通信信号分析分解课件.ppt

1、通信信号分析识别实验通信信号分析识别实验第1页，共32页。n非合作通信信号分析识别流程非合作通信信号分析识别流程第2页，共32页。通信信号分析识别实验内容通信信号分析识别实验内容n通信信号形式和特点通信信号形式和特点 模拟通信信号、数字通信信号仿真模拟通信信号、数字通信信号仿真n通信信号的调制识别和参数估计通信信号的调制识别和参数估计第3页，共32页。（一）通信信号形式和特点（一）通信信号形式和特点n模拟通信信号模拟通信信号 （1）AM信号信号（2）FM信号信号（3）PM信号信号n数字通信信号数字通信信号（1）ASK信号信号（2）FSK信号信号（3）PSK信号信号（4）QAM信号信号第4页，共

2、32页。模拟通信信号模拟通信信号nAM信号形式信号形式00()()cos()1()cos()ccccS tAm ttAQx tt调制信号:)(tm载波初始相位:c载波:c直流分量:0A调幅度（调制深度）Q：0()100%m tA()()()m tx tm t第5页，共32页。nFM和和PM信号信号)(cos()(cccttAtSFM：PM：()2()FMtKm t dt)()(tmKtPM调制信号:)(tmFMPMKK：频偏常数：相偏常数第6页，共32页。n模拟信号特点（以含噪声模拟信号特点（以含噪声AM信号为例）信号为例）0()()cos(2)()ccY tAm tf tW t0()cos(

3、2)mm tf t例：被调制信号是例：被调制信号是050,/2mfpiccf500,(0,2)sf20002.0:/1:0sft SNR=0dB01A 第7页，共32页。awgn 函数函数ammod 函数函数时域时域调用相关函数调用相关函数00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-202information signal in time domaintime(second)amplitude00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-202passband signal in time domain time(seco

4、nd)amplitude00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-505passband signal with noise in time domain time(second)amplitude第8页，共32页。fftshift函数函数fft 函数函数频域频域-1000-800-600-400-200020040060080010000500information signal in frequency domainfrequency(Hz)amplitude-1000-800-600-400-200020040060080010000100200pa

5、ssband signal in frequency domain frequency(Hz)amplitude-1000-800-600-400-200020040060080010000100200passband signal with noise in frequency domain frequency(Hz)amplitude第9页，共32页。AM信号的解析形式或复数信号信号的解析形式或复数信号hilbert函数函数()0()()()1()ccccjtjtZ tAm teQx te)()(tShilberttZ第10页，共32页。nASK信号（信号（2ASK)()()cos()nb

6、ccnS ta g tnTt10na():g t成型滤波器:1:bbbTfT载波初始相位:c载波:c数字通信信号数字通信信号码周期码周期码速率码速率第11页，共32页。12()()cos()cosnbnbnnS ta g tnTtb g tnTt1nnba 10nanFSK信号（信号（2FSK）dfffh/12bbf1/Tc21fff/2中心频率中心频率调制指数调制指数第12页，共32页。nBPSK信号信号()()cos()bcnnS tg tnTtt()()cosnbcnS tc g tnTt11nc01)()(1)nnnctc（或或?1,11,0nnca第13页，共32页。nQPSK信号信

7、号()()cos()bcnnS tg tnTtt()nit1,.1,02MiiMiM=4321011100100Mapping(输入01序列映射为相位)第14页，共32页。nMQAM信号信号(M=16,64,256)()cos()cossin()sinnnbcnnbcnnS tag tnTtbg tnTt)1)(log,.,3,11)(log,.,3,1,22MMbannnnnab1tan第15页，共32页。n数字信号特点（以数字信号特点（以QPSK信号为例）信号为例）mI0,1m1,.,200例：输入随机比特流：例：输入随机比特流：码速率：码速率：fb=1/Tb=0.1载频：载频：fc=0.

8、3采样率：采样率：fs=1()()()cnjttbnX tg tnT e解析信号解析信号或复数形式：或复数形式：()()cos()bcnnS tg tnTttcos()sin()nntjtIQ复信号第16页，共32页。dmodce函数（映射为函数（映射为IQ复信号）复信号）（或（或pskmod函数或函数或modem.pskmod函数）函数）randint函数（产生函数（产生0，1序列）序列）01002003004005006007008009001000-2-1012baseband signal in time domainsamplesIn amplitude010020030040050

9、06007008009001000-2-1012baseband signal in time domainsamplesQn amplitude1.mapping基带信号时域基带信号时域第17页，共32页。-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5050100150200250baseband signal in frequency domainnomalized frequencyamplitudefftshift函数函数fft 函数函数基带信号频域基带信号频域第18页，共32页。2.Pulse shapping(根升余弦成型滤波器根升余弦成型滤波器)2sin

10、(1)/cos(1)/)4g()4(1(4/)Rt TRt TtRTtRTRt TR(Rolloff factor):(0R 1)脉冲成型滤波器脉冲成型滤波器第19页，共32页。0510152025303540-0.1-0.0500.050.10.150.20.250.30.35n(samples)Amplitudesquare root raised cosine impulse response.rcosine 函数（产生滤波器系数）函数（产生滤波器系数）第20页，共32页。-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.50102030405060708090bas

11、eband signal of pulse shaped in frequency domainnomalized frequency01002003004005006007008009001000-0.4-0.200.20.4bassband signal of square root raised cosine pulse shaped in time domainsampleIn amplitude01002003004005006007008009001000-0.4-0.200.20.4bassband signal of square root raised cosine puls

12、e shaped in time domainsampleQn amplitudercosflt函数（脉冲成型）函数（脉冲成型）脉冲成型脉冲成型第21页，共32页。050100150200250300350400450500-0.500.51passband signal of pulse shaped in time domainsampleIn amplitude050100150200250300350400450500-0.500.5passband signal of pulse shaped in time domainsampleQn amplitude3.Carrier mod

13、ulation带通信号时域带通信号时域第22页，共32页。-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5050100150200250300350passband signal of pulse shaped in frequency domainnomalized frequencyamplitude带通信号频域带通信号频域第23页，共32页。-1-0.500.51-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81QuadratureIn-PhaseScatter plotscatterplot函数函数星座图星座图数字信号其他特点数字信号其他特点第24

14、页，共32页。n调制类型识别调制类型识别 仅从接收信号中识别是哪种调制类型仅从接收信号中识别是哪种调制类型n步骤步骤 （1）提取信号特征（时域特征、频域特征、星座）提取信号特征（时域特征、频域特征、星座图等）图等）（2）分类器：构建分类规则，自动从提取的特征中识）分类器：构建分类规则，自动从提取的特征中识别调制类型别调制类型（二）通信信号的调制识别（二）通信信号的调制识别第25页，共32页。n时域特征：包络特征时域特征：包络特征R)(ts假设接收的解析信号为假设接收的解析信号为接收信号包络为接收信号包络为)()(tsabst 包络均值包络均值)(tE包络方差包络方差var(t)()(var(2

15、tEtR第26页，共32页。n频域特征：功率谱，二次方谱，四次方谱等频域特征：功率谱，二次方谱，四次方谱等)(ts假设接收信号为假设接收信号为接收信号功率谱为接收信号功率谱为接收信号平方谱为接收信号平方谱为接收信号四次方谱为接收信号四次方谱为)()(tsfftabsY)()(22tsfftabsY)()(44tsfftabsY第27页，共32页。n例：识别BPSK和QPSK从二次方谱和四次方谱的特征来识别-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.505001000BPSK square spetra-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40

16、.5050100150BPSK quartic spetra第28页，共32页。-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5050100QPSK square spetra-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.30.40.5050100QPSK quartic spetra第29页，共32页。n参数估计参数估计 载波频率估计、码速率估计载波频率估计、码速率估计载频估计：如载频估计：如PSK信号，把信号变成单频信号，利用信号，把信号变成单频信号，利用FFT变换变换码速率估计：如码速率估计：如PSK信号，检测码元转换点，利用信号，检测码元转换点，利用FFT变换变换（三）通信信号的参数估计（三）通信信号的参数估计第30页，共32页。通信调制常用函数：通信调制常用函数：AM：ammodFM:fmmodPM:pmmodASK:pammodFSK:fskmodPSK:pskmodQAM:qammod第31页，共32页。参考书参考书：Elsayed Elsayed Azzouz,Asoke Kumar Nandi.Automatic Modulation Recognition of Communication Signals.1996第32页，共32页。