8PSK调制解调技术的设计与仿真解析.docx

1、8PSK调制解调技术的设计与仿真解析摘 要在数字信号的调制方式中8PSK是目前最常用的一种数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。调制技术是通信领域里非常重要的环节，一种好的调制技术不仅可以节约频谱资源而且可以提供良好的通信性能。8PSK调制是一种具有较高频带利用率和良好的抗噪声性能的调制方式，在数字移动通信中已经得到了广泛的应用。本次设计在理解8PSK调制解调原理的基础上应用MATLAB语言来完成仿真，仿真出了8PSK的调制以及解调的仿真图，包括已调信号的波形，解调后的信号波形，眼图和误码率。在仿真的基础上分析比较了各种调制方法的性能，并通过比较仿真

2、模型与理论计算的性能，证明了仿真模型的可行性。关键字：8PSK 调制解调 MATLAB 分析与仿真摘 要 1目录 2前言 21.信道 41.1信道概念 41.2信道分类 42. 8PSK的原理 52.1基本原理 52.2 8PSK的调制 72.3 8PSK的解调采用双正交相干解调 82.4眼图 93. 设计及仿真 103.1 MATLAB软件的介绍 103.2 8PSK调制部分 103.3 8PSK 解调部分 133.4 高斯噪声、眼图 164. 总结 20参考文献 21致谢 22前言信息化的社会，数字技术快速发展，数字器件也广泛的利用，数字信号的处理技术也越来越重要。进入20世纪以来，随着晶

3、体管、集成电路的出现与普及、无线通信迅速发展。特别是在20世纪后半叶，随着人造地球卫星的发射，大规模集成电路、电子计算机和光导纤维等现代技术成果的问世，通信技术在不同方向都取得了巨大的成功。随着技术的进步，特别是超大规模集成电路和数字信号处理技术的发展，使得复杂的电路设计得以用少量的几块即成电路模块实现，有些硬件电路的功能还可以用软件代替实现。因此使得一些较复杂的调制技术能够容易地实现并投入使用。这方面的条件使得新的更复杂的调制体制迅速地不断涌现。8PSK的调制与解调具有一系列独特的优点，已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。根据所处理基带信号的进制不同，分为二进

4、制和多进制，多进制与二进制相比较，其频带利用率更高。现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂；这就要借助于功能强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。MATLAB完成仿真，它由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联

5、机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。本设计主要研究数字通信过程中的调制解调过程。从原理上说受调载波可以是任意的，只要已调信号适合心动的传输就可以了，但是实际上，大多数通信系统中，都选择正弦信号作为载波。这是因为正弦信号简单，便于产生和接收。 1.信道1.1信道概念信道：信道就是信号的通道。在数字通信系统模型中，可将其分为狭义信道和广义信道。狭义信道：用来传输电(光）信号,介于发送设备和接收设备之间的传输媒介；广义信道：凡信号经过的路径就称之为信道。按所传输信号的形式，可

6、分为调制信道和编码信道(是数字信道）。 【注】如无特殊说明，通信领域中提起信道，应理解为广义信道。 发送方调制器的输出端到接收方解调器的输入端，称为调制信道，分为恒参信道和随参信道；恒参信道：信道传递函数与时间t无关的信道，如有线电缆、光纤、微波等；随参信道：信道传递函数与时间t有关的信道，如短波电离层反射、超短波流星余迹散射等；发送方编码器的输出端到接收方译码器的输入端，称为编码信道；分为无记忆信道和有记忆信道；无记忆信道：若每个输出的符号只取决于当前的输入符号，而与前后其他的输入符号无关时，称为无记忆信道。（即前后码元的接收概率不存在关联性，概率是统计独立的。）有记忆信道：若前后码元的接收

7、概率存在关联性，则称为有记忆的编码信道。1.2信道分类信道可按不同的方式进行分类：按用途分：电话信道、电视信道等；按传输的信号分：模拟信道、数字信道；按传输媒介分：有线信道、无线信道；按传输信号频谱分：基带信道、载波信道；按使用方式分：专用信道、公共信道。就总体而言，信道应看作一个线性系统，满足线性叠加原理。信号在信道中传输，存在衰耗和时延，信道中总是存在噪声，信号在实际信道中传输，将会产生失真，任何信道都有一定的频率带宽，信道不可能传送功率无限大的信号。2. 8PSK的原理2.1基本原理在八相调相中，把载波相位的一个周期0-2等分成8种相位，已调波相邻相位之差为2/8=/4。二进制信码的三比

8、码组成一个八进制码元，并与一个已调波的相位对应。所以在调制时必须将二进制的基带串行码流经过串/并变换，变为三比特码元，然后进行调相。三比特码元的组合不同，对应的已调波的相位就不同。8PSK信号可用正交调制法产生，方法如图2.1所示。输入的二进制信息序列经串/并变换后，分为三路并行序列BAC，每一组并行的BAC称为三比特码元。每路的码元速率是输入数据速率的1/3。A和C送入同相支路的2/4电平变换器，输出的电平幅度值为ak;B和C送入正交支路的2/4电平变换器，输出的电平幅度值为bk。将ak和bk这两个幅度不同而相互正交的矢量合成后就能得到8PSK信号。在图2.1中，A用于决定同相支路信号的极性

9、（A为“1”码时，ak为正；A为“0”码时，ak为负）。B用于决定正交支路信号的极性（B为“1”码时，bk为正；B为“0”码时，bk为负）。C则用于确定同相支路和正交支路信号的幅度（C为“1”码时，|ak|bk|；C为“0”码时，|ak|0 %对得到的电平进行判决rs=rs ones(1,50);elseif it0 %对得到的电平进行判决rs=rs ones(1,50) ;elseif qt0rs=rs zeros(1,50);endsb3=rpsk1.*cos(f*t-pi/4);b3=cumtrapz(sb3)*dt;b3=b3(end);sb4=rpsk1.*sin(f*t-pi/4)

10、;b4=cumtrapz(sb4)*dt;b4=b4(end);b5=abs(b3+b4); %得到b3的电平并判决if b52rs=rs zeros(1,50);end仿真结果如下图：图3.3 8PSK解调输出图3.4 比较图形3.4 高斯噪声、眼图直接调用MATLAB的函数RANDN产生均值为0，方差为1的加性高斯随机噪声，眼图用MATLAB系统的函数EYEDIAGRAM对加入噪声的已调信号进行眼图观察。误码统计中，对每一次加入噪声后解调输出的二进制序列与输入的二进制序列进行对比，计算解调后的误码数及其比率。程序如下：EsNodb=2:0.5:12; %设置信噪比范围 Es=1;No=10

11、.(-EsNodb/10);sigma=sqrt(No/2); %噪声功率，其值随信噪比而变error=zeros(1,length(EsNodb); %错误计数sdata=zeros(1,length(EsNodb); %进行比较判决抽样值的总的计数for i=1:length(EsNodb)error(i)=0;sdata(i)=0;while error(i)1000 %误码数1000d=ceil(rand(1,10000)*8); %产生信源10000个,返回大于或者等于指定表达式的最小整数 s=sqrt(Es)*exp(j*2*pi/8*(d-1); %复基带形式r=s+sigma(

12、i)*(randn(1,length(d)+j*randn(1,length(d);for m = 1 : 8rd(m,:) = abs(r-sqrt(Es)*exp(j*2*pi/8*(m-1); %rd有m行，每行对应r与m的差值，8*10000的二维数组endfor m=1:length(s)dd(m)=find(rd(:,m)=min(rd(:,m); %找到rd的m列中最小的值的行序号（与之相对的判决电平值）， %dd(m)即为接收到的m值，find()函数返回的是行号if dd(m)=d(m) %与发送的m相比,进行误码计数error(i)=error(i)+1;endendsda

13、ta(i)=sdata(i)+10000;end endpe=error./sdata; %仿真得的误码率figure(5);semilogy(EsNodb,pe,b*:);hold on;axis(2,12,10(-2),100);grid onxlabel(Es/No(db);ylabel(误码率);legend(仿真结果);%绘眼图tt=0:150-1; %显示1个码元周期内的眼图figure(6);for k=1:9 eyeprsk=rpsk(k*150:(k+1)*150-1); % rpsk为接收到的8PSK信号drawnow plot(tt,eyeprsk);hold on;axis(0 40 -5 5);end仿真结果如下图：图3.5 误码率分析从图中可以看出，此调制解调在没有加入噪声的情况下没有误码率，没有延迟，误码率为0，符合要求，性能良好。眼图模块采用simulink仿真，模块连接如下图：图3.6 眼图模块连接图仿真结果如3