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8PSK调制解调技术的设计与仿真
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更新于2023-03-16
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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。
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目 录
摘 要....................................................................................................................................................0
前 言....................................................................................................................................................1
一 信 道...............................................................................................................................................2
1.1 信道概念..............................................................................................................................2
1.2 信道分类..............................................................................................................................3
二 8PSK 的原理..................................................................................................................................3
2.1 基本原理...............................................................................................................................3
2.2 8PSK 的调制.........................................................................................................................5
2.3 8PSK 的解调采用双正交相干解调....................................................................................6
2.4 眼图.......................................................................................................................................7
三 信号调制与解调...........................................................................................................................8
3.1 8PSK 信号发送端的调制.....................................................................................................8
3.2 8PSK 信号接收端的解调...................................................................................................10
四 设计及仿真..................................................................................................................................10
4.1 MATLAB 软件的介绍.......................................................................................................10
4.2 8PSK 调制部分...................................................................................................................11
4.3 8PSK 解调部分..................................................................................................................14
4.4 高斯噪声、眼图................................................................................................................16
总 结.................................................................................................................................................20
参考文献...........................................................................................................................................21
致谢...................................................................................................................................................22
摘 要
1
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
仿真模型与理论计算的性能,证明了仿真模型的可行性。
关键字:8PSK 调制 解调 仿真;
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
2
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。
一 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
3
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)。
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。
二 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 0-2π 等分成 8 种相位,已调波相邻
相位之差为 2π/8=π/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。
4
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 a
k
;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 b
k
。将 a
k
和 b
k
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,a
k
为正;A
为“0”码时,a
k
为负)。B 用于决定正交支路信号的极性(B 为“1”码时,b
k
为
正;B 为“0”码时,b
k
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,|a
k
|>|b
k
|;C 为“0”码时,|a
k
|<|b
k
|)。
图 1 正交调制法产生 8PSK 信号方框图
8PSK 绝对移相调制利用载波的 8 种不同相位来表征数字信息。它把输入
的二进制信号序列经过串并变换每次把一个 3 位的码组映射为一个符号的相位,
因此符号率为比特率的 1 / 3,它们与载波相位的映射关系如图 2 所示
图 2 位信
息比特到 8PSK
符号的映射关系
图
系统根据映
射后的相位,计
算出 I ,Q 两路的数值,经过成形滤波,送入信道传输。在接收端,首先经过匹
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czy520131499
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