【導讀】控信號是作為常見的數(shù)字通信調(diào)制信號。目前，它已被廣泛應(yīng)用，不管是在傳統(tǒng)的。通信系統(tǒng)，還是移動通信系統(tǒng)或衛(wèi)星通信系統(tǒng)。這些都是因為它的功率和頻譜效率高的優(yōu)。因此對相移鍵控信號的調(diào)制解調(diào)原理的掌握有助于加深對調(diào)制技術(shù)的理解，并對深入。學習新型的調(diào)制技術(shù)有指導作用。本文首先介紹數(shù)字通信系統(tǒng)的組成，然后分析數(shù)字調(diào)制。系統(tǒng)中的幾種基本調(diào)制解調(diào)方法，主要包括MPSK和MDPSK。最后運用MATLAB軟件對MPSK. 加性高斯白噪聲環(huán)境下的性能進行分析，并與理論值相比較。在實際情況下的誤碼率進行了比較和分析。

　　

【正文】 發(fā)生器 MPSK 調(diào)制器 高斯隨機數(shù)發(fā)生器 MPSK 判決器 高斯隨機數(shù)發(fā)生器 比較 比特差錯計數(shù)器 符號差錯計數(shù)器 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 22 相干值，則此最相鄰大值所對應(yīng)的信號就是接收信號的判決值。 5. 差錯比特計數(shù)器：變量 numofbiterror；差錯符號計數(shù)器：變量 numofsymbolerror。 在仿真過程中，誤碼率 的計算方法一般是先產(chǎn)生一組信號，然后將信號通過信道后，將解調(diào)判決的信號與原信號比較，記錄下不一樣（即差錯）個數(shù)，則誤碼率為差錯個數(shù)除以發(fā)送信號的總個數(shù)。 MPSK 仿真流程圖 所以，用蒙特卡洛仿真出來的 2PSK， 4PSK， 8PSK 系統(tǒng)誤碼率性能分別如圖 33， 34,35所示。 以 SNRindB2 向量的大小作為信噪比求出理論誤碼率 以 SNRindB1 向量的大小作為信噪比求出實際誤碼率 (調(diào)用 cm_smM 函數(shù) ) 接收信號，加入高斯噪聲 (調(diào)用正交高斯 )，寫出入判決器的符號相位矢量 r 重復上一步，直到信號接收完畢，以得到一個平均誤碼率 將結(jié)果返回主函數(shù)，并繪出曲線 用 dot 函數(shù)計算相關(guān)度量矢量 c，并進行判決，計算符號誤碼率和比特誤碼率。若判決錯誤，則計錯器加 1 信息比特對 映射到相位矢量 Sm 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 23 圖 33 2PSK 系統(tǒng)的蒙特卡洛仿真 圖 34 4PSK 系統(tǒng)的蒙特卡洛仿真 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 24 圖 35 8PSK 系統(tǒng)的蒙特卡洛仿 真 MDPSK 系統(tǒng)的仿真方法 MDPSK 系統(tǒng)的仿真方法與 MPSK 類似，其仿真框圖如圖 36 所示。 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 25 cr k 比特符 號 sr sn 圖 36 用于蒙特卡洛仿真的 MDPSK 仿真框圖 部件仿真原理 1. 隨機信源的產(chǎn)生 2．信道信號產(chǎn)生器 這一部件就是對信源的輸出信號進行相位調(diào)制后，作為信道的輸入信號。 輸入 輸出 均勻隨機數(shù) 發(fā)生器 高斯隨機數(shù) 發(fā)生器 高斯隨機數(shù)發(fā)生器 比較 比特差錯計數(shù)器 MDPSK 調(diào)制器 MDPSK 判決器 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 26 上圖為差分調(diào)相法產(chǎn)生 MDPSK 信號的方框圖，其差分編碼實現(xiàn)過程如下： 3．信道高斯噪聲干擾的產(chǎn)生 利用 函數(shù)產(chǎn)生兩個獨立的高斯干擾。其實現(xiàn)過程如下： 在仿真過程中，因為需要測試系統(tǒng)在不同信噪比的條件下誤碼率的情況，可設(shè)信號的能量 E＝ 1固定，然后通過改變高斯噪聲的方差值（ sgma）來改變信噪比的值。 MDPSK 仿真流程圖 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 27 所以，用蒙特卡洛仿真出來的 2DPSK， 4DPSK， 8DPSK 系統(tǒng)誤碼率性能分別如圖 37，38,39 所示。 圖 37 2DPSK 系統(tǒng)的蒙特卡洛仿真 以 SNRindB2 向量的大小作為信噪比求出理論誤碼率 以 SNRindB1 向量的大小作為信噪比求出實際誤碼率 調(diào)用 cm_sm3M 函數(shù) 對數(shù)據(jù)源進行差分編碼，將信息比特對 映射到相位矢量Sm 接收信號，加入高斯噪聲，并進行判決，計算誤碼率，若判決錯誤，則計錯器加 1 重復上一步，直到信號接收完畢 將結(jié)果返回主函數(shù)，并繪出曲線 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 28 圖 38 4DPSK 系統(tǒng)的蒙特卡洛仿真 圖 39 8DPSK 系統(tǒng)的蒙特卡洛仿真 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 29 第四章 仿真結(jié)果比較和分析 MPSK 理論誤碼率與實際誤碼率的比較 當 M=2,4,8 時， MPSK 系統(tǒng)的理論誤碼率與實際誤碼率如圖 41所示。 圖 41 MPSK 系統(tǒng)理論誤碼率與實際誤碼率比 較 由圖可以看出， M=8 的理論誤碼率比 M=2,4 的情況大，因為 M 越大，信號的能量被均分就越大，那么噪聲對信號的影響就越大，誤碼率也就越大越大了。 一般的，當 M=2， 4 時理論值有確定的表達式，在低信噪比下，理論誤碼率與仿真誤比特率幾乎完全一致，但在大信噪比下 ,則有一點誤差。對于 8PSK 系統(tǒng) ,沒有準確的誤碼率表達式，只有較好的近似式。由圖可看出，理論誤碼率與仿真誤比特率非常接近。 MDPSK 理論誤碼率與實際誤碼率的比較 當 M=2,4,8 時， MDPSK 系統(tǒng)的理論誤碼率與實際誤碼 率如圖 42所示。 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 30 圖 42 MDPSK 系統(tǒng)理論誤碼率與實際誤碼率比較 由圖可以看出， MDPSK 的誤比特率隨著相數(shù) M 的增大而變大，可靠性變得也比較差。4DPSK 在低信噪比的時候，理論值與仿真值很接近，但隨著信噪比的增大，越來越出現(xiàn)分叉，這一現(xiàn)象表明：當信噪比增加時，仿真估計的可靠性會變差，這是由于差錯發(fā)生次數(shù)減少的緣故。由圖可見， 2DPSK 的性能相對于 4DPSK 和 8DPSK 是最好的。 MPSK 和 MDPSK 誤碼率的比較 圖 43 所示和圖 44所示的分別是當 M=2,4,8 時， MPSK 和 MDPSK 系統(tǒng)的理論 誤碼率和在不同信噪比下的實際誤碼率 。 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 31 圖 43 MPSK 和 MDPSK 系統(tǒng)的理論 誤碼率的比較 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 32 圖 44 MPSK 和 MDPSK 不同信噪比下實際誤碼率的比較 實際誤碼率的仿真時，因為取了 10000 個點，所以誤碼率最小只能達到 10－ 4這樣的數(shù)量級，這也是為什么當信噪比為 10 時畫不出曲線的原因。 同時，當越接近仿真極限（誤碼率 10－ 4）時，誤差就越大，因為這時候一般的，只有幾個錯誤碼元，那么由于偶然的原因 而使錯誤碼元增大（或減?。┮粌蓚€，對誤碼率的影響是不容忽視的。由圖可見，到最后一個點時，誤差相對是比較大的。 由圖 43 和圖 44 可以看出，不管是理論還是在實際中， 2PSK 和 4PSK 的誤碼率是最低，在較低信噪比下 8PSK 誤碼率比 2DPSK 的誤碼率小，但在大信噪比時 2DPSK 的誤碼率比 8PSK 小。而 8DPSK 的誤碼率是最大的。由上圖曲線可以得出， 2PSK 的性能是最好的，8DPSK 是最差的。但 2PSK 性能最好只是理想狀態(tài)，由于 2PSK 存在倒 ? 現(xiàn)象，而 4PSK 也存在 0o， 90o， 180o， 270o相位模糊的情況。因此，在實際應(yīng)用中， 真正作為傳輸用的數(shù)字調(diào)相信號幾乎都是 DPSK 信號。 2PSK 信號的帶寬、頻帶利用率和 2DPSK 信號的相同。 基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 33 第四章 總結(jié) 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對 MPSK 和 MDPSK 這兩種數(shù)字通信系統(tǒng)中常用的解調(diào)方式有了更深的理解，而且通過仿真對比分析，讓我對它們的性能有更全面的了解，也讓我再次鞏固課內(nèi)的知識。同時，也學會怎么使用 MATLAB 仿真軟件，能夠運用它來對數(shù)字通信系統(tǒng)進行簡單的仿真分析。 通過用 MATLAB 軟件對 MPSK 和 MDPSK 調(diào)制性能的仿真，可以知道，不管在理論上還是實際中， PSK 的誤碼率性能都比 DPSK 略好。但是由于 PSK 存在相位模糊的缺點， 且 PSK 需要用復雜的方法來估計載波的相位， 所以，一般情況下，大多會選擇 DPSK 調(diào)制方式。通過仿真，可以更清晰地看到，隨著相數(shù) M的增大，誤碼率也變得越大，可靠性能下降，而且在同一種調(diào)制方式中，隨著信噪比的增大，誤碼率是減小的，這說明信噪比大的情況下，誤碼率性能是比較好的。基于 MATLAB 的 MPSK 性能分析 35 參考文獻 [1] 王洪利等．改進 3PRK 調(diào)制信號頻譜特性的一種波形優(yōu)化 [J]．中國 電子科學研究院學報， 20xx 年 1期 [2]譚學治等 基于 MATLAB 的多功能通信信號源仿真 [J ]電子器件， 20xx 年 3 期 [3] 劉聰鋒．高效數(shù)字調(diào)制技術(shù)及其應(yīng)用 [M]．人民郵電出版社， 20xx [4] 鄭偉光．基于小波變換的信號調(diào)制方式識別方法 [D]．長春理工大學， 20xx [5] 朱葉．一種特殊的多載波傳輸技術(shù) —— 正交頻分復用（ OFDM）技術(shù) [J]．中國電子商務(wù)， 20xx 年 1期 [6] 樊昌信，曹麗娜 ． 通信原理（第六版） [M]． 國防工業(yè)出版社， 20xx [7] 趙泓揚等．基于 DSP Builder 的數(shù)字調(diào)制解調(diào)器設(shè)計 [J]．常州工學院學報， 20xx 年 24 卷 1 期 [8] 崔玉姣． MPSK 通信信號盲解調(diào)技術(shù)研究 [D]．西安電子科技大學， 20xx [9] 關(guān)超達．淺談廣播電視衛(wèi)星信號的數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù) [J]．衛(wèi)星電視與寬帶多媒體， 20xx 年 9 期 [10] 趙鴻圖，茅艷等．通信原理 MATLAB 仿真教程 [M]．北京：人民郵電出版社， 20xx [11] 佘明輝等．基于多進制數(shù)字的相位解調(diào)技術(shù)的分析 [J]．未知， 20xx 年 32 卷 2 期 [12] 夏平等．“通信原理”課程中基本概念的教學實踐 [J]．電氣電子教學學報 ， 20xx 年 4 期 [13] 鄧尚偉．二進制差分相移鍵控（ 2DPSK）基本原理教案設(shè)計 [J]．青年與社會：中外教育研究， 20xx 年 4 期 [14] 龍光利．一種 2DPSK 調(diào)制解調(diào)電路的 CPLD 設(shè)計 [J]．電訊技術(shù)， 20xx 年 4 期 [15] 鄧尚偉．二進制差分相移鍵控（ 2DPSK）基本原理教案設(shè)計》 [J]．青年與社會：中外教育研究，20xx 年 4 期 [16] 石彥叢等．基于軟件無線電的 BPSK、 DPSK 信號解調(diào)技術(shù) [J]．石家莊鐵道學院學報， 20xx 年 2 期 [17] 鄧尚偉．二進制差分相移鍵控（ 2DPSK）基本 原理教案設(shè)計 [J]．青年與社會：中外教育研究， 20xx年 4 期 [18] 龍光利．一種基于 CPLD 的 QDPSK 調(diào)制解調(diào)電路設(shè)計．電子設(shè)計工程， 20xx 年 11 期 [19] 郭文彬，桑林．通信原理 基于 Matlab 的計算機仿真 [M]．北京郵電大學出版社， 20xx [20] 吳潛等． QPSK 相關(guān)檢測系統(tǒng)蒙特卡羅仿真及其性能 [J]．電訊技術(shù)， 20xx 年 6 期