通信信号调制识别算法研究

论文摘要

通信信号调制识别技术广泛应用于民用和军事领域,其主要任务是对所截获的不明通信信号的调制方式进行分析、判决和归类。多年来,在通信信号的调制识别方面,国内外学者做了大量的探索,提出了很多新方法。本文在前人研究的基础上,分别在加性高斯白噪声理想信道和衰落信道两种情况下,对目前常用的调制识别方法进行了深入的分析和研究,最后研究了一种基于FPGA的调制识别系统实现方案。主要内容如下:1、介绍了调制识别技术的研究背景和现状。2、对常用模拟调制方式（AM、DSB、SSB、FM）和数字调制方式（MASK、MFSK、MPSK）的基本原理和特性进行了介绍,利用MATLAB工具对各调制方式进行了建模仿真。3、对调制识别预处理部分进行了研究,主要包括调制信号载波频率估计和数字调制信号符号速率估计两个部分,给出了实现预处理的几种常用方法。4、对目前应用非常广泛的Nandi-Azzouz调制识别算法进行了研究。通过将算法在加性高斯白噪声理想信道（AWGN）下进行MATLAB仿真,研究了从识别特征参数的选择提取到调制方式的分类判决的一个完整的调制识别过程,对调制信号特征参数提取和判决门限选择等关键问题进行了详细分析。5、重点研究了无线信道中衰落环境对信号调制识别产生的影响。应用一种新的分析方法对Nandi-Azzouz调制识别算法在衰落环境下的性能进行了研究。首先,利用MATLAB工具对信道Clarke模型进行仿真,分析了移动无线信道的传播规律和特性;然后,利用改变信道模型参数的方法,仿真了信道只会对信号产生幅度效应、多普勒频移效应和码间干扰效应中一种效应的特殊情形;最后分别研究了上述三种效应对调制识别过程的影响。通过分析研究,得到了一些具有规律性的结论,对研究衰落环境中调制识别技术具有重要意义。6、研究了一种基于FPGA的调制识别系统的实现方案,并对系统FPGA部分进行了设计,最后通过ModelSim仿真验证了系统的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 决策论方法
• 1.2.2 模式识别方法
• 1.3 论文结构和内容安排
• 第二章 通信信号调制原理与调制识别预处理
• 2.1 引言
• 2.2 模拟调制技术
• 2.2.1 幅度调制（AM）
• 2.2.2 抑制载波双边带调制（DSB）
• 2.2.3 单边带调制（SSB）
• 2.2.4 频率调制（FM）
• 2.3 数字调制技术
• 2.3.1 幅度键控（ASK）
• 2.3.2 频移键控（FSK）
• 2.3.3 相移键控（PSK）
• 2.4 通信信号调制识别预处理
• 2.4.1 载波频率的估计
• 2.4.2 符号速率的估计
• 2.5 本章小结
• 第三章 AWGN 信道下的信号调制识别研究
• 3.1 引言
• 3.2 信号模型与瞬时特征
• 3.3 模拟调制信号识别
• 3.3.1 识别特征参数的提取
• 3.3.2 模拟调制识别算法
• 3.3.3 判决门限的选择
• 3.3.4 仿真实验
• 3.4 数字调制信号识别
• 3.4.1 识别特征参数的提取
• 3.4.2 数字调制识别算法
• 3.4.3 判决门限的选择
• 3.4.4 仿真实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 衰落环境中的信号调制识别研究
• 4.1 引言
• 4.2 信号模型
• 4.3 无线信道
• 4.3.1 信道传播特性
• 4.3.1.1 大尺度路径损耗
• 4.3.1.2 小尺度衰落和多径效应
• 4.3.2 信道模型与仿真
• 4.3.2.1 Clarke 信道模型
• 4.3.2.2 平坦衰落信道仿真
• 4.3.2.3 频率选择性信道仿真
• 4.4 无线信道中调制识别算法仿真分析
• 4.4.1 瑞利衰落信道对模拟调制识别的影响
• 4.4.1.1 幅度急剧变化因素
• 4.4.1.2 多普勒频移因素
• 4.4.1.3 码间干扰因素（ISI）
• 4.4.2 瑞利衰落信道对数字调制识别的影响
• 4.4.2.1 幅度急剧变化因素
• 4.4.2.2 多普勒频移因素
• 4.4.2.3 码间干扰因素
• 4.4.3 莱斯衰落信道对调制识别的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于FPGA 的调制识别系统实现方案
• 5.1 引言
• 5.2 系统实现的整体思路和硬件平台
• 5.2.1 整体思路
• 5.2.2 硬件平台
• 5.3 FPGA 部分的设计
• 5.3.1 FPGA 开发平台
• 5.3.1.1 VHDL 语言
• 5.3.1.2 FPGA 芯片——Virtex 5 XC5VSX95T
• 5.3.1.3 开发工具——ISE Design Suite 12.2
• 5.3.1.4 仿真工具——ModelSim SE 6.5a
• 5.3.2 调制识别系统功能模块的实现
• 5.3.2.1 特征提取模块
• 5.3.2.2 判决输出模块
• 5.3.3 ModelSim 仿真实验
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果