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  • matlab功率谱估计

    2013-04-26 23:27:43
    matlab功率谱估计 多种函数调用算法 例子简单易懂
  • 0、前言有很多种功率谱分析算法,如周期图法、welch法、yuler法、汤姆森多窗口谱(mtm)法、协方差谱(cov)法、修正协方差(mcov)法、burg法、多信号分类(MUSIC)、特征向量法。。。在matlab中,为了进行信号功率谱分析,...

    0、前言

       有很多种功率谱分析算法,如周期图法、welch法、yuler法、汤姆森多窗口谱(mtm)法、协方差谱(cov)法、修正协方差(mcov)法、burg法、多信号分类(MUSIC)、特征向量法。。。

       在matlab中,为了进行信号功率谱分析,可以通过编写脚本或matlab自带的信号分析工具做到,下面介绍4种方法。

    1、编写脚本实现

    优点:参数可灵活设置

    我编写了一段脚本,可以灵活地根据需要选择算法进行计算。

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    2、Signal Analyzer app(仅matlabr2016b及以后才有)

    在matlab的APP标签页下点击Signal Analyzer图标,或命令窗口输入signalAnalyzer打开。具体如何使用,点击这里

    Signal Analyzer会根据分辨带宽(RBW)的取值,选择modified periodogram或Welch算法计算功率谱。具体如何选择,更多信息,详见这里

    3、SPTool

    用sptool命令打开。

    可以进行信号查看、滤波器设计、滤波器特性分析和信号的频谱分析,具体使用方法,点击这里

    4、绘图-频谱估计

      在“绘图”标签页,下拉可找到如下几种谱估计方法,选择信号后直接点击即可出现频谱图。

    reference:

    【1】http://cn.mathworks.com/help/signal/ref/signalanalyzer-app.html

    【2】http://wenku.baidu.com/link?url=6zDIVZgQ2SvbQYJm6qUXEmnbMxX0IudMpMfFtBpU-4X8yv7rfbPK0N4edA5FsiIuB2LUvpZX8qThfKguSoV8Ko7JPO6b_nUYlkIJAj5gShC

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  • 在本次课中我就给出了一个实用的算法程序,程序名是dqpsk_IF_wholeframe_Release.m。那么这个程序和网上的顺序有什么差别呢?可以明确的说网上的程序大多就是一个理论仿真,根本不考虑实际环境的因素。那这样的程序...
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    导读:正文之前,我在此详细说明一下,因为本文包含的程序太难得,网上肯定找不到这样的程序。随着讲课的越来越深入,我给出的程序会越来越实用,接近于实际产品。在本次课中我就给出了一个实用的算法程序,程序名是dqpsk_IF_wholeframe_Release.m。

    那么这个程序和网上的顺序有什么差别呢?可以明确的说网上的程序大多就是一个理论仿真,根本不考虑实际环境的因素。那这样的程序是培养不了大家的算法思维的。而在这个程序里,关于信号的捕获、跟踪、解调、交织解交织、译码等内容都在程序里面详细写了。

    大家在网上想找到这方面的程序,几乎是白日做梦!

    再次强调这个程序可以用于产品的研发,因此需要大家仔细的阅读,比较和其他理论程序的差异!比如第一章的内容和本章的其他程序。后面的课程中我还会给出用于产品研发的程序。

    dqpsk_IF_wholeframe_Release.m 是下行信道的程序,那么上行信道的程序会是什么样呢?dqpsk_IF_wholeframe_Release.m只是控制信道的程序,那么业务信道的程序会是什么样子的呢?后续会接着讲,程序也会跟着上,欢迎大家跟着加入算法工匠Matlab技能专训微课堂(见下文)。

    本人当年写这个程序花了两周左右的时间,大家要消化这个程序需要多长时间呢?大家也许心里都大概清楚!

    以下是正文

    现在很多学科都要用到MATLAB,为什么呢?因为人们很难直观的从一大堆数据中发现它们的含义或者规律,而数据图形能够使视觉感官直接感受到数据的许多内在本质,发现数据的内在联系。

    MATLAB可以表达出数据的二维、三维的图形。通过图形的线型、色彩、视角等属性的控制,可把数据的内在特征表现出来。所以自然成为很多学科画图的首选工具。

    下面我们一起来学习Matlab绘图的基本知识和相关命令。

    这么多用处,大家一定要学好哦!

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    MATLAB拥有强大的绘图功能,软件提供了一系列的绘图函数,用户不需要过多的考虑绘图的细节,只需要给出一些基本参数就能画出所需图形。这类画图函数称为高层绘图函数。

    而且MATLAB还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作,这样就可以直接对画好的图形直接操作。这类操作是将图形的每个图形元素(如坐标轴、曲线、文字等)看做一个独立的对象,系统给每个对象分配一个句柄,通过句柄对该图形元素进行操作,而不影响其他部分。是不是很牛啊?

    二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系,如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。

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    最基本也是最重要的函数登场了!plot函数!怎么用?有没有实例?我们接着往下学习。

    二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系,如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。上堂课讲到绘制二维曲线的基本函数为plot,怎么用呢?plot函数是最基本而且应用最为广泛的绘图函数,利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。怎么个不同法呢?

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    讲完理论,该来动手演练了。无实践、无工科。

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    这样的程序会出什么结果呢?subplot有什么功能呢?linspace又有什么功能呢?请大家到help里面查找这两个函数的说明文件。至于如何使用?咱们接着学习。

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    同学们是不是得到这样的图形呢?

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    再给出一个例子。在[0 , 2pi]区间,绘制一条曲线。什么曲线呢?

    程序如下:在命令行窗口中输入以下命令

    >> x=0:pi/50:2*pi;>> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x);>> plot(x,y

    程序执行后,打开一个图形窗口,在其中就有程序想要绘制的曲线。注意:指数函数和正弦函数之间要用点乘运算,因为二者是向量。很多同学经常不注意整个点,这个点有什么用呢?请同学们去问百度。

    一定要知道点乘和乘的差异!!!

    作为刚接触MATLAB任何人,还要掌握哪些知识呢?

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    极坐标是属于高中就学习的数学知识,因此有必要在这里讲一下。

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    还需要简单的讲一些图像处理的知识。同学们不要担心,都是最基本的知识。
    一点都不难!

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    这些函数必须都要会使用,而且是熟练使用。

    还要补充讲解一个函数。semilogx函数

    功能:x轴对数图形。对于通信专业的学生而言,这个函数是肯定要用到的。请大家在命令行中写一下下面的代码,看看会出现什么结果?

    >>x = 0:.1:10;>>semilogx(x,cos(10.^x))

    那bar函数又怎么使用呢?hist函数又怎么使用呢?stem函数又怎么使用呢?好学的同学可以通过matlab的help来找到问题的答案!顺便再提一句:点乘和乘的差别是什么呢?这里又遇见了点乘了哦!

    休息一下!

    需要同学们课后找资料来学习哦。哪个函数是用来画二维条形直方图呢?哪个函数是用来画二维垂直条形图呢?

    stem函数怎么用?以后大家在学习我的《数字信号处理》的时候,可要用到它哦。本课程讲解了部分二维图形的注释命令,那么还有哪些其他命令呢?

    比如legend命令。该函数可以在图形上添加文字。该命令对有多种图形对象类型(线条图、条形图等)的窗口中显示出一个文字框。

    讲完理论,就来实践。还是那句老话,无实践,无工科。带病坚持讲课,而且还在课后写文章,真的很累,但我更要坚持,做一个好榜样。即使只有几个员能体会个中辛苦。

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    函数说明:axis([xmin xmax ymin ymax])功能:设置当前图形的坐标范围,分别为x轴的最小值和最大值,y轴的最小值和最大值。

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    axis off:关闭所有的坐标轴标签、刻度、背景。axis on:打开所有的坐标轴标签、刻度、背景。

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    title函数功能:给当前轴加上标题。每个axes图形对象可以有一个标题。标题定位于axes的上方正中央。title('string') 在当前坐标轴上方正中央放置字符串string作为标题。

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    预先看看电子类、通信类专业的同学们将要画什么图呢?

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    《通信原理》书本理论知识!

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    数字信号处理

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    误码率性能!!!

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    功率谱图

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    星座图!!!同学们以后会在《通信原理》中看到它。

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    同学们也会在《通信原理》中看到它(上图)。同学们做好学习的准备了吗?以后这些图可是都要会画的哦!

    以上讲解了很多二维图形注释命令,大家一定要多多实践!

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    title('string') :在当前坐标轴上方正中央放置字符串string作为标题。

    text(x,y,'string'):在图形中指定的位置(x,y)上显示字符串string。xlabel('string')、ylabel(‘string’) :在当前轴对象中的x、y轴贴标签。注意:若再次执行xlabel或ylabel命令,则新标签会覆盖旧标签。grid on:给当前的坐标轴增加分隔线。

    grid off :在当前的坐标轴中去掉分隔线。

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    上述内容就是关于如何画二维图形的知识。那如何画三维图形呢?

    matlab三维画图主要有三个命令:plot3命令、mesh命令surf命令。

    本课程只是简单介绍一下plot3函数。

    plot3是三维画图的基本函数,绘制的是最为主要的3D曲线图,最主要的调用格式是:plot3(X,Y,Z)

    当X,Y,Z为长度同样的向量时,plot3命令将绘得一条分别以向量X,Y,Z为(X,Y,Z)坐标值的曲线。

    当X,Y,Z均为m*n的矩阵时,plot3命令将绘得m条曲线,每条曲线均为X,Y,Z列向量为(X,Y,Z)坐标值的曲线。

    余下的两个函数怎么使用呢?请同学们自行查找资料学习吧。

    温馨提示:通信类学生一定要掌握semilogx函数的用法哦,因为你会一直和它打交道。比如上堂课涉及的误码率曲线图就是这个函数画的哦。

    增加2.4 专业领域画图。为同学们以后做好铺垫!

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    scatter可用于描绘散点图。

    scatter(X,Y):X和Y是数据向量,以X中数据为横坐标,以Y中数据位纵坐标描绘散点图,点的形状默认使用圈。

    例子:

    X = [1:100];

    Y = X + rand(size(X));

    scatter(X, Y)可用于通信仿真中表示信号的星座图,当然也在数据分析的很多地方可以用!!!

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    bar:条形图

    bar3 : 3D条形图

    barh : 绘制水平条形图

    bar3h : 水平3D条形图

    histogram: 直方图

    histogram2:二元直方图

    polarhistogram:极坐标中直方图

    area: 填充区二维绘图pie : 饼图pie3 : 三维饼图请同学们在命令行窗口使用这些函数,一定要掌握!只有通过使用才能掌握!反复强调操作的重要性,不知道有没有效果?我也只能做到这样了!此时,老师抛出一个问题?matlab能不能制作动图呢?

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    用一个程序实例来完成画图课程的讲解!

    data = normrnd(0,2,1,1000);% 生成随机数(正态分布)%绘制直方图hist(data,30); hold on;%求出概率密度函数参数[mu,sigma]=normfit(data);%绘制概率密度函数[n,x]=hist(data,30);y = normpdf(x,mu,sigma);% 处理数据,使得密度函数和最高点对齐y=y/max(y)*max(n);plot(x,y,'r-');

    学过概率统计课程的人都应该能看懂!正态分布的案例实在是太多了。请记住上述程序中涉及到的函数。这个程序就是为了让同学们感受正态分布和平均分布的差异!有图就非常容易理解!

    最后,我只想把我的知识通过网络传播给真正想学的人了!

    作者:蔡老师,仿真秀专栏作者

    声明:原创文章,首发仿真秀,部分图片源自网络,如有不当请联系我们,欢迎分享,禁止私自转载,转载请联系我们。

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  • :从经典功率谱估计周期图法原理入手,从理论上分析了其存在的局限性,借助Welch算法对其进行修正。依靠 Matlab强大的数值分析和信号处理能力,进行实验仿真,比较不同的窗函数,不同的数据长度对Welch法谱估计质量...
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  • AR模型功率谱估计又称为自回归模型,它是一个全极点的模型,要利用AR模型进行功率谱估计须通过levinson_dubin递推算法由 Yule-Walker方程求得AR的参数:σ2,α1α2…αp。计算中,预测系数必须满足Lenvinson-Durbin...

    AR模型功率谱估计又称为自回归模型,它是一个全极点的模型,要利用AR模型进行功率谱估计须通过levinson_dubin递推算法由 Yule-Walker方程求得AR的参数:σ

    2,

    α1α2…αp。

    计算中,预测系数必须满足Lenvinson-Durbin递推关系,并且可直接计算而无需首先计算自相关系数。这种方法的优点就是对未知数据不需要做任何假设,估计精度较高。其缺点是在分析噪声中的正弦信号时,会引起谱线分裂,且谱峰的位置和正弦信号的相位有很大的关系。

    Burg算法是使前向预测误差和后向预测误差均方误差之和最小来求取Km的,它不对已知数据段之外的数据做认为假设。计算m阶预测误差的递推表示公式如下:

    em(n)?em-1(n)?kmem-1(n-1)em(n)?em-1(n-1)?kmem-1(n)e0(n)?e0(n)?x(n)

    求取反射系数的公式如下:

    -k?E{[?[-1)]}e(n)]e(n

    mf2b2m-1m-1ffbbbffb

    2E[(n)(n-1)]eem-1m-1fb对于平稳随机过程,可以用时间平均代替集合平均,因此上式可写成:

    ???-,m?1,2,?,pk????????-1)?e(n)e(nmn?mN-1f2(n)(n-1)?eem-1m-12bm-1m-1N-1?fb2n?m

    这样便可求得AR模型的反射系数。

    将m阶AR模型的反射系数和m-1阶AR模型的系数代入到

    Levinson关系式中,可以求得AR模型其他的p-1个参数。 Levinson关系式如下:

    (i)?(i)?(m-i),i?1,2,?,m-1aaka

    mm-1mm-1m阶AR模型的第m+1个参数G,G2?ρm其中ρm是预测误差功率,可由

    2)求得。 递推公式ρm?ρm?1(1?Km易知为进行该式的递推,必须知道0阶AR模型误差功率ρ0,

    ?2?ρ0?E?X(n)??Rx(0)

    可知该式由给定序列易于求得。完成上述过程,即最终求得了表征该随机信号的AR模型的p+1个参数 。然后根据

    2Sx(ejw)?σwH(ejw)

    2即可求得该随机信号的功率谱密度。

    四.实验内容: 实验程序及实验图像 周期法:

    Fs=1000;

    nfft=10000; %2^n n=0:Fs;

    x=sin(2*pi*0.2*n)+sqrt(2)*sin(2*pi*0.213*n)+randn(size(n)); X=fft(x,nfft);

    Pxx=abs(X).^2/length(n); %求解PSD t=0:round(nfft/2-1); f=t/nfft;

    P=10*log10(Pxx(t+1)); %纵坐标的单位为dB plot(f,P); grid on

    nfft=200

    展开全文
  • 本文主要介绍对比了两种经典估计方法:周期图法与自相关...包含周期图法、自相关法以及三种参数估计法:直接求解yule-walker方程,Levinson-Durbin快速递推法与Borg算法matlab和python代码。以及大量实验结果图。
  • AR模型功率谱估计burg算法matlab完整,直接可运行。
  • 功率谱估计,直接法,welch算法求取信号功率谱,包含FFT直接法估计功率谱,求取的结果和matlab的库函数pwelch完全一致,信号默认采用hamming窗,可自行修改。
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  • 0、前言有很多种功率谱分析算法,如周期图法、welch法、yuler法、汤姆森多窗口谱(mtm)法、协方差谱(cov)法、修正协方差(mcov)法、burg法、多信号分类(MUSIC)、特征向量法。。。在matlab中,为了进行信号功率谱分析,...

    0、前言

       有很多种功率谱分析算法,如周期图法、welch法、yuler法、汤姆森多窗口谱(mtm)法、协方差谱(cov)法、修正协方差(mcov)法、burg法、多信号分类(MUSIC)、特征向量法。。。

       在matlab中,为了进行信号功率谱分析,可以通过编写脚本或matlab自带的信号分析工具做到,下面介绍4种方法。

    1、编写脚本实现

    优点:参数可灵活设置

    我编写了一段脚本,可以灵活地根据需要选择算法进行计算。

    5ae0f5b5855658deb1d53f14c9588cac.png0e741ba6f77f1a4b9968e7f06c2d51f2.png

    2、Signal Analyzer app(仅matlabr2016b及以后才有)

    在matlab的APP标签页下点击Signal Analyzer图标,或命令窗口输入signalAnalyzer打开。具体如何使用,点击这里

    Signal Analyzer会根据分辨带宽(RBW)的取值,选择modified periodogram或Welch算法计算功率谱。具体如何选择,更多信息,详见这里

    3、SPTool

    用sptool命令打开。

    可以进行信号查看、滤波器设计、滤波器特性分析和信号的频谱分析,具体使用方法,点击这里

    4、绘图-频谱估计

      在“绘图”标签页,下拉可找到如下几种谱估计方法,选择信号后直接点击即可出现频谱图。

    reference:

    【1】http://cn.mathworks.com/help/signal/ref/signalanalyzer-app.html

    【2】http://wenku.baidu.com/link?url=6zDIVZgQ2SvbQYJm6qUXEmnbMxX0IudMpMfFtBpU-4X8yv7rfbPK0N4edA5FsiIuB2LUvpZX8qThfKguSoV8Ko7JPO6b_nUYlkIJAj5gShC

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  • 功率谱估计Matlab源码

    2014-09-11 09:44:31
    Matlab中GUI实现了功率谱估计,包括Burg,Welch等多种估计算法,直接可以运行,很不错!
  • MATLAB对古典功率谱算法、现代功率谱算法和ARMA算法的应用练习。
  • 本文档描述了几种经典的功率谱估计算法的原理及其MATLAB实现。
  • LOMB算法进行功率谱估计,Lomb算法可以用于非均匀采样序列,自己编写的LOMB函数,经过测试,结果和Matlab的plomb一致。
  • 通过滑动DFT算法计算出DFT值,计算DFT时通过加窗减少了频谱泄漏,然后通过周期图法计算出最终的功率谱值,在Matlab中绘制出功率谱进行验证,用C++语言对该算法进行实现,导入原始数据进行功率谱估计计算并在界面中...
  • 含注释,参数模型功率谱估计AR模型自相关法仿真,原理来自《数字信号处理理论、算法与实现》第三版:P545-P547
  • 介绍了现代功率谱估计中AR模型参数的几种典型求解算法。并借助matlab平台对各种算法功率谱进行了仿真
  • Matlab 实现 3 闫庆华 程兆刚 段云龙 (军械工程学院 石家庄 050003 摘 要 功率谱估计是分析随机信号的一种重要方法 , 是信息学科的研究热点 文章介绍了现代功率谱估计中 AR 模 型参数的几种典型求解算法 ,
  • 基于matlab的burg算法

    2018-05-22 22:14:35
    基于matlab的burg算法,在随机信号分析中,可以用AR模型进行功率谱估计。在求解Yule-Walker方程中的AR系数可用Levinson递推算法简化计算,但它需要知道自相关序列。自相关序列实际上只能从随机序列x(n)的有限个观测...

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