《8PSK调制解调技术的设计与仿真解析(共22页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8PSK调制解调技术的设计与仿真解析(共22页).doc（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 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，并通过比较仿真模型与理论
2、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 分析与仿真目录前言信息化的社会，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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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。
8、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（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(
9、1,50) ;elseif qt0 rs=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);b4=cumtrapz(sb4)*dt;b4=b4(end);b5=abs(b3+b4); %得到b3的电平并判决if b52 rs=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
10、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.(-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 e
11、rror(i)1000%误码数1000 d=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(i)*(randn(1,length(d)+j*randn(1,length(d); for m = 1 : 8 rd(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 end for m=1:length(s) dd(m)=find(rd(:,m)=mi
12、n(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; end end sdata(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)
13、;%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3.7图和3.8图：3.7 未加高斯白噪声的眼图图3.8加入高斯白噪声的
14、眼图由上图可知，眼图越模糊，眼睛越闭合，则说明噪声越强，反之，则说明噪声强度弱，也能说明信道性能更优良。4. 总结在通信和信息传输系统、工业自动化或电子工程技术中，调制和解调应用最为广泛。本设计研究了8PSK的调制和解调原理，以及利用MATLAB对其调制和解调进行了编程和编译仿真，得到的结论和理论上是一致的。简单而且快捷。同时利用MATLAB中的8PSK的通信系统进行了仿真研究了其传输的特性，及传输中噪声对系统的影响。而调制和解调的基本原理是利用信号与系统的频域分析和傅里叶变换的基本性质，将信号的频谱进行搬移，使之满足一定需要，从而完成信号的传输或处理。调制与解调又分模拟和数字两种，在现代通信
15、中，调制器的载波信号几乎都是正弦信号，数字基带信号通过调制器改变正弦载波信号的幅度、频率或相位，产生幅度键控（ASK）、相位键控（PSK）、频率键控（FSK）信号，或同时改变正弦载波信号的几个参数，产生复合调制信号。本课程设计主要介绍基于Matlab对8PSK进制的调制仿真实现.本研究具有可对比性，对比2PSK和4PSK的通信原理和星座图可发现其中的不同点，但是频谱图近似相同。通信中信道的信噪比设置越大信噪传输越理想，与理论上是相符合的。2PSK和4PSK的传输系统也具有对比性，本研究在文中列出了仿真过程中每个元件的仿真参数的设置。比较其中不同点我们发现其中参数基本相似。也说明了他们的传输原理
16、基本相同，都利用了相位的不同表示了不同的码元传输。通过这次课程设计，培养了我综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题、锻炼实践的能力,是对我们以后的实际工作能力的具体训练和一个考察过程。在这次课程设计中，我能够比较系统的了解数字信号的载波传输， 尤其是多进制相移监控8PSK。把理论和实践相结合。在做设计的过程中难免总会出现各种问题，通过查阅资料，自学其中的相关知识，无形间提高了我们的动手，动脑能力，通过课程设计让我知道了，我们平时所学的知识如果不加以实践的话等于纸上谈兵。课程设计主要是我们理论知识的延伸，它的目的主要是要在设计中发现问题，并且自己要能找到解决问题的方案，形成一种独立的意
17、识。我们还能从设计中检验我们所学的理论知识到底有多少，巩固们已经学会的，不断学习我们所遗漏的新知识，把这门课学的扎实。参考文献1电子技术实验教程M王紫婷 西南交大出版社 20012通信原理 王福昌 熊兆飞 黄本雄 清华大学出版社 20063MATLAB仿真技术与应用教程 钟麟 王峰 国防工业出版社 20034MATLAB通信仿真与技术应用刘敏 魏玲 国防工业出版社 20015Simulink通信仿真开发手册孙屹 吴磊 国防工业出版社 20046数字通信原理与技术（第二版） 王兴亮西安电子科技大学出版社 20007徐炳祥等通信原理(第5版) 樊昌信 北京国防工业出版社 20058精通MATLAB
18、6.5版 张志涌等 北京航空航天大学出版社 20039MATLAB通信仿真及应用实例祥 邓华等 解人民邮电出版社 2003致谢通过本次计算机通信课程设计，让我在除了课本的知识之外的知识有了更好的理解，对8PSK调制解调的工作原理有了更好的理解，在设计之前，收集了很多的材料，但当真正深入设计时，却也遇到了诸多的问题，让我体会到了设计的要求在于系统性，可行性，准确性，诸多问题的出现给我们的设计带来了难度，也同时是更大的一次挑战，最终，在老师以及同学的帮助下，克服了种种困难，顺利的完成了本次计算机通信的课程设计，在此，首先要感谢学校安排此次课程设计，让我有机会对本次课程设计能够深入理解和设计，再次感谢老师的细心指导和改正，还有同组同学的相互团结和帮助，使我完成了本次计算机通信课程设计，使我在求学的道路上有了更多方面知识的获得。设计过程中查阅了大量的有关PSK调制解调设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。再次感谢学校，感谢老师，感谢同学。专心-专注-专业