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1、精品名师归纳总结西南科技高校课 程 设 计 报 告8PSK通信系统的蒙特卡罗仿真分析李烨20064611通信 0601龙惠民2021.6.20-2021.7.3课程名称： 数字信号处理与通信原理课程设计设计名称：姓 名：学 号:班 级： 指导老师： 起止日期：西南科技高校信息工程学院制可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结设计名称： 8PSK 通信系统的蒙特卡罗仿真分析起止日期： 2021.6.20-2021.7.3设计要求：产生等概率且相互独立的二进制序列，画出波形。指导老师：龙惠民产生均值为 0，方差为 1 的加性高斯随机噪声。进行 8PSK 调制，画出波形。 进行蒙特卡罗分析。
2、解调 8PSK ，画出眼图。课程设计同学日志7.1-7.37.4-7.57.67.7学习 MATLAB 方面相关学问并编写调试程序验证明验结果完成课程设计，撰写报告答辩课程设计任务书同学班级：通信 0601同学姓名：李烨学号：20064611时间设计内容6.25-6.27查阅资料，确定系统方案6.28-6.29设计总体方案可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结课程设计考勤表周星期一星期二星期三星期四星期五课程设计评语表指导老师评语：成果：指导老师： 年月日可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8PSK通信系统的蒙特卡罗仿真分析一、 设计目的和意义1. 对 8psk 进行调制
3、和解调，通过 MATLAB编程，把握 MATLAB的使用，娴熟把握 8PSK的调制原理，解调原理。2. 对 8PSK 通信系统进行蒙特卡罗仿真分析，分析起信噪比和差错率。为现实中通信系统的调制，解调，及信道传输进行理论指 导。二、 设计原理1.8PSK 的调制八进制移相键控 8PSK调制。由于 8PSK 将 GMSK的信号空间从 2 扩展到8 ，因此每个符号可以包括的信息是原先的4 倍。 8PSK 的符号率保持在271kbps，每个时隙可以得到 69.2kbps 的总速率，并且仍旧能够完成GSM频谱屏蔽。对于高速传输，为了提高频带利用率，多采纳多进制调制方法，在一个波形周期（ 0， TS）内发
4、送多个二进制符号。频带利用率能成倍增加。8PSK，载波有（ 0， /4 ， /2 ， 3/4 ， ， 5/4，3 /2 ， 7/4）八种不同的初相，可以在一个波形周期（0， TS）内发送 3 个二进制符号（ 000， 001， 010，011，100，101， 110，111）。频带利用率能达到 6b/S/HZ 。由于 8PSK信号幅度不是恒定的，因此，被调制信号将不再保持恒定幅度， 它必需能够从任何起点到达任何相位位置。这意味着8-PSK 信号的幅度变化很大，这给 RF 放大器带来了较大压力，而且可能会导致进一步失真。通过8PSK 设计的增强功能， 即 3 8 旋转就能够降低较大的幅度变化。
5、所以，经过符号映射后的符号，应再依据 F 式进行 3 8 弧度的符号旋转。矢量图见图 1:图 1 8PSK 矢量图函数第一将产生的二进制序列送入，在串并变换处分成 3 个电平， b1,b2 和b3，其中 b1 用于打算 同相路信号的极性 ，当其为 1 时，同路信号的极性为 1， 当其为 0 时，同路信号的极性为 -1。b2 用于确定 正交路信号的极性 ，当其为 1 时，正交路信号的极性为 1，当其为 0 时，正交路信号的极性为 -1。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结b3 用于确定 同相路和正交路的幅度 ，当 8PSK 信号幅度为 1 时，如 b3 为 1 时同相路的基带信号幅度
6、应为 0.924，而正交路幅度为 0.383。如 b3 为 0 时，同相路信号幅度为 0.383，而正交路信号幅度为 0.924。求出 I 和 Q 以后就分别与相位相反的载波叠加。最终相加就得到了调制后的8PSK 信号。原理图见图 2图 28PSK 的调制原理图2.8PSK 的解调采纳双正交相干解调 。8PSK 信号与信道中的噪声叠加后输入解调器，第一将信号分解成四个独立的信号，然后分别与相位不同的载波相叠加，然后就是判决电路，当不对时，计数器加 1。判决出以后的信号就是b1,b2,b3 最终将 3 个信号叠加起来就得到了输出信号。蒙特卡罗分析就是分析信号信噪比的误码率和误比特率，然后对信号进
7、行分析，与理论的误码率和误比特率进行对比。原理图见图3。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结b1判决2/b2判决8ps 信号载波 初相 0b3判决b3xorb42/判决载 波 初 相 -4/b4图 38PSK 的双正交相干解调3.眼图眼图是信号由垂直扫描进入与同周期的水平扫描锯齿波叠加到示波器上时到得图案。眼图能够反映信号在传输过程中受到的信道噪声影响的强度，眼图越模糊， 眼睛越闭合，就说明噪声越强，反之，就说明噪声强度弱，也能说明信道性能更优良。三、 具体设计步骤1、8PSK 调制部分本设计采纳相位挑选法进行应如下表表 18PSK 调制。其三位二进制序列与对应掌握相位对1 1 1
8、-0 1 1-7/8/8/81 1 0-30 0 1-9/8/8 /80 1 0-50 0 0-11/8/81 0 0-131 0 1-15对应上表，第一生成对应相位的同频载波，再依据输入二进制序列对每连续三位进行判决，输出相应相位的载波即可。其MATLAB 程序如下： functionmpskout=mpsk8bint=linspace0,2*pi,600。%取 600 个采样点（一周期）%- 制作八个相位波形 -x111=sint+pi/8。x110=sint+pi*3/8 。x010=sint+pi*5/8 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x011=sint+pi*7/
9、8 。x001=sint+pi*9/8 。x000=sint+pi*11/8 。x100=sint+pi*13/8 。x101=sint+pi*15/8 。c=0。%结果缓冲%- 运算码组数 -bpsknum=fixlengthbin/3 。%每三位进行调制%-8PSK 调制-k=1。for m=1:bpsknumif bink=1&bink+1=1&bink+2=1 c=c,x111。elseif bink=1&bink+1=1&bink+2=0c=c,x110。elseif bink=0&bink+1=1&bink+2=0 c=c,x010。elseif bink=0&bink+1=1&b
10、ink+2=1c=c,x011。elseif bink=0&bink+1=0&bink+2=1 c=c,x001。elseif bink=0&bink+1=0&bink+2=0 c=c,x000。elseif bink=1&bink+1=0&bink+2=0 c=c,x100。elsec=c,x101。endk=k+3。end mpskout=c。mpskout1= 。%清除第一个元素 02、8PSK 解调部分采纳双正交相干解调。这里有四个不周相位的本的载波，分别分0，2/， -4/，4/，其频率与发送端载波一样。四个不同相位的载波分别与一个周期的已调信号作乘法运算，然后进行判决。具体判决方法
11、是，把所乘结果的离散数据相累加，假如其和大于 0，就相应判决码输出 1，否就输出 0。实际上，由于作乘法运算之后的离散也为一对称的正弦离散信号，故只需取出此信号内的最大值与最小值，进行相加并判定其正负即可，这样削减了运算量。对应 2，b2 对应于输入二进制序列的第一位， b1 对应于输入二进制序列的其次位， b3 和 b4 就对应于第三位，第三位的取值是b3 b4 求同或的值。因此，程序第一生成四种相位的本的载波，然后对输入的已调信号的每一个周期内作乘法，再进行上述的判决。程序如下：function binout=mpsk8oppsqwave可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结t=
12、linspace0,2*pi,600。% - 产生与载波同频率但不同相位的信号 -xc1=sint。 xc2=sint+pi/2。xc3=sint+pi/4。xc4=sint-pi/4 。binout1=0。 %结果输出缓冲k=fixlengthsqwave/600。%解调抽样点为 600num=1。%- 双正交相关解调 -for m=1:k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结wave=sqwavenum:num+599。 b1=xc1.*wave。b2=xc2.*wave。b3=xc3.*wave。b4=xc4.*wave。c1=fixmaxb1+minb1+1 。c2=fixm
13、axb2+minb2+1 。c3=fixmaxb3+minb3+1 。c4=fixmaxb4+minb4+1 。if c3=c4c3=1。elsec3=0。end%一周期取 600 个采样点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结binout1=binout1,c1,c2,c3。%结果储存num=num+600。end binout=binout1。binout1= 。%第一个元素清除3、 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看。误码统计中
14、，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，运算解调后的误码数及其比率。相应程序见附录。四、 设计结果及分析（一） 8PSK 调制可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结二）加性高斯噪声情形下解调输出图 4 8PSK 调制可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3 噪声情形下解调输出有加性噪声的情形下，解调端会显现错误会调输出，图3 所示为显现 7 误可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结码，误码率为23.33%。由于，加入噪声后，对其进行相乘然后判决时，会由于噪声的影响显现错误判决。三）眼图
15、图 4眼图 1mmm=randn1,600*fixm/3./20将被除数改为 20. 眼图如下图 5 眼图 2由上图可知，眼图越模糊，眼睛越闭合，就说明噪声越强，反之，就说明噪声强度弱，也能说明信道性能更优良。五、 体会可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通过这次课程设计，培育了我综合运用所学学问, 发觉、提出、分析和解决实际问题、锤炼实践的才能 , 是对我们以后的实际工作才能的具体训练和一个考察过程。在这次课程设计中，我能够比较系统的明白数字信号的载波传输，特别是多进制相移监控 MPSK。把理论和实践相结合。在做设计的过程中难免总会 显现各种问题，通过查阅资料，自学其中的相关学问
16、，无形间提高了我们的动手，动脑才能，通过课程设计让我知道了，我们平常所学的学问假如不加以实践的话等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论学问的延长，它的目的主要是要在设计中发觉问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意识。我们仍能从设计中检验我们所学的理论学问究竟有多少，巩固我们已经学会的，不断学习我们所遗漏的新学问，把这门课学的扎实。六、 参考文献1 吴伟陵 , 续大我 , 庞沁华 通信原理 北京邮电高校出版社，20052 曹志刚，钱亚生 .现代通信原理清华高校出版社，19923 苗长云等主编 .现代通信原理及应用电子工业出版社，20054 通信原理 第五版 樊昌信 张甫翊徐炳祥 吴
17、成柯 编著国防工业出版社5 MATLAB 工具箱应用苏金明张莲花刘波等编电子工业出版社附录：程序如下%-FILE1主程序 psk.m-m=30。%更换 m 调制输出波形为 m/3 的整数个bin=fixrand1,m+0.5 。%输入序列tt2=mpsk8bin。%tt1-8PSK 已调信号%产生高斯噪声mmm=randn1,600*fixm/3./10 。%更换被除数打算噪声大小tt1=sqwavebin。%tt2-输入转换为显示方波tt3=mpsk8opptt2。%tt3-解调输出序列tt4=sqwavett3。%tt4- 输出转换为显示方波%已调至信号加入噪声ttnoi=tt2+mmm
18、。ttnoi3=mpsk8oppttnoi。%ttnoi3-加噪后解调输出序列ttnoi4=sqwavettnoi3。%ttnoi4- 加噪后输出转换为显示方波%*对加噪后信号解调进行误码统计 * nrate,numb=noiratebin,ttnoi3。disp- 本次误码数dispnumbdisp-本次误码率dispnrate%*未加噪声前显示成效 * figure1。subplot311。plottt1,.- 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结title 输入待调制二进制序列 。grid on。axis0,fixm/3*600,0,1 。%-subplot312。plot
19、tt2,-g。grid on。axis0,fixm/3*600,-1,1 。title8PSK 已调信号 。%-subplot313。plottt4,.-m 。grid on。axis0,fixm/3*600,0,1 。title8PSK 解调输出二进制序列 。%*加噪声后显示成效 * figure2。subplot311。plottt1,.- 。title 输入待调制二进制序列 。grid on。axis0,fixm/3*600,0,1 。%-subplot312。plotttnoi,-g 。grid on。axis0,fixm/3*600,-1,1 。title8PSK 已调信号加噪后 。
20、%-subplot313。plotttnoi4,.-m 。grid on。axis0,fixm/3*600,0,1 。title 加噪后 8PSK 解调输出二进制序列 。%- 眼图-eyediagramttnoi,300,1,150,-g grid on%-FILE2 - -mpsk8.m%function mpskout=mpsk8bin t=linspace0,2*pi,600。%- 制作八个相位波形 -x111=sint+pi/8。x110=sint+pi*3/8 。x010=sint+pi*5/8 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结x011=sint+pi*7/8 。x
21、001=sint+pi*9/8 。x000=sint+pi*11/8 。x100=sint+pi*13/8 。x101=sint+pi*15/8 。c=0。%结果缓冲%- 运算码组数 -bpsknum=fixlengthbin/3 。%每三位进行调制%-8PSK 调制-k=1。for m=1:bpsknumif bink=1&bink+1=1&bink+2=1 c=c,x111。elseif bink=1&bink+1=1&bink+2=0c=c,x110。elseif bink=0&bink+1=1&bink+2=0 c=c,x010。elseif bink=0&bink+1=1&bink+
22、2=1c=c,x011。elseif bink=0&bink+1=0&bink+2=1 c=c,x001。elseif bink=0&bink+1=0&bink+2=0 c=c,x000。elseif bink=1&bink+1=0&bink+2=0 c=c,x100。elsec=c,x101。endk=k+3。end mpskout=c。mpskout1= 。%清除第一个元素 0%-FILE （ 3-noirate.m%function norate,noinum=noiratebininp,binout%功 能: 误会调率统计l=lengthbinout。 c=0。for m=1:lif
23、binoutm=bininpm c=c+1。endend noinum=c。norate=c/l。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结%-FILE4 sqwave.m,%function squout=sqwavebin%把二进制序列转化为对应显示波形序列%一周期采样 400 点up=ones1,200。%低电平down=zeros1,200。%高电平k=lengthbin 。c=0。 for m=1:kif binm=1 c=c,up。else c=c,down。end endsquout=c。squout1=。%-FILE5-mpsk8oop.m%function binout
24、=mpsk8oppsqwave t=linspace0,2*pi,600。% - 产生与载波同频率但不同相位的信号 -xc1=sint。 xc2=sint+pi/2。xc3=sint+pi/4。xc4=sint-pi/4 。binout1=0。 %结果输出缓冲k=fixlengthsqwave/600。%解调抽样点为 600 num=1。%- 双正交相关解调 -for m=1:kwave=sqwavenum:num+599。%取 600 个采样点（一周期） b1=xc1.*wave。b2=xc2.*wave。b3=xc3.*wave。b4=xc4.*wave。c1=fixmaxb1+minb1+1 。c2=fixmaxb2+minb2+1 。c3=fixmaxb3+minb3+1 。c4=fixmaxb4+minb4+1 。if c3=c4c3=1。elsec3=0。endbinout1=binout1,c1,c2,c3。%结果储存可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结num=num+600。endbinout=binout1。binout1= 。%清除第一个元素可编辑资料 - - - 欢迎下载