庹{(diào)時(shí)，需要本地載波與信號(hào)載波嚴(yán)格的同頻同相，才能計(jì)算出，同頻同相可由數(shù)字科斯塔斯環(huán)獲得。

（MPSK信號(hào)的解調(diào)方法與PSK類似）第三講多模式調(diào)制解調(diào)49（3）對(duì)PSK信號(hào)，計(jì)算出瞬時(shí)相位第三講多模式調(diào)制解調(diào)505.QPSK信號(hào)解調(diào)方法一：將QPSK可以看成兩個(gè)BPSK信號(hào)的組合。（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)第三講多模式調(diào)制解調(diào)505.QPSK信號(hào)解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)51（2）分別對(duì)XI(n)與XQ(n)進(jìn)行抽樣判決，即可恢復(fù)出并行數(shù)據(jù)。（3）并串轉(zhuǎn)換，得到調(diào)制信號(hào)(OQPSK信號(hào)的解調(diào)與QPSK類似）第三講多模式調(diào)制解調(diào)51（2）分別對(duì)XI(n)與XQ(n第三講多模式調(diào)制解調(diào)52QPSK信號(hào)解調(diào)方法二：QPSK的一般表達(dá)式為：（1）正交分解可得：第三講多模式調(diào)制解調(diào)52QPSK信號(hào)解調(diào)方法二：第三講多模式調(diào)制解調(diào)53（2）計(jì)算出，并算出的值

（3）根據(jù)的值查表編碼00011011第三講多模式調(diào)制解調(diào)53（2）計(jì)算出第三講多模式調(diào)制解調(diào)54QPSK信號(hào)解調(diào)摸板第三講多模式調(diào)制解調(diào)54QPSK信號(hào)解調(diào)摸板第三講多模式調(diào)制解調(diào)556.QAM解調(diào)（1）根據(jù)通用模型求出XI(n)與XQ(n)

（2）分別對(duì)XI(n)與XQ(n)進(jìn)行抽樣判決，即可恢復(fù)出并行數(shù)據(jù)。（3）并串轉(zhuǎn)換，得到調(diào)制信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)556.QAM解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)56§3.3軟件無線電中的同步技術(shù)在相干解調(diào)時(shí)，接收端需要提供一個(gè)與接收信號(hào)中的調(diào)制載波同頻同相的相干載波。這個(gè)載波的獲取稱為載波提取或載波同步。載波同步是實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)的先決條件。在數(shù)字通信中，還需要知道碼元的起始時(shí)刻以及幀的開始與結(jié)束，故還需要幀同步與位同步。本節(jié)主要討論了一些同步技術(shù)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)56§3.3軟件無線電中的同步技術(shù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)573.3.1載波同步載波同步的方法可以分為兩類：第一類：插入導(dǎo)頻法.發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)（極少采用）第二類：直接法.從收到的信號(hào)中提取。

1）平方變換法2）同相正交鎖相環(huán)法3）DSP通過軟件實(shí)現(xiàn)第三講多模式調(diào)制解調(diào)573.3.1載波同步第三講多模式調(diào)制解調(diào)58這種方法是設(shè)法從接收信號(hào)中提取同步載波。有些信號(hào)，如DSB-SC、PSK等，它們雖然本身不直接含有載波分量，但經(jīng)過某種非線性變換后，將具有載波的諧波分量，因而可從中提取出載波分量來。下面介紹幾種常用的方法。1）平方變換法所謂平方變換法就是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行平方后，獲取所需的載波。原理圖如下：直接法載波同步平方律部件2fS窄帶濾波器二分頻器信號(hào)輸入載波輸出平方法載波同步第三講多模式調(diào)制解調(diào)58這種方法是設(shè)法第三講多模式調(diào)制解調(diào)59此方法廣泛用于建立抑制載波雙邊帶信號(hào)的載波同步。設(shè)調(diào)制信號(hào)m(t)無直流分量，則抑制載波的雙邊帶信號(hào)為：接收端將該信號(hào)經(jīng)過非線性變換——平方律器件后得到：上式的第二項(xiàng)包含有載波的倍頻2ωc的分量。若用一窄帶濾波器將2ωc頻率分量濾出，再進(jìn)行二分頻，就可獲得所需的相干載波。第三講多模式調(diào)制解調(diào)59此方法廣泛用于建立抑制載波雙邊帶信第三講多模式調(diào)制解調(diào)602）正交鎖相環(huán)法（costas環(huán)）LPFLPFVCO環(huán)路濾波信號(hào)輸入I支路Q支路科斯塔斯環(huán)原理框圖V1V2V3V5V4V6Vd輸出信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)602）正交鎖相環(huán)法（costas環(huán)）第三講多模式調(diào)制解調(diào)61在此環(huán)路中，壓控振蕩器（VCO）提供兩路互為正交的載波，與輸入接收信號(hào)分別在同相和正交兩個(gè)鑒相器中進(jìn)行鑒相，經(jīng)低通濾波之后的輸出均含調(diào)制信號(hào)，兩者相乘后可以消除調(diào)制信號(hào)的影響，經(jīng)環(huán)路濾波器得到僅與相位差有關(guān)的控制壓控，從而準(zhǔn)確地對(duì)壓控振蕩器進(jìn)行調(diào)整。第三講多模式調(diào)制解調(diào)61在此環(huán)路中，壓第三講多模式調(diào)制解調(diào)62設(shè)輸入的抑制載波雙邊帶信號(hào)為：并假定環(huán)路鎖定，且不考慮噪聲的影響，則VCO輸出的兩路互為正交的本地載波分別為式中，θ為VCO輸出信號(hào)與輸入已調(diào)信號(hào)載波之間的相位誤差。第三講多模式調(diào)制解調(diào)62設(shè)輸入的抑制載波第三講多模式調(diào)制解調(diào)63信號(hào)分別與v1、v2相乘后得

經(jīng)低通濾波后分別為第三講多模式調(diào)制解調(diào)63信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)64低通濾波器應(yīng)該允許m(t)通過。V5、V6相乘產(chǎn)生誤差信號(hào)。當(dāng)m(t)為矩形脈沖的雙極性數(shù)字基帶信號(hào)時(shí)，即使m(t)不為矩形脈沖序列，式中的可以分解為直流和交流分量。由于鎖相環(huán)作為載波提取環(huán)時(shí)，其環(huán)路濾波器的帶寬設(shè)計(jì)的很窄，只有m(t)中的直流分量可以通過，因此vd可寫成：

如果我們把圖中除環(huán)路濾波器（LF）和壓控振蕩器（VCO）以外的部分看成一個(gè)等效鑒相器（PD），其輸出vd正是我們所需要的誤差電壓。第三講多模式調(diào)制解調(diào)64低通濾波器應(yīng)該允許m(t)通過。第三講多模式調(diào)制解調(diào)65通過環(huán)路濾波器濾波后去控制VCO的相位和頻率，最終使穩(wěn)態(tài)相位誤差減小到很小的數(shù)值，而Vd沒有剩余頻差（即頻率與ωc同頻）。此時(shí)VCO的輸出V1=cos(ωct+θ)就是所需的同步載波，而V5=1/2m(t)cosθ≈1/2m(t)就是解調(diào)輸出。第三講多模式調(diào)制解調(diào)65通過環(huán)路濾波器濾波后去控制VCO的第三講多模式調(diào)制解調(diào)663.3.2位同步位同步是指在接收端的基帶信號(hào)中提取碼元定時(shí)的過程。它與載波同步有一定的相似和區(qū)別。載波同步是相干解調(diào)的基礎(chǔ)，而位同步是定時(shí)的基礎(chǔ)。位同步是正確取樣判決的基礎(chǔ)，只有數(shù)字通信才需要，并且不論基帶傳輸還是頻帶傳輸都需要位同步；所提取的位同步信息是頻率等于碼速率的定時(shí)脈沖，相位則根據(jù)判決時(shí)信號(hào)波形決定，可能在碼元中間，也可能在碼元終止時(shí)刻或其他時(shí)刻。實(shí)現(xiàn)方法也有插入導(dǎo)頻法（外同步法）和直接法（自同步法）。第三講多模式調(diào)制解調(diào)663.3.2位同步第三講多模式調(diào)制解調(diào)671、自同步（直接法）這一類方法是發(fā)端不專門發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)，而直接從接收的數(shù)字信號(hào)中提取位同步信號(hào)。這種方法在數(shù)字通信中得到了最廣泛的應(yīng)用。常常通過濾波法，延遲相干法，鎖相等方法實(shí)現(xiàn)。

1）波形變換-濾波法不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制序列，不論是單極性還是雙極性的，當(dāng)P(0)=P(1)=1/2時(shí)，都沒有f=1/T，2/T等線譜，因而不能直接濾出f=1/T的位同步信號(hào)分量。但是，若對(duì)該信號(hào)進(jìn)行某種變換，例如，變成歸零的單極性脈沖，其譜中含有f=1/T的分量，然后用窄帶濾波器取出該分量，再經(jīng)移相調(diào)整后就可形成位定時(shí)脈沖。第三講多模式調(diào)制解調(diào)671、自同步（直接法）第三講多模式調(diào)制解調(diào)68這種方法的原理框圖如下圖所示。它的特點(diǎn)是先形成含有位同步信息的信號(hào)，再用濾波器將其取出。圖中的波形變換電路可以用微分、整流來實(shí)現(xiàn)。波形變換窄帶濾波移相脈沖形成基帶信號(hào)濾波法原理圖第三講多模式調(diào)制解調(diào)68這種方法的原理第三講多模式調(diào)制解調(diào)69這是一種從頻帶受限的中頻PSK信號(hào)中提取位同步信息的方法，其波形圖如下圖所示。當(dāng)接收端帶通濾波器的帶寬小于信號(hào)帶寬時(shí)，使頻帶受限的2PSK信號(hào)在相鄰碼元相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)處形成幅度的“陷落”。經(jīng)包絡(luò)檢波后得到圖(b)所示的波形，它可看成是一直流與圖(c)所示的波形相減，而圖(c)波形是具有一定脈沖形狀的歸零脈沖序列，含有位同步的線譜分量，可用窄帶濾波器取出。2）包絡(luò)檢波-濾波法第三講多模式調(diào)制解調(diào)69這是一種從頻第三講多模式調(diào)制解調(diào)70從2PSK信號(hào)中提取位同步信息第三講多模式調(diào)制解調(diào)70從2PSK信號(hào)中提取位同步信息第三講多模式調(diào)制解調(diào)71該方法與相干解調(diào)類似，不過其遲延時(shí)間要小于接收碼長(zhǎng)T。接收信號(hào)與延遲信號(hào)相乘后，就可以得到一組脈沖寬度為的歸零碼，這樣就可以得到位同步信號(hào)的頻率分量。移相遲延提純脈沖形成遲延相干法原理框圖3）延遲相干法第三講多模式調(diào)制解調(diào)71該方法與相干第三講多模式調(diào)制解調(diào)724）鎖相法位同步鎖相法的基本原理與載波同步的類似，在接收端利用鑒相器比較接收碼元和本地產(chǎn)生的位同步信號(hào)的相位，若兩者相位不一致（超前或滯后），鑒相器就產(chǎn)生誤差信號(hào)去調(diào)整位同步信號(hào)的相位，直至獲得準(zhǔn)確的位同步信號(hào)為止。第三講多模式調(diào)制解調(diào)724）鎖相法位同第三講多模式調(diào)制解調(diào)732、外同步（插入導(dǎo)頻法）在發(fā)射端專門發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)732、外同步（插入導(dǎo)頻法）在第三講多模式調(diào)制解調(diào)743.3.3幀同步數(shù)字通信時(shí)，一般總是以若干個(gè)碼元組成幀，以幀為單位進(jìn)行傳輸。幀同步的任務(wù)就是在位同步的基礎(chǔ)上識(shí)別出這些數(shù)字信息幀的“開頭”和“結(jié)尾”的時(shí)刻，使接收設(shè)備的幀定時(shí)與接收到的信號(hào)中的幀定時(shí)處于同步狀態(tài)。方法：幀同步通常利用在數(shù)字信息流中插入特殊的碼組作為每幀的頭尾標(biāo)記。該碼組應(yīng)在信息碼中很少出現(xiàn)，即使偶爾出現(xiàn)，也不可能依照幀的規(guī)律周期出現(xiàn)。在接收端產(chǎn)生出與發(fā)射端相同的碼組，并與收到的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性運(yùn)算，當(dāng)相關(guān)值最大的時(shí)候，就認(rèn)為找到了幀的起始位置。第三講多模式調(diào)制解調(diào)743.3.3幀同步第三講多模式調(diào)制解調(diào)75因此，幀同步的關(guān)鍵是尋找實(shí)現(xiàn)同步的特殊碼組。對(duì)該碼組的基本要求是（1）具有尖銳單峰特性的自相關(guān)函數(shù)；（2）便于與信息碼區(qū)別；（3）碼長(zhǎng)適當(dāng)，以保證傳輸效率。符合上述要求的特殊碼組有：全0碼、全1碼、1與0交替碼、巴克碼、電話基群幀同步碼0011011。目前常用的幀同步碼組是巴克碼。第三講多模式調(diào)制解調(diào)75因此，幀同步的第三講多模式調(diào)制解調(diào)76巴克碼巴克碼是一種有限長(zhǎng)的非周期序列。它的定義如下：一個(gè)n位長(zhǎng)的碼組{x1,x2,x3，…，xn}，其中xi的取值為+1或－1，若它的局部相關(guān)函數(shù)

則稱這種碼組為巴克碼。目前已找到的所有巴克碼組如下表所示。其中的＋、－號(hào)表示xi的取值為+1、-1，分別對(duì)應(yīng)二進(jìn)制碼的“1”或“0”。第三講多模式調(diào)制解調(diào)76巴克碼巴克碼是一種有限長(zhǎng)的非周期第三講多模式調(diào)制解調(diào)77巴克碼組n巴克碼組2＋＋(11)3＋＋－（110）4＋＋＋－(1110)；＋＋－＋(1101)5＋＋＋－＋(11101)7＋＋＋－－＋－(1110010)11＋＋＋－－－＋－－＋－(11100010010)13＋＋＋＋＋－－＋＋－＋－＋(1111100110101)第三講多模式調(diào)制解調(diào)77巴克碼組n巴克碼組2＋＋(1第三講多模式調(diào)制解調(diào)783.4多模式調(diào)制解調(diào)器信號(hào)空間的概念已調(diào)信號(hào)的正交分解與矢量表示信號(hào)調(diào)制信號(hào)解調(diào)多模式調(diào)制解調(diào)器的通用結(jié)構(gòu)解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)783.4多模式調(diào)制解調(diào)器第三講多模式調(diào)制解調(diào)79從信號(hào)空間的角度理解調(diào)制解調(diào)調(diào)制是把信源信息（調(diào)制信號(hào)）變換成適合信道傳輸?shù)哪M波形（已調(diào)信號(hào)），解調(diào)則是從接收信號(hào)中恢復(fù)出傳送的信號(hào)。調(diào)制解調(diào)是一種信號(hào)變換過程，即從一個(gè)信號(hào)空間到另一個(gè)信號(hào)空間的映射。第三講多模式調(diào)制解調(diào)79從信號(hào)空間的角度理解調(diào)制解調(diào)調(diào)制是第三講多模式調(diào)制解調(diào)80從信號(hào)空間的角度理解調(diào)制解調(diào)將已調(diào)信號(hào)表示成正交基函數(shù)的展開式，即已調(diào)信號(hào)可以用正交信號(hào)子空間中的矢量來表示，則根據(jù)調(diào)制方式確定調(diào)制信號(hào)到這些矢量的映射，就完成了調(diào)制過程；在沒有噪聲情況下，解調(diào)是一對(duì)一的逆映射，但在有噪聲情況下，逆映射不能完成解調(diào)，必須引入空間距離的概念，根據(jù)調(diào)制映射關(guān)系，建立一對(duì)一的最優(yōu)信號(hào)檢測(cè)理論；第三講多模式調(diào)制解調(diào)80從信號(hào)空間的角度理解調(diào)制解調(diào)將已調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)81從信號(hào)空間的角度理解調(diào)制解調(diào)對(duì)于模擬解調(diào)和波形估計(jì)問題，基于信號(hào)空間的正交投影概念建立最佳濾波和最優(yōu)估計(jì)理論基于信號(hào)空間的正交展開的映射原理，引出軟件無線電多模式調(diào)制解調(diào)通用結(jié)構(gòu)第三講多模式調(diào)制解調(diào)81從信號(hào)空間的角度理解調(diào)制解調(diào)對(duì)于模第三講多模式調(diào)制解調(diào)823.4.1信號(hào)集合與映射信號(hào)集合：有共同性質(zhì)的信號(hào)歸為一個(gè)集合將一個(gè)信號(hào)集合劃分為一系列互不相交的子集。如將一個(gè)不可數(shù)集合可劃分為可數(shù)個(gè)或有限個(gè)子集，給處理帶來方便。集合內(nèi)元素間的等價(jià)關(guān)系用符號(hào)～表示，在代數(shù)上它具有反身性、對(duì)稱性和等價(jià)性。具有等價(jià)關(guān)系的元素構(gòu)成一個(gè)等價(jià)子集。通過集合劃分可得到一組互不正交的等價(jià)子集。包括元素x的等價(jià)子集表示為第三講多模式調(diào)制解調(diào)823.4.1信號(hào)集合與映射信號(hào)集合第三講多模式調(diào)制解調(diào)833.4.1信號(hào)集合與映射對(duì)給定的某種函數(shù)集合，定義函數(shù)間的等價(jià)關(guān)系為這種等價(jià)關(guān)系實(shí)際上是廣義的同余關(guān)系，即其中M為一函數(shù)子集，其定義為，則每一個(gè)等價(jià)子集可以用一個(gè)代表性的元素表示,而可表示為。即等價(jià)子集和有序數(shù)組之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。第三講多模式調(diào)制解調(diào)833.4.1信號(hào)集合與映射對(duì)給定的第三講多模式調(diào)制解調(diào)843.4.1信號(hào)集合與映射S1、S2為兩個(gè)信號(hào)集合，若存在一個(gè)規(guī)則f，使S1中的每一個(gè)元素x都對(duì)應(yīng)S2中的一個(gè)元素y,則稱f為S1到S2的映射，記為：S1稱為映射f的定義域，S2稱為f的值域，y稱為x的象，x稱作y的原象。若每一個(gè)象都只有一個(gè)原象，這種映射稱為一一映射；若這種映射還是S2到S1上的映射，則稱之為可逆一一映射，其逆映射記為第三講多模式調(diào)制解調(diào)843.4.1信號(hào)集合與映射第三講多模式調(diào)制解調(diào)853.4.1信號(hào)集合與映射任何一種等價(jià)關(guān)系可以用集合映射來表示，即任何一個(gè)映射給出一種等價(jià)關(guān)系：如給出等價(jià)關(guān)系：第三講多模式調(diào)制解調(diào)853.4.1信號(hào)集合與映射任何一種第三講多模式調(diào)制解調(diào)863.4.1信號(hào)集合與映射函數(shù)是從集合到數(shù)集的映射，而泛函是從函數(shù)集合（信號(hào)集合）到數(shù)集的映射，即“函數(shù)的函數(shù)”。如信號(hào)的一種泛函可表示為將信號(hào)級(jí)數(shù)展開，

其中表示給定的基信號(hào)集合，表示一個(gè)可數(shù)的泛函序列，則信號(hào)集合中的每一個(gè)元素可用可數(shù)個(gè)泛函來表示。在軟件無線電中已調(diào)信號(hào)將采用這種方法表示。第三講多模式調(diào)制解調(diào)863.4.1信號(hào)集合與映射函數(shù)是從第三講多模式調(diào)制解調(diào)87信號(hào)空間一個(gè)信號(hào)集合代表具有某種共同性質(zhì)的信號(hào)。集合中各元素（信號(hào)）的相互關(guān)系，構(gòu)成信號(hào)空間。線性空間：集合中元素對(duì)線性運(yùn)算封閉。元素可是矢量、時(shí)間函數(shù)等，統(tǒng)稱廣義矢量，因此線性空間又稱矢量空間。距離空間：信號(hào)集合中一對(duì)元素可定義距離。賦范線性空間：將線性空間的代數(shù)概念和距離空間的幾何概念結(jié)合起來，賦予線性空間中的矢量以長(zhǎng)度的概念。內(nèi)積空間：定義矢量?jī)?nèi)積第三講多模式調(diào)制解調(diào)87信號(hào)空間一個(gè)信號(hào)集合代表具有某種共第三講多模式調(diào)制解調(diào)883.4.2已調(diào)信號(hào)的正交分解與矢量表示已調(diào)信號(hào)的矢量表示實(shí)質(zhì)是將廣義矢量空間（無限維）的已調(diào)信號(hào)表示為N個(gè)正交基函數(shù)的N維矢量空間表示第三講多模式調(diào)制解調(diào)883.4.2已調(diào)信號(hào)的正交分解與矢第三講多模式調(diào)制解調(diào)89已調(diào)信號(hào)的L2空間表示已調(diào)信號(hào)s(t)所在的空間可以認(rèn)為是能量有限（平方可積）信號(hào)空間，即在區(qū)間[a,b]上的內(nèi)積空間，記為兩個(gè)復(fù)值信號(hào)的內(nèi)積定義為則范數(shù)為距離為第三講多模式調(diào)制解調(diào)89已調(diào)信號(hào)的L2空間表示已調(diào)信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)90正交函數(shù)集合與N維線性空間實(shí)值信號(hào)集合若每個(gè)信號(hào)的能量均為1，且滿足

則稱該信號(hào)集是正交的。顯然該信號(hào)集合為L(zhǎng)2(a,b)空間的子集，信號(hào)的范數(shù)為1，集合中不同信號(hào)間的內(nèi)積為零。第三講多模式調(diào)制解調(diào)90正交函數(shù)集合與N維線性空間實(shí)值信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)91正交函數(shù)集合與N維線性空間選定一個(gè)正交函數(shù)集,L2(a,b)空間的任一信號(hào)可用其線性加權(quán)組合來近似表示，其誤差為選擇系數(shù)使誤差能量最小，

可得因此將稱為正交基函數(shù)集合，N個(gè)正交基函數(shù)張成一個(gè)N維線性空間，是在基函數(shù)上的投影,矢量是N維空間中的一點(diǎn),因此信號(hào)可以用N維線性空間中的矢量來表示。第三講多模式調(diào)制解調(diào)91正交函數(shù)集合與N維線性空間選定一個(gè)第三講多模式調(diào)制解調(diào)92正交函數(shù)集合與N維線性空間矢量表示的最小均方誤差為

式中為信號(hào)的能量

若滿足，或者

則稱正交基函數(shù)集合是完備的。第三講多模式調(diào)制解調(diào)92正交函數(shù)集合與N維線性空間矢量表示第三講多模式調(diào)制解調(diào)93正交函數(shù)集合與N維線性空間線性矢量空間中，兩個(gè)矢量的內(nèi)積定義為對(duì)于完備正交基函數(shù)集合，則L2(a,b)空間的內(nèi)積和N維矢量空間的內(nèi)積相等：即兩個(gè)空間的范數(shù)和距離也必然相等第三講多模式調(diào)制解調(diào)93正交函數(shù)集合與N維線性空間線性矢量第三講多模式調(diào)制解調(diào)94正交基函數(shù)的構(gòu)建采用正交基函數(shù)對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行矢量表示，各個(gè)系數(shù)的求解歸結(jié)為已調(diào)信號(hào)與基函數(shù)的內(nèi)積，可以獨(dú)立求解，與維數(shù)無關(guān)；基函數(shù)的數(shù)量與形式體現(xiàn)了調(diào)制解調(diào)的復(fù)雜性，為了減小復(fù)雜性，并形象地幾何可視化表示調(diào)制信號(hào)的主要特征，需要尋求一個(gè)最小的基函數(shù)集合，且基函數(shù)由簡(jiǎn)單的函數(shù)組成。完成正交基函數(shù)的構(gòu)建后，可以用基函數(shù)的線性組合來表示M個(gè)信號(hào)。對(duì)于L2(a,b)空間的信號(hào)，該正交函數(shù)集合對(duì)應(yīng)的矢量是最小均方誤差準(zhǔn)則下的最佳逼近，隨著維數(shù)的增加，逼近誤差趨于零。第三講多模式調(diào)制解調(diào)94正交基函數(shù)的構(gòu)建采用正交基函數(shù)對(duì)已第三講多模式調(diào)制解調(diào)95正交基函數(shù)的構(gòu)建常見的正交函數(shù)有正（余）弦函數(shù)、采樣函數(shù)、列讓德函數(shù)等但這些函數(shù)均為無限維函數(shù)集合。Gram-Schmidt歸一正交化方法。對(duì)于給定的M個(gè)信號(hào)集合，該方法可得到一個(gè)最小的、但不是唯一的正交基函數(shù)集合。第三講多模式調(diào)制解調(diào)95正交基函數(shù)的構(gòu)建常見的正交函數(shù)有正第三講多模式調(diào)制解調(diào)96波形的綜合與分析信號(hào)調(diào)制是一種特殊的波形綜合問題，信號(hào)解調(diào)則是一種特殊的波形分析問題。能量有限信號(hào)的正交展開和矢量表示的直接應(yīng)用就是波形綜合與分析。波形綜合圖中，輸入不同的Sm即可產(chǎn)生不同的波形輸出波形綜合示意圖第三講多模式調(diào)制解調(diào)96波形的綜合與分析信號(hào)調(diào)制是一種特殊第三講多模式調(diào)制解調(diào)97波形的綜合與分析波形分析與波形綜合過程相反，通過波形分析得到Sm(t)在各個(gè)正交基函數(shù)上的投影Smn。常用的波形分析方法有：

相干分析法匹配濾波分析法相關(guān)分析匹配濾波分析第三講多模式調(diào)制解調(diào)97波形的綜合與分析波形分析與波形綜合第三講多模式調(diào)制解調(diào)98波形的綜合與分析對(duì)相關(guān)運(yùn)算，t=T時(shí)刻采樣值為對(duì)匹配濾波運(yùn)算，匹配濾波器輸出為對(duì)其在t=T時(shí)刻采樣得可見，在t=T時(shí)刻匹配濾波器與相關(guān)器的輸出是相等的（其他時(shí)刻并不相等）。相關(guān)分析和匹配濾波分析的實(shí)現(xiàn)方法是不同的，前者需要波形產(chǎn)生器和乘法器、積分器，后者需要濾波器。第三講多模式調(diào)制解調(diào)98波形的綜合與分析對(duì)相關(guān)運(yùn)算，t第三講多模式調(diào)制解調(diào)993.4.3信號(hào)調(diào)制傳統(tǒng)資料將信號(hào)調(diào)制定義為調(diào)制信號(hào)對(duì)載波的幅度、相位、頻率進(jìn)行變換，這種定義不便于軟件無線電中構(gòu)建多模式調(diào)制的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)。需從信號(hào)空間映射的角度來定義信號(hào)調(diào)制，即通過信號(hào)空間和矢量表示在信源信息（調(diào)制信號(hào)）和已調(diào)信號(hào)之間架起一座橋梁第三講多模式調(diào)制解調(diào)993.4.3信號(hào)調(diào)制傳統(tǒng)資料將信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)100信號(hào)調(diào)制過程與映射信號(hào)調(diào)制的研究包括：尋找一個(gè)合適的正交基函數(shù)集合，將能量有限信號(hào)空間L2(T)已調(diào)信號(hào)用正交子空間中的矢量來表示。對(duì)數(shù)字調(diào)制信號(hào)，已調(diào)信號(hào)只有有限個(gè)波形，對(duì)應(yīng)于信號(hào)空間中的有限個(gè)離散點(diǎn)根據(jù)調(diào)制體制，構(gòu)造信源符號(hào)與正交子空間中矢量的映射關(guān)系，這種映射關(guān)系可能是簡(jiǎn)單映射，也可能是由多種映射構(gòu)成的復(fù)合映射。第三講多模式調(diào)制解調(diào)100信號(hào)調(diào)制過程與映射信號(hào)調(diào)制的研究第三講多模式調(diào)制解調(diào)101已調(diào)信號(hào)的正交函數(shù)表示載波調(diào)制的已調(diào)信號(hào)是一種帶通信號(hào)，可表示為選擇一個(gè)特殊的正交基函數(shù)集合對(duì)其進(jìn)行正交展開，即得到即已調(diào)信號(hào)可用兩個(gè)矢量來表示

第三講多模式調(diào)制解調(diào)101已調(diào)信號(hào)的正交函數(shù)表示載波調(diào)制的第三講多模式調(diào)制解調(diào)102已調(diào)信號(hào)的正交函數(shù)表示設(shè)m(t)為信源調(diào)制信號(hào)，這種表示方法的作用在于：將已調(diào)信號(hào)的表示從帶通變?yōu)榛鶐?，從而可在基帶討論調(diào)制解調(diào)；對(duì)于線性數(shù)字調(diào)制（如MASK、MPSK、MQAM），I(t)、Q(t)只能取有限個(gè)狀態(tài)的離散值Ii,Qi，因而已調(diào)信號(hào)可用二維矢量空間（Ii,Qi）的星座表示，調(diào)制表征為m(t)到矢量空間的映射。對(duì)于非線性數(shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制，由分解得到s={s0,s1}={I(t),Q(t)}仍與t有關(guān)，即I、Q兩個(gè)無窮維正交空間的矢量來表示，調(diào)制表征為m(t)到s={s0,s1}={I(t),Q(t)}的映射，數(shù)字實(shí)現(xiàn)時(shí)這種映射過程變?yōu)橛邢蘧S近似。第三講多模式調(diào)制解調(diào)102已調(diào)信號(hào)的正交函數(shù)表示設(shè)m(t第三講多模式調(diào)制解調(diào)103已調(diào)信號(hào)的正交函數(shù)表示因此信號(hào)調(diào)制可分為兩個(gè)過程：1、m(t)->{I(t),Q(t)}，稱為基帶調(diào)制2、{I(t),Q(t)}->s(t)，稱為正交調(diào)制，也稱正交上變頻正交上變頻已進(jìn)行討論，下面主要介紹基帶調(diào)制，給出各種調(diào)制體制的基帶調(diào)制映射關(guān)系。基帶調(diào)制信號(hào)若不經(jīng)上變頻，可進(jìn)行基帶傳輸。第三講多模式調(diào)制解調(diào)103已調(diào)信號(hào)的正交函數(shù)表示因此信號(hào)調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)104模擬調(diào)制第三講多模式調(diào)制解調(diào)104模擬調(diào)制第三講多模式調(diào)制解調(diào)105數(shù)字調(diào)制本質(zhì)上說，數(shù)字調(diào)制是模擬調(diào)制的特例，只不過m(t)是離散的，而非連續(xù)的，因此調(diào)制信號(hào)改用{I(t),Q(t)}表示，

{Ii,Qi},i=1,2,…M第三講多模式調(diào)制解調(diào)105數(shù)字調(diào)制本質(zhì)上說，數(shù)字調(diào)制是模擬第三講多模式調(diào)制解調(diào)106數(shù)字調(diào)制可看出，MASK,MPSK,MQAM3種調(diào)制的Ii、Qi與調(diào)制信息i是一一對(duì)應(yīng)的，將(Ii,Qi)二維矢量空間中的點(diǎn)稱為星座，則可以直觀地畫出這三種調(diào)制的星座圖。MFSK和CPM中的(Ii,Qi)仍與t有關(guān)，不能直接用星座圖表示?？捎眯盘?hào)空間表示。第三講多模式調(diào)制解調(diào)106數(shù)字調(diào)制可看出，MASK,MPS第三講多模式調(diào)制解調(diào)1073.4.4信號(hào)解調(diào)同信號(hào)調(diào)制過程相對(duì)應(yīng)，信號(hào)解調(diào)分為正交解調(diào)和基帶解調(diào)兩個(gè)過程。正交解調(diào)正交解調(diào)把r(t)轉(zhuǎn)換為正交空間中的矢量，包括信號(hào)和噪聲兩部分，作為基帶解調(diào)的充分統(tǒng)計(jì)觀測(cè)量?；鶐Ы庹{(diào)在不存在噪聲的情況下，基帶解調(diào)完成矢量空間與信源信息的逆映射。在有噪聲情況下，觀測(cè)矢量已不同于發(fā)送端的已調(diào)信號(hào)矢量，故不存在逆映射。第三講多模式調(diào)制解調(diào)1073.4.4信號(hào)解調(diào)同信號(hào)調(diào)制過第三講多模式調(diào)制解調(diào)108基帶解調(diào)有噪聲情況下的基帶解調(diào)對(duì)數(shù)字信號(hào)，只能根據(jù)信源信息和矢量空間的映射關(guān)系，基于最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則，判斷接收到的觀測(cè)矢量最可能是矢量空間中的哪一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)基帶解調(diào)稱為信號(hào)檢測(cè)。而對(duì)于模擬信號(hào)，只能基于最小均方誤差準(zhǔn)則，盡可能無失真地恢復(fù)所傳輸?shù)男旁葱盘?hào)波形，此時(shí)基帶解調(diào)稱為信號(hào)估計(jì)或波形估計(jì)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)108基帶解調(diào)有噪聲情況下的基帶解調(diào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)109信號(hào)解調(diào)本節(jié)討論的主要是無失真的理想信道接收的已調(diào)信號(hào)是發(fā)送的已調(diào)信號(hào)的延遲其幅度乘上了一個(gè)常數(shù)理想信道只引入了高斯白噪聲。第三講多模式調(diào)制解調(diào)109信號(hào)解調(diào)本節(jié)討論的主要是無失真的第三講多模式調(diào)制解調(diào)110正交解調(diào)由于已調(diào)信號(hào)是由N個(gè)正交基函數(shù)加權(quán)合成的，根據(jù)波形分析原理，應(yīng)將接收信號(hào)與N個(gè)正交基函數(shù)分別進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，即計(jì)算在N個(gè)正交基函數(shù)上的投影于是接收信號(hào)在[0,T]內(nèi)可以表示為代表與投影到基函數(shù)部分的差。不包含有關(guān)基帶解調(diào)的任何信息，為充分統(tǒng)計(jì)觀測(cè)量。第三講多模式調(diào)制解調(diào)110正交解調(diào)由于已調(diào)信號(hào)是由N個(gè)正交第三講多模式調(diào)制解調(diào)111正交解調(diào)的匹配濾波器實(shí)現(xiàn)由于匹配濾波器與相關(guān)器的等效性，正交解調(diào)也可用匹配濾波器實(shí)現(xiàn)。這種采用基函數(shù)進(jìn)行正交解調(diào)的接收機(jī)稱為基函數(shù)相關(guān)（或基函數(shù)匹配器）最優(yōu)接收機(jī)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)111正交解調(diào)的匹配濾波器實(shí)現(xiàn)由于匹配第三講多模式調(diào)制解調(diào)112正交解調(diào)對(duì)于帶通接收信號(hào)，若選擇特殊的正交基函數(shù)為

則正交解調(diào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)從帶通到低通的變換，因此又稱正交下變頻。第三講多模式調(diào)制解調(diào)112正交解調(diào)對(duì)于帶通接收信號(hào)，若選擇第三講多模式調(diào)制解調(diào)113數(shù)字信號(hào)的檢測(cè)通過正交解調(diào)得到充分統(tǒng)計(jì)觀測(cè)矢量之后，將基于最小錯(cuò)誤概率準(zhǔn)則判斷該矢量屬于N維信號(hào)空間中M個(gè)點(diǎn)中的哪一個(gè)點(diǎn)，這屬于信號(hào)檢測(cè)理論的范疇。如錯(cuò)誤代價(jià)相等，此時(shí)判決準(zhǔn)則為最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則（MAP）在AWGN信道中，MAP準(zhǔn)則可表示為由于，采用對(duì)數(shù)形式為第三講多模式調(diào)制解調(diào)113數(shù)字信號(hào)的檢測(cè)通過正交解調(diào)得到充第三講多模式調(diào)制解調(diào)114最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則定義歐幾里德距離為MAP信號(hào)檢測(cè)的本質(zhì)為：信號(hào)空間M個(gè)星座中與觀測(cè)矢量歐幾里德距離（加上一個(gè)由先驗(yàn)概率決定的偏移量）最小的星座將判決為發(fā)送的信號(hào)星座。MAP準(zhǔn)則的本質(zhì)還可以表示為：計(jì)算觀測(cè)矢量r與M個(gè)星座矢量的內(nèi)積，并加上一個(gè)由先驗(yàn)概率和符號(hào)能量決定的偏移量，其值最大的矢量對(duì)應(yīng)的星座即判決為發(fā)送的星座符號(hào)。由于N維矢量空間的內(nèi)積與L2(0,T)空間的內(nèi)積相等，MAP還可表示為：

第三講多模式調(diào)制解調(diào)114最大后驗(yàn)概率準(zhǔn)則定義歐幾里德距離第三講多模式調(diào)制解調(diào)115最佳接收機(jī)--基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)的構(gòu)造將接收信號(hào)投影到N個(gè)基函數(shù)上，構(gòu)成基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)第三講多模式調(diào)制解調(diào)115最佳接收機(jī)--基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)的第三講多模式調(diào)制解調(diào)116最佳接收機(jī)--符號(hào)函數(shù)相關(guān)接收機(jī)的構(gòu)造將接收信號(hào)投影到M個(gè)符號(hào)波形上，構(gòu)成符號(hào)函數(shù)相關(guān)接收機(jī)第三講多模式調(diào)制解調(diào)116最佳接收機(jī)--符號(hào)函數(shù)相關(guān)接收機(jī)第三講多模式調(diào)制解調(diào)117最佳接收機(jī)從形式上看基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)復(fù)雜一些，它首先要將投影到N維矢量空間，得到充分判決矢量，然后將與M個(gè)星座矢量進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算選擇最大者。但事實(shí)上由于N往往小于M，基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)需要的相關(guān)器少于符號(hào)相關(guān)接收機(jī)，更重要的是，基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)形式上對(duì)不同體制選擇相同的基函數(shù)，構(gòu)成統(tǒng)一的多模式解調(diào)平臺(tái)，不同體制表現(xiàn)為基帶映射的不同表示而符號(hào)相關(guān)接收機(jī)需要合成各個(gè)符號(hào)，不能形成統(tǒng)一的多模式解調(diào)平臺(tái)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)117最佳接收機(jī)從形式上看基函數(shù)相關(guān)接第三講多模式調(diào)制解調(diào)118最佳接收機(jī)軟件無線電中采用基函數(shù)相關(guān)接收機(jī)形式，并通常選擇作為基函數(shù)，此時(shí)N＝2。數(shù)字調(diào)制中,s(t)只有M種狀態(tài)，代表M個(gè)符號(hào)，解調(diào)的目的是要從接收信號(hào)r(t)中判斷傳送的是哪一個(gè)符號(hào)，處理原則是判決時(shí)刻的最大信噪比準(zhǔn)則，而不是無失真地恢復(fù)波形。作相關(guān)檢測(cè)時(shí)，還應(yīng)考慮復(fù)合映射問題及MFSK、CPM信號(hào)特殊空間表示問題。第三講多模式調(diào)制解調(diào)118最佳接收機(jī)軟件無線電中采用基函數(shù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)1193.4.5多模式調(diào)制解調(diào)器的通用結(jié)構(gòu)基帶調(diào)制發(fā)送濾波正交解調(diào)正交解調(diào)接收濾波輸出選擇信號(hào)檢測(cè)或估計(jì)多模式調(diào)制解調(diào)的通用結(jié)構(gòu)發(fā)送濾波器對(duì)信號(hào)的頻帶和波形進(jìn)行限制。采用基帶數(shù)字合成方法實(shí)現(xiàn)。接收濾波器：限制信道噪聲、實(shí)現(xiàn)波形成形（使?jié)M足無符號(hào)間干擾）?？捎貌ㄐ尾樵兎ɑ虿ㄐ斡?jì)算法實(shí)現(xiàn)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)1193.4.5多模式調(diào)制解調(diào)器的通第三講多模式調(diào)制解調(diào)120分析討論多模式調(diào)制解調(diào)的基本原理是采用正交基函數(shù)對(duì)已調(diào)信號(hào)進(jìn)行I/Q正交分解，這種正交分解有兩個(gè)作用：將L2空間中的已調(diào)信號(hào)表示成I、Q正交子空間中的矢量信號(hào)正交分解將信號(hào)從帶通變到低通，從而可以在基帶采用矢量映射來表示調(diào)制解調(diào)，而不是在載波頻率上表示調(diào)制解調(diào)。不同模式的調(diào)制解調(diào)對(duì)應(yīng)不同的映射表，因此，具有統(tǒng)一的通用實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)120分析討論多模式調(diào)制解調(diào)的基本原理第三講多模式調(diào)制解調(diào)121分析討論多模式調(diào)制解調(diào)是建立在正交基函數(shù)上的調(diào)制解調(diào)器，而不是建立在符號(hào)基礎(chǔ)上的，各種符號(hào)與基函數(shù)的映射關(guān)系體現(xiàn)在基帶調(diào)制解調(diào)。建立在基函數(shù)上的調(diào)制解調(diào)對(duì)于數(shù)字調(diào)制和模擬調(diào)制都適合，而建立在符號(hào)基礎(chǔ)上的調(diào)制解調(diào)器僅適用于數(shù)字調(diào)制第三講多模式調(diào)制解調(diào)121分析討論多模式調(diào)制解調(diào)是建立在正第三講多模式調(diào)制解調(diào)1223.5調(diào)制信號(hào)識(shí)別技術(shù)

調(diào)制信號(hào)識(shí)別方法發(fā)展調(diào)制信號(hào)識(shí)別處理過程現(xiàn)有識(shí)別方法概述判決理論譜分析法第三講多模式調(diào)制解調(diào)1223.5調(diào)制信號(hào)識(shí)別技術(shù)調(diào)制信第三講多模式調(diào)制解調(diào)1233.5.1調(diào)制信號(hào)識(shí)別方法發(fā)展1969年4月，C.S.Waver等在斯坦福大學(xué)學(xué)術(shù)報(bào)告上發(fā)表了第一篇研究自動(dòng)調(diào)制識(shí)別的論文《采用模式識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)制類型的自動(dòng)分類》。此后，不斷有研究調(diào)制模式識(shí)別的論文出現(xiàn)在刊物上。第三講多模式調(diào)制解調(diào)1233.5.1調(diào)制信號(hào)識(shí)別方法發(fā)展1第三講多模式調(diào)制解調(diào)124基于特征參數(shù)的數(shù)字調(diào)制識(shí)別方法1984年，Liedtke提出了一種數(shù)字調(diào)制識(shí)別方法，這種方法采用信號(hào)幅度直方圖、頻率直方圖，以及幅度方差和頻率方差等特征參數(shù)，然后采用模式識(shí)別的分類方法，通過提取的特征參數(shù)與理想樣本的特征參數(shù)相比較，按照最近原則進(jìn)行信號(hào)自動(dòng)分類。這種方法能夠在SNR>18dB條件下，有效識(shí)別AM、2ASK、2FSK、2PSK、4PSK等信號(hào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)124基于特征參數(shù)的數(shù)字調(diào)制識(shí)別方法1第三講多模式調(diào)制解調(diào)1251986年，F(xiàn)abrizi等提出了一種模擬調(diào)制識(shí)別方法，該方法基于瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)頻率方面的信息，采用信號(hào)包絡(luò)峰值作為特征參數(shù)。該方法能夠在SNR>35dB的條件下，有效識(shí)別CW、FM和DSB等信號(hào)。1989年Chan和Cadbois等也提出了一種類似的方法，該方法根據(jù)信號(hào)包絡(luò)的特點(diǎn)，采用信號(hào)包絡(luò)方差和信號(hào)均值平方之比R作為判決準(zhǔn)則。基于瞬時(shí)幅度和瞬時(shí)頻率的模擬調(diào)制識(shí)別方法第三講多模式調(diào)制解調(diào)1251986年，F(xiàn)abrizi等提出第三講多模式調(diào)制解調(diào)126準(zhǔn)優(yōu)化的對(duì)數(shù)似然比識(shí)別方法1990年，A.Ploydoros和K.Kim等提出了準(zhǔn)優(yōu)化的對(duì)數(shù)似然比識(shí)別方法。其思想是采用高斯白噪聲干擾下的數(shù)字調(diào)相信號(hào)的近似似然比函數(shù)，通過優(yōu)化得到LR判決準(zhǔn)則，從而區(qū)分MPSK信號(hào)。該方法在信噪比大于零時(shí)，有較好的識(shí)別效果。第三講多模式調(diào)制解調(diào)126準(zhǔn)優(yōu)化的對(duì)數(shù)似然比識(shí)別方法199第三講多模式調(diào)制解調(diào)127數(shù)字相位統(tǒng)計(jì)相關(guān)變量識(shí)別方法1992年，S.S.Soliman和S.Hsue等提出一種數(shù)字相位統(tǒng)計(jì)相關(guān)變量識(shí)別方法，利用PSK信號(hào)相位的n階統(tǒng)計(jì)均值隨M單調(diào)遞增的特性，對(duì)各種MPSK信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。這以后H.Leib和S.Pasupathy等人也對(duì)高斯白噪聲干擾的信號(hào)相位的概率分布進(jìn)行了研究，為調(diào)相信號(hào)的識(shí)別提供了理論依據(jù)，他們識(shí)別目標(biāo)主要是MPSK信號(hào)或CW、MPSK、MFSK等信號(hào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)127數(shù)字相位統(tǒng)計(jì)相關(guān)變量識(shí)別方法19第三講多模式調(diào)制解調(diào)128A.K.Nandi等提出的七個(gè)關(guān)鍵特征參數(shù)在1995年～1998年的三年間，A.K.Nandi和E.E.Azzouz發(fā)表了多篇文章，利用他們提出的七個(gè)關(guān)鍵特征，分別采用決策理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)的方法對(duì)模擬和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分類識(shí)別，在信噪比大于10dB時(shí)，具有良好的識(shí)別效果。第三講多模式調(diào)制解調(diào)128A.K.Nandi等提出的七個(gè)關(guān)第三講多模式調(diào)制解調(diào)129其它主要的識(shí)別方法其它主要的識(shí)別方法還有S.Hsue的過零點(diǎn)識(shí)別方法，A.W.Gardner的周期譜識(shí)別方法等。近幾年來，人們又將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、小波變換技術(shù)、高階譜分析技術(shù)與調(diào)制識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，提出了許多新穎的調(diào)制識(shí)別方法。第三講多模式調(diào)制解調(diào)129其它主要的識(shí)別方法其它主要的識(shí)別第三講多模式調(diào)制解調(diào)1303.5.2調(diào)制信號(hào)識(shí)別處理過程調(diào)制信號(hào)識(shí)別是一個(gè)典型的模式識(shí)別問題，一般過程如圖3.6.1所示：調(diào)制識(shí)別方法的基本框架包括三部分：信號(hào)預(yù)處理部分、特征提取部分和分類器部分。信號(hào)預(yù)處理部分為后續(xù)處理提供合適的數(shù)據(jù)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)1303.5.2調(diào)制信號(hào)識(shí)別處理過程第三講多模式調(diào)制解調(diào)131信號(hào)預(yù)處理部分信號(hào)預(yù)處理部分為后續(xù)處理提供合適的數(shù)據(jù)。信號(hào)預(yù)處理任務(wù)一般包括：數(shù)字下變頻、頻偏估計(jì)和載頻分量消除等。多信道情況下，還需完成信道分離。第三講多模式調(diào)制解調(diào)131信號(hào)預(yù)處理部分信號(hào)預(yù)處理部分為后第三講多模式調(diào)制解調(diào)132特征提取部分特征提取部分是從數(shù)據(jù)中提取信號(hào)的時(shí)域特征或變換域特征。時(shí)域特征包括信號(hào)的瞬時(shí)幅度、瞬時(shí)相位和瞬時(shí)頻率的統(tǒng)計(jì)參數(shù)。變換域特征包括功率譜、譜相關(guān)函數(shù)、時(shí)頻分布以及其它統(tǒng)計(jì)參數(shù)。對(duì)于變換域特征，采用FFT方法可以獲得，而時(shí)域特征通常由Hilbert變換法、同相正交(I-Q)分量法和過零檢測(cè)法等獲得。第三講多模式調(diào)制解調(diào)132特征提取部分特征提取部分是從數(shù)據(jù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)133分類識(shí)別器部分分類識(shí)別器部分，選擇和確定合適的判決規(guī)則和分類器結(jié)構(gòu)，主要采用梯形分類器結(jié)構(gòu)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分類器。梯形分類器是采用多級(jí)分類結(jié)構(gòu)，每級(jí)結(jié)構(gòu)根據(jù)一個(gè)或多個(gè)特征參數(shù)，分辨出調(diào)制類型，再下一級(jí)結(jié)構(gòu)又根據(jù)一個(gè)或多個(gè)特征參數(shù)，再分辨出某一類調(diào)制類型，經(jīng)多級(jí)識(shí)別后，最終完成具體類型的識(shí)別。這種分類器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但需要事先確定判決門限，自適應(yīng)能力差，識(shí)別效率相對(duì)不高。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器具有強(qiáng)大的模式識(shí)別能力，能夠自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境變化，能較好處理復(fù)雜的非線性問題，而且具有較好的穩(wěn)健性和潛在的容錯(cuò)性，可獲得很高的識(shí)別率。第三講多模式調(diào)制解調(diào)133分類識(shí)別器部分分類識(shí)別器部分，選第三講多模式調(diào)制解調(diào)134特征的提取和選擇直接影響分類器的設(shè)計(jì)和性能，需要考慮在實(shí)際通信條件下使所選擇的特征參數(shù)具有良好的分辨率。分類識(shí)別是依據(jù)信號(hào)特征的觀測(cè)值將其分到不同類別中去。選擇和確定合適的判決規(guī)則和分類器結(jié)構(gòu)，也是信號(hào)調(diào)制識(shí)別的重要研究?jī)?nèi)容。第三講多模式調(diào)制解調(diào)134特征的提取和選擇直接影響分類器的第三講多模式調(diào)制解調(diào)1353.5.3現(xiàn)有識(shí)別方法概述目前已有的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別方法大致可以分成兩大類：判決理論方法和模式識(shí)別方法。判決理論采用概率論和假設(shè)檢驗(yàn)理論的方法解決信號(hào)分類問題，在最小錯(cuò)誤準(zhǔn)則下是最佳的,但檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量計(jì)算復(fù)雜其需要一些先驗(yàn)概率信息。模式識(shí)別方法基于特征抽取的識(shí)別算法,它結(jié)合使用了傳輸信號(hào)的頻域特征(比如頻譜估計(jì))和時(shí)域特征(比如瞬時(shí)包絡(luò)、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位),對(duì)信號(hào)先驗(yàn)信息的依賴性相對(duì)較小,判決規(guī)則稍復(fù)雜但特征參數(shù)提取簡(jiǎn)單，能夠在各種無線信道環(huán)境中使用,便于實(shí)現(xiàn)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)1353.5.3現(xiàn)有識(shí)別方法概述目第三講多模式調(diào)制解調(diào)136時(shí)域特征參數(shù)法以Nandi等提出的提出七個(gè)關(guān)鍵特征參數(shù)和判決方法為代表。在1995年～1998年的三年間，A.K.Nandi和E.E.Azzouz發(fā)表了多篇文章，利用他們提出的七個(gè)關(guān)鍵特征（由幅度、頻率、相位、功率轉(zhuǎn)化而來），分別采用決策理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)的方法對(duì)模擬和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分類識(shí)別，在信噪比大于10dB時(shí)，具有良好的識(shí)別效果。Nandi等提出的算法，是目前調(diào)制識(shí)別中常用的算法，他們提出的特征參數(shù)，為人們廣泛應(yīng)用，在其基礎(chǔ)上，人們提出了一些改進(jìn)的特征參數(shù)或采用新的分類器結(jié)構(gòu)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)136時(shí)域特征參數(shù)法以Nandi等提第三講多模式調(diào)制解調(diào)137A.W.Gardner等提出的譜相關(guān)法該方法基于通信信號(hào)的周期平穩(wěn)性特點(diǎn)，不同調(diào)制信號(hào)的特征主要表現(xiàn)在譜相關(guān)函數(shù)以及相關(guān)譜的自相關(guān)函數(shù)上，分析不同調(diào)制信號(hào)的不同周期特性，用以區(qū)分信號(hào)的調(diào)制類型。譜相關(guān)識(shí)別方法具有分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。周期譜除了能分離和識(shí)別信號(hào)外，還能通過檢測(cè)周期譜的幅度、位移等特征來測(cè)定載波、脈沖速率及相位信息等。第三講多模式調(diào)制解調(diào)137A.W.Gardner等提出的譜第三講多模式調(diào)制解調(diào)138判決理論法代表性的有Y.Yang和S.S.Soliman等基于對(duì)高斯干擾信號(hào)的相位概率密度分析，提出針對(duì)MPSK類信號(hào)的識(shí)別方法。該方法利用Tikhonov函數(shù)逼近信號(hào)的相位概率密度，推導(dǎo)出假設(shè)檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)檢測(cè)量，可以識(shí)別低信噪比條件下的數(shù)字調(diào)相信號(hào)。WenWei等使用最大似然估計(jì)和模糊邏輯的方法識(shí)別具體的星座圖分布來分辯信號(hào)。Beidas應(yīng)用高階相關(guān)函數(shù)識(shí)別MFSK信號(hào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)138判決理論法代表性的有Y.Yan第三講多模式調(diào)制解調(diào)1393.5.4特征參數(shù)法從接收信號(hào)的幅度、頻率、功率譜等信息中提取特征參數(shù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)1393.5.4特征參數(shù)法從接收第三講多模式調(diào)制解調(diào)140信號(hào)瞬時(shí)幅度序列功率譜的最大值

其中為信號(hào)包絡(luò)幅度歸一化和中心值。信號(hào)包絡(luò)方面的特征參數(shù)能夠反映信號(hào)是否存在幅度調(diào)制。能夠用這些特征參數(shù)將諸如AM、DSB、SSB、ASK等幅度調(diào)制信號(hào)與FM、FSK、PSK等幅度保持不變的信號(hào)區(qū)別開來。第三講多模式調(diào)制解調(diào)140信號(hào)瞬時(shí)幅度序列功率譜的最大值第三講多模式調(diào)制解調(diào)141譜對(duì)稱特征參數(shù)式中是截取的信號(hào)功率譜采樣，可用周期圖法求得，表示載頻所對(duì)應(yīng)的譜線序數(shù)。特征參數(shù)P反映信號(hào)功率譜關(guān)于載頻的對(duì)稱性，功率譜越對(duì)稱，P越趨近于0，功率譜越不對(duì)稱，P越趨近于，利用參數(shù)P能夠區(qū)分USB、LSB、VSB和FM_AM等信號(hào)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)141譜對(duì)稱特征參數(shù)式中第三講多模式調(diào)制解調(diào)142強(qiáng)信號(hào)段瞬時(shí)相位的直接相位標(biāo)準(zhǔn)偏差

為強(qiáng)信號(hào)段瞬時(shí)相位的非線性部分中心化值，是關(guān)于幅度的門限值，C表示信號(hào)序列中的總次數(shù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)142強(qiáng)信號(hào)段瞬時(shí)相位的直接相位標(biāo)準(zhǔn)偏第三講多模式調(diào)制解調(diào)143強(qiáng)信號(hào)段瞬時(shí)相位的絕對(duì)相位標(biāo)準(zhǔn)偏差

信號(hào)瞬時(shí)相位方面的特征參數(shù)能夠反映信號(hào)是否存在相位調(diào)制與變化。利用能夠?qū)M、DSB信號(hào)從其它信號(hào)區(qū)別開來，將與結(jié)合，能夠?qū)?ASK、4ASK從其它信號(hào)區(qū)別開來，同是能夠?qū)?PSK信號(hào)區(qū)別出第三講多模式調(diào)制解調(diào)143強(qiáng)信號(hào)段瞬時(shí)相位的絕對(duì)相位標(biāo)準(zhǔn)偏第三講多模式調(diào)制解調(diào)144信號(hào)瞬時(shí)頻率的直接頻率偏差

信號(hào)瞬時(shí)頻率的絕對(duì)頻率偏差

其中為中心化歸一化瞬時(shí)頻率。信號(hào)瞬時(shí)頻率方面的特征參數(shù)能夠反映信號(hào)是否存在頻率調(diào)制與變化。利用能夠?qū)SK信號(hào)從ASK和PSK信號(hào)中區(qū)分開來.利用能夠?qū)?FSK與4FSK區(qū)分開來。

第三講多模式調(diào)制解調(diào)144信號(hào)瞬時(shí)頻率的直接頻率偏差信號(hào)第三講多模式調(diào)制解調(diào)145瞬時(shí)幅度的絕對(duì)方差第三講多模式調(diào)制解調(diào)145瞬時(shí)幅度的絕對(duì)方差第三講多模式調(diào)制解調(diào)1463.5.5譜分析法

目前已有的自動(dòng)調(diào)制識(shí)別方法大致可以分成兩大類:判決理論方法模式識(shí)別方法在最小錯(cuò)誤準(zhǔn)則下,判決理論方法是最佳的,但是其判決規(guī)則較難實(shí)現(xiàn)。模式識(shí)別方法是基于特征抽取的識(shí)別算法,它結(jié)合使用了傳輸信號(hào)的頻域特征(比如頻譜估計(jì))和時(shí)域特征(比如瞬時(shí)包絡(luò)、瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)相位),對(duì)信號(hào)先驗(yàn)信息的依賴性相對(duì)較小,能夠在各種無線信道環(huán)境中使用,因此具有較大的實(shí)用價(jià)值。調(diào)制信號(hào)自動(dòng)識(shí)別的關(guān)鍵是其特征參數(shù)的提取與計(jì)算,特征參數(shù)對(duì)信噪比及調(diào)制參數(shù)的魯棒性直接關(guān)系到識(shí)別的性能。第三講多模式調(diào)制解調(diào)1463.5.5譜分析法目前已有第三講多模式調(diào)制解調(diào)147R參數(shù)R參數(shù)反應(yīng)信號(hào)包絡(luò)的變化程度。調(diào)制信號(hào)可以寫成采樣得到離散信號(hào)序列信號(hào)的瞬時(shí)包絡(luò)平方公式如下:R參數(shù)表達(dá)式:其中、分別是信號(hào)包絡(luò)平方的均值和方差。

第三講多模式調(diào)制解調(diào)147R參數(shù)R參數(shù)反應(yīng)信號(hào)包絡(luò)的變化第三講多模式調(diào)制解調(diào)148CW因子

對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT運(yùn)算,得到定義最大幅值和次高幅值的比為CW因子。顯然,當(dāng)其值大于某門限時(shí),可判其為載波信號(hào)CW。第三講多模式調(diào)制解調(diào)148CW因子對(duì)信號(hào)進(jìn)行FFT第三講多模式調(diào)制解調(diào)149信號(hào)平方譜

信號(hào)平方后的頻譜可以分成兩部分:其一是信號(hào)載頻兩倍處的部分,用兩倍載波分量和“共振峰”數(shù)兩個(gè)參數(shù)表示其特征;其二是0頻附近的頻譜,MPSK信號(hào)采用了滾降技術(shù),因此當(dāng)信號(hào)平方后,在0頻附近有能量,且在信號(hào)波特率譜線處將有明顯的能量峰值出現(xiàn)。

第三講多模式調(diào)制解調(diào)149信號(hào)平方譜信號(hào)平方后的頻譜可以第三講多模式調(diào)制解調(diào)150信號(hào)四次方譜信號(hào)平方、高通濾波后再次求平方,其頻譜特征可用四倍載頻附近離散譜分量個(gè)數(shù)N4參數(shù)表示

第三講多模式調(diào)制解調(diào)150信號(hào)四次方譜信號(hào)平方第三講多模式調(diào)制解調(diào)151瞬時(shí)頻率歸一化分布未知信號(hào)因其準(zhǔn)確的載頻未知,因此頻譜中出現(xiàn)的瞬時(shí)頻率存在誤差而不能直接利用,但其統(tǒng)計(jì)分布可以較好地反映信號(hào)的特征。第三講多模式調(diào)制解調(diào)151瞬時(shí)頻率歸一化分布未知信號(hào)因其準(zhǔn)第三講多模式調(diào)制解調(diào)152瞬時(shí)頻率歸一化分布計(jì)算方法A.信號(hào)的瞬時(shí)相位:B.對(duì)瞬時(shí)相位進(jìn)行相位去卷疊,得到去卷疊后的相位序列C.為消除載波對(duì)相位的影響,對(duì)差分得到序列D.對(duì)進(jìn)行歸一化處理得到信號(hào)的歸一化頻率:E.對(duì)其進(jìn)行分布統(tǒng)計(jì)。第三講多模式調(diào)制解調(diào)152瞬時(shí)頻率歸一化分布計(jì)算方法第三講多模式調(diào)制解調(diào)153瞬時(shí)頻率歸一化分布信號(hào)瞬時(shí)頻率歸一化分布可用如下特征參數(shù)表述:(1)極大值位置的絕對(duì)值(2)分布均值以上部分所占寬度(3)分布方差第三講多模式調(diào)制解調(diào)153瞬時(shí)頻率歸一化分布信號(hào)瞬時(shí)頻率歸第三講多模式調(diào)制解調(diào)154AWGN因子AWGN頻譜包絡(luò)是平坦的,但信號(hào)譜表現(xiàn)不同,有明顯的“共振峰”,因此,按以下方法計(jì)算其取值范圍不同,可以用于將信號(hào)與AWGN的分類。A.對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換,求出其功率譜;B.計(jì)算功率譜的均值E2;C.對(duì)于高于E1的部分再求均值,得到E2;D.對(duì)于高于E2的部分再求均值,得到E3;計(jì)算A1=E2-E1E1,A2=E3-E2E1仿真統(tǒng)計(jì)表明:當(dāng)為AWGN時(shí),A1、A2值均在0.7-1.3范圍內(nèi);當(dāng)為信號(hào)時(shí),A1、A2值均大于2。第三講多模式調(diào)制解調(diào)154AWGN因子AWGN頻譜包精品文檔歡迎下載讀書破萬卷，下筆如有神--杜甫精品文檔歡迎下載讀書破萬卷，下筆如有神--杜甫第三講多模式調(diào)制解調(diào)156第三講多模式調(diào)制解調(diào)基于正交調(diào)制的解調(diào)算法基于正交調(diào)制的調(diào)制算法同步技術(shù)及相關(guān)算法多模式調(diào)制解調(diào)器信號(hào)空間的概念已調(diào)信號(hào)的正交分解與矢量表示信號(hào)調(diào)制信號(hào)解調(diào)多模式調(diào)制解調(diào)器的通用結(jié)構(gòu)解調(diào)調(diào)制信號(hào)識(shí)別技術(shù)第三講多模式調(diào)制解調(diào)1第三講多模式調(diào)制解調(diào)基于正交調(diào)制第三講多模式調(diào)制解調(diào)157§3.1軟件無線電中的調(diào)制算法3.1.1信號(hào)調(diào)制通用模型在當(dāng)代通信中，通信信號(hào)的種類繁多，如果按照常規(guī)的方法，產(chǎn)生一種信號(hào)就要一種硬件電路，那么，要使一個(gè)通信機(jī)產(chǎn)生多種信號(hào)，其電路就會(huì)極其復(fù)雜，體積、重量都會(huì)很大。軟件無線電中，各種調(diào)制信號(hào)是以一個(gè)通用的數(shù)字信號(hào)處理平臺(tái)為支撐，利用各種軟件來產(chǎn)生的。第三講多模式調(diào)制解調(diào)2§3.1軟件無線電中的調(diào)制算法第三講多模式調(diào)制解調(diào)158信源I多相濾波相乘信源Q多相濾波相乘相加正交調(diào)制的實(shí)現(xiàn)框圖第三講多模式調(diào)制解調(diào)3信源I多相濾波相乘信源Q多相濾波相乘第三講多模式調(diào)制解調(diào)159從理論上來說，各種信號(hào)都可以用正交調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)，其表達(dá)式：

調(diào)制信號(hào)的信息都應(yīng)該包括在I(t)和Q(t)內(nèi)。另外，由于各種調(diào)制信號(hào)都在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)的，因此，在數(shù)字域上實(shí)現(xiàn)時(shí)要對(duì)上式進(jìn)行數(shù)字化。第三講多模式調(diào)制解調(diào)4從理論上來說，各種第三講多模式調(diào)制解調(diào)1603.1.2模擬信號(hào)調(diào)制算法1.調(diào)頻（FM）調(diào)頻就是載波頻率隨調(diào)制信號(hào)成線性變化的一種調(diào)制方式。第三講多模式調(diào)制解調(diào)53.1.2模擬信號(hào)調(diào)制算法1.調(diào)頻第三講多模式調(diào)制解調(diào)161令：將s(t)的表達(dá)式展開，帶入u(t)化簡(jiǎn)，可得：

可以看出：第三講多模式調(diào)制解調(diào)6令：第三