PSK的調(diào)制解調(diào)

1、word可編輯1 引言 通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸。在當(dāng)今高度信息化的社會(huì)，信息和通信已成為現(xiàn)代社會(huì)的命脈。信息作為一種資源，只有通過(guò)廣泛的傳播與交流，才能產(chǎn)生利用價(jià)值，促進(jìn)社會(huì)成員之間的合作，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的開展，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而通信作為傳輸信息的手段或方式，與傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合，已為21世紀(jì)國(guó)際社會(huì)和世界經(jīng)濟(jì)開展的強(qiáng)大推動(dòng)力。1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)的模型按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)的將通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)，模擬信號(hào)有時(shí)也稱連續(xù)信號(hào)。而數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字信

2、號(hào)有時(shí)也稱為離散信號(hào)。近年來(lái)數(shù)字通信的開展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)模擬通信，數(shù)字通信在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。本文討論的也是數(shù)字通信中調(diào)制解調(diào)原理。數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型如圖1所示。數(shù)字調(diào)制信道編碼加密信源編碼 信道信源譯碼受信者解密數(shù)字解調(diào)信道譯碼信息源躁聲源 圖1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 其中，信源編碼有兩個(gè)根本功能：一是提高信息傳輸?shù)挠行?，即設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率。二是完成數(shù)/模轉(zhuǎn)換，即當(dāng)信息源給出的是模擬信號(hào)時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，信源譯碼是信源編碼的逆過(guò)程。信道編碼的目的是增強(qiáng)數(shù)字信號(hào)的抗干擾能力，信道譯碼是信道編碼的逆過(guò)程。加密和解密是為了保證所傳信息的平安。數(shù)字調(diào)制就是將數(shù)字基

3、帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)。圖1為數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)不一定包含圖中的所有環(huán)節(jié)。模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字編碼后也可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸。1.2 數(shù)字通信的特點(diǎn)目前，數(shù)字通信在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用，究其原因也是數(shù)字通信相較于模擬同通信具有以下的一些優(yōu)點(diǎn)。（1） 數(shù)字通信系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累。數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖请x散取值的數(shù)字波形，接受端的目標(biāo)不是精確的復(fù)原被傳輸?shù)牟ㄐ?，而是從受噪聲干擾的信號(hào)中判決出發(fā)送端所發(fā)送的事兩個(gè)狀態(tài)總的哪一個(gè)即可。（2） 數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸過(guò)失可控。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，可通過(guò)信道編碼技術(shù)進(jìn)行檢錯(cuò)和糾正，

4、降低誤碼率，提高傳輸質(zhì)量。（3） 數(shù)字通信系統(tǒng)便于用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理、變換、存儲(chǔ)。這種數(shù)字處理的靈活性表現(xiàn)為可以將來(lái)自不同信源的信號(hào)綜合到一起傳輸。（4） 數(shù)字通信系統(tǒng)易于集成，使通信設(shè)備微型化，重量輕。（5） 數(shù)字通信系統(tǒng)易于加密處理，且保密性好。1.3 數(shù)字調(diào)制的現(xiàn)狀及開展趨勢(shì)數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)明顯，但同時(shí)也存在一些缺陷，需要較寬的傳輸帶寬。在現(xiàn)代通信中，隨著大容量和遠(yuǎn)距離數(shù)字通信技術(shù)的開展，信道的帶寬限制和非線性對(duì)傳輸信號(hào)的影響越來(lái)越來(lái)重要。于是，新的數(shù)字調(diào)制方式逐漸出現(xiàn)。這些調(diào)制方式盡量減小信道對(duì)所傳輸信號(hào)的影響，以便在有限的帶寬資源條件下獲得更高的傳輸速率。多進(jìn)

5、制調(diào)制是提高譜利用率的有效方法，恒包絡(luò)技術(shù)能適應(yīng)信道的非線性，并保持較小的頻帶利用率。近些年來(lái)，新開展的數(shù)字調(diào)制技術(shù)有最小移頻鍵控MSK，高斯濾波最小移頻鍵控(GMSK)，正交幅度調(diào)制(QAM)，正交頻分復(fù)用調(diào)制OFDM等等。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的不斷開展，用戶對(duì)信道資源要求不斷提高，移動(dòng)性能用戶也不斷增加。衛(wèi)星通信技術(shù)的開展，軍用制導(dǎo)通信技術(shù)和深空探測(cè)技術(shù)的不斷開展使高速率的調(diào)制技術(shù)成為可能。隨著軟件無(wú)線電技術(shù)的加速開展，Doppler頻差影響不斷加大，數(shù)字調(diào)制技術(shù)將能適應(yīng)復(fù)雜干擾環(huán)境下通信方式和更高頻段的通信。2 PSK的根本原理2.1 2PSK調(diào)制解調(diào)的根本原理相移鍵控是

6、利用載波的不同相位來(lái)傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進(jìn)制“0和“1。因此，2PSK 信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為 1 其中，表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位： 2 因此，式2可以改寫為 3 由于表示信號(hào)的兩種碼元的波形相同，極性相反，故2PSK信號(hào)一般可以表述為一個(gè)雙極性bipolarity全占空100% duty ratio矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘，即 4 其中 5 這里，g(t)是脈寬為的單個(gè)矩形脈沖，而的統(tǒng)計(jì)特性為 6乘法器e2PSK (t)cosct雙極性不歸零(a)模擬調(diào)制方法cosct開關(guān)電路(b)鍵控法 圖2PSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖1800相移

7、o碼型變換e2PSK (t)s(t)即發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)“0時(shí)取1，取0相位；發(fā)送二進(jìn)制符號(hào)“1時(shí)取1，取相位。這種以載波的不同相位直接去表示相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式，稱為二進(jìn)制絕對(duì)相移方式。調(diào)制方法有模擬調(diào)制和鍵控法，解調(diào)方法通常采用的是相干解調(diào)法。下面是2PSK的調(diào)制解調(diào)原理框圖。輸出 抽樣判決低通濾波器帶通濾波器相 乘 器定時(shí)脈沖cosct 圖2 2PSK信號(hào)的解調(diào)原理框圖2.2 4PSK調(diào)制解調(diào)的根本原理4PSK即四進(jìn)制移向鍵控，又叫QPSK。4PSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的簡(jiǎn)稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。19世紀(jì)80年代中期以后,

8、四相絕對(duì)移相鍵控(QPSK)技術(shù)以其抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入、移動(dòng)通信及有線電視系統(tǒng)之中。4PSK利用載波的四種不同相位來(lái)表示數(shù)字信息，由于每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來(lái)表示。下列圖為4PSK的相位矢量圖。參考相位000o11 180o01270o10 90o45o 11135o 0100225o10315o參考相位圖3 4PSK信號(hào)相位n矢量圖 在表示每個(gè)四進(jìn)制碼元的兩個(gè)二進(jìn)制碼元中，前一比特用a表示，后一比特用b表示。那么雙比特ab與載波相位的關(guān)系入下表所示。表1 雙

9、比特ab與載波相位的關(guān)系雙比特碼元載波相位nabA方式B方式000o225o1090o315 o11180o45 o01270o135 o 四進(jìn)制信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和。2.2.1 4PSK的調(diào)制原理4PSK的調(diào)制方法有正交調(diào)制方式雙路二相調(diào)制合成法或直接調(diào)相法、相位選擇法、插入脈沖法等。本文中采用的是正交調(diào)制方式。下列圖是正交調(diào)制的原理框圖。a 相乘電路cosct 串/并 變換 相干載 波產(chǎn)生相加電路相移相移b 相乘電路圖4 4PSK正交調(diào)制原理方框圖它可以看成是由兩個(gè)載波正交的2PSK調(diào)制器構(gòu)成的。圖中輸入的基帶信號(hào)是二進(jìn)制不歸零雙極性碼元，它被“串/并變換電路

10、變成兩路并行碼元a和b，每個(gè)碼元的的持續(xù)時(shí)間是輸入碼元的2倍。然后分別調(diào)制到cosct和sinct兩個(gè)載波上，兩路相乘器輸出的信號(hào)是相互正交的抑制載波的雙邊帶調(diào)制DSB信號(hào)，其相位與各路碼元的極性有關(guān)，分別由a和b碼元決定。經(jīng)相加電路后輸出兩路的合成波形，即是4PSK信號(hào)。圖中兩個(gè)乘法器，其中一個(gè)用于產(chǎn)生0o與180o兩種相位狀態(tài)，另一個(gè)用于產(chǎn)生90o與270o兩種相位狀態(tài)，相加后就可以得到45o，135o，225o，和315o四種相位。2.2.2 4PSK的解調(diào)原理4PSK信號(hào)是兩個(gè)載波正交的2PSK信號(hào)的合成。所以，可以仿照2PSK相干解調(diào)法，用兩個(gè)正交的相干載波分別檢測(cè)兩個(gè)分量 a和b，

11、然后復(fù)原成二進(jìn)制雙比特串行數(shù)字信號(hào)。這種方法稱為極性比擬法，其原理框圖5所示。抽樣判決低通 相乘a cos0t載波提取并/串變換定時(shí)抽取b 相乘抽樣判決低通圖5 4PSK信號(hào)解調(diào)器原理方圖 判決器是按極性來(lái)判決的，即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0。兩路抽樣判決器輸出a、b，經(jīng)并/串變換器就可將并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)如表2所示。表2 抽樣判決器的判決準(zhǔn)那么輸入相位的極性的極性判決器輸出 +11_+01_00+_103 PSK在MATLAB中的編譯與仿真3.1 MATLAB軟件介紹MATLAB 軟件是美國(guó) Math Works 公司的產(chǎn)品，MATLAB 是英文 Matrix Laboratory(

12、矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫。MATLAB軟件系列產(chǎn)品是一套高效強(qiáng)大的工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件，廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的航空航天、汽車制造、半導(dǎo)體制造、電子通信、醫(yī)學(xué)研究、財(cái)經(jīng)研究和高等教育等領(lǐng)域，被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具。研發(fā)人員借助MATLAB軟件能迅速測(cè)試設(shè)想設(shè)想，綜合評(píng)測(cè)系統(tǒng)性能，快速設(shè)計(jì)更好方案來(lái)確保更高技術(shù)要求。同時(shí)MATLAB也是國(guó)家教委重點(diǎn)提倡的一種計(jì)算工具。MATLAB的編程非常簡(jiǎn)單，它有著比其他任何計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言更高的編程效率、更好的代碼可讀性和移植性，以致被譽(yù)為“第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，MATLAB是所有Math Works公司產(chǎn)品的數(shù)值分析和圖形根底環(huán)境。此外MATLAB 還擁有強(qiáng)大的2

13、D和3D甚至動(dòng)態(tài)圖形的繪制功能，這樣用戶可以更直觀、更迅速的進(jìn)行多種算法的比擬，從中找出最好的方案。從通信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到控制系統(tǒng)、模糊控制等方面來(lái)看，MATLAB提供了大量的面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的工具箱。通過(guò)工具箱，以往需要復(fù)雜編程的算法開發(fā)任務(wù)往往只需一個(gè)函數(shù)就能實(shí)現(xiàn)，而且工具箱是開放的可擴(kuò)展集，用戶可以查看或修改其中的算法，甚至開發(fā)自己的算法。3.2 MATLAB中工具箱simulink的簡(jiǎn)介Simulink是MATLAB最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中，無(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可

14、構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。Simulink是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同局部具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)立動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶

15、接口GUI，這個(gè)創(chuàng)立過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。Simulink的每一個(gè)模塊實(shí)際上都是一個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)典型的Simulink模塊包括輸入、狀態(tài)和輸出三個(gè)局部：(1) 輸入模塊,即信號(hào)源模塊，包括常數(shù)信號(hào)源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和用戶自定義信號(hào)；(2) 狀態(tài)模塊,即被模擬的系統(tǒng)模塊，它是Simulink的中心模塊，是系統(tǒng)建模的核心和主要局部；(3) 輸出模塊,即信號(hào)顯示模塊，它能夠以圖形方式、文件格式進(jìn)行顯示， 也可以在MATLAB的工作空間顯示，輸出模塊主要集中在Sinks庫(kù)目前， MATLAB已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各

16、個(gè)領(lǐng)域，如電子、通信等領(lǐng)域；它已成為國(guó)際上最流行的計(jì)算機(jī)仿真軟件設(shè)計(jì)工具?，F(xiàn)在的MATLAB不再僅僅是一個(gè)矩陣實(shí)驗(yàn)室，而是一種實(shí)用的、功能強(qiáng)大的、不斷更新的高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言?，F(xiàn)在從電子通信、自動(dòng)控制圖形分析處理到航天工業(yè)、汽車工業(yè)，甚至是財(cái)務(wù)工程。MATLAB都憑借其強(qiáng)大的功能獲得了極大的用武之地。廣闊學(xué)生可以使用MATLAB來(lái)幫助進(jìn)行信號(hào)處理、通信原理、線性系統(tǒng)、自動(dòng)控制等課程的學(xué)習(xí)；科研工作者可以使用MATLAB進(jìn)行理論研究和算法開發(fā)；工程師可以使用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)與仿真。3.3 PSK的調(diào)制解調(diào)在MATLAB中的編譯與仿真3.3.1 2PSK的調(diào)制的simulink系統(tǒng)框圖

17、 2PSK的調(diào)制框圖如下列圖所示。圖6 2PSK的調(diào)制框圖其中Bernoulli Binary Generator是伯努利隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器，設(shè)置零碼率為0.5。Unipolar to Bipolar Converter是將單極性碼轉(zhuǎn)化為雙極性碼，其參數(shù)設(shè)置為： 圖7 Unipolar to Bipolar Converter信號(hào)參數(shù)設(shè)置Sine Wave和Sine Wave1是相位相差的正弦載波信號(hào)。其中0相位的表示碼元信號(hào)1，相位表示碼元信號(hào)0，它們的參數(shù)設(shè)置分別如圖8和圖9所示。圖8 Sin wave信號(hào)的參數(shù)設(shè)置圖8 Sin wave1信號(hào)的參數(shù)設(shè)置由上面兩個(gè)圖可以看出兩個(gè)載波是幅度為3，

18、頻率為1Hz，采樣時(shí)間為0.002s的反相信號(hào)。2PSK調(diào)制各點(diǎn)波形為： 圖9 2PSK調(diào)制的各點(diǎn)時(shí)間波形3.3.2 2PSK解調(diào)的simulink系統(tǒng)框圖 2PSK解調(diào)的系統(tǒng)框圖如下列圖所示。圖10 2PSK的解調(diào)框圖 其中，Sine Wave1與調(diào)制的參數(shù)設(shè)置相一致。AWGN Channel為信道中參加高斯白噪聲，其信噪比的設(shè)置如圖11所示。Error Rate Calculation用計(jì)算誤碼率。兩個(gè)濾波器分別為帶通濾波器和低通濾波器。Bipolar to UnipolarConverter將雙極性碼轉(zhuǎn)化為單極性碼，與Unipolar to Bipolar Converter作用相反，參

19、數(shù)設(shè)置也一致。Sign為符號(hào)函數(shù)，是一個(gè)抽樣判決器，當(dāng)數(shù)值大于0是判為1，小于0時(shí)判為-1。圖11 AWGN Channel的參數(shù)設(shè)置 當(dāng)信噪比為100時(shí)，基帶信號(hào)碼元與解調(diào)后的信號(hào)碼元如圖12所示，此時(shí)的誤碼率為0.55。 圖12 2PSK各點(diǎn)的時(shí)間波形當(dāng)信噪比為20時(shí)，基帶信號(hào)碼元和解調(diào)后的碼元序列如圖13所示，此時(shí)的誤碼率為0.36。圖13 2PSK各點(diǎn)的時(shí)間波形3.3.3 4PSK調(diào)制的simulink系統(tǒng)框圖4PSK調(diào)制的simulink系統(tǒng)框圖如下列圖所示。圖14 4PSK調(diào)制的系統(tǒng)框圖 如圖14所示，buffer為緩存器，它與兩個(gè)Frame Conversion構(gòu)成串并轉(zhuǎn)化器，將

20、輸入的基帶信號(hào)變成兩路并行碼元，每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間是輸入碼元的2倍。其參數(shù)設(shè)置如圖15所示。圖15 buffer的參數(shù)設(shè)置3.3.4 4PSK解調(diào)的simulink系統(tǒng)框圖4PSK解調(diào)的系統(tǒng)框圖如圖16所示。圖16 4PSK解調(diào)的系統(tǒng)框圖 圖中所用的示波器為模擬低通濾波器。Pulse Generator為方波發(fā)生器，用于定時(shí)提取信號(hào)，其參數(shù)設(shè)置為如圖17所示。圖17 Pulse Generator的參數(shù)設(shè)置運(yùn)行結(jié)果為：圖18 輸入數(shù)字信號(hào)序列對(duì)輸入基帶數(shù)字信號(hào)有串并變換電路分為兩個(gè)并行序列，分別如下列圖19和圖20所示。其中圖10 中是輸入序列的奇數(shù)序列，圖11是實(shí)序列的偶數(shù)序列:圖19 經(jīng)過(guò)

21、串并轉(zhuǎn)換的序列圖20 經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換的序列隨后兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)單/雙極性轉(zhuǎn)換器將此前的單極性信號(hào)轉(zhuǎn)換為雙極性信號(hào)。所加相干載波的波形分別為圖21和圖22所示:圖21 0相位正弦載波信號(hào)圖22 相位正弦載波信號(hào)-此時(shí)，經(jīng)過(guò)雙極性轉(zhuǎn)換的信號(hào)一路與相位為0的正弦載波相干，另一路那么與相位為的正弦載波相干。信號(hào)相干后的波形如圖，分別為圖23和圖24所示。圖23 經(jīng)載波相干后的信號(hào)圖24 經(jīng)載波相干后的信號(hào) 相干后的兩路信號(hào)在經(jīng)過(guò)一個(gè)相加模塊，就得到了4PSK信號(hào)。經(jīng)調(diào)制后的4PSK信號(hào)如圖25所示：圖25 4PSK的調(diào)制信號(hào) 4PSK信號(hào)通過(guò)加兩路相位分別為0和的正弦載波進(jìn)行相干解調(diào)。解調(diào)后信號(hào)波形分別

22、如圖26和圖27所示。圖26 0相位載波相干后信號(hào)圖27 相位載波相干后信號(hào) 其兩路正弦載波的參數(shù)分別與圖28和圖29相一致。經(jīng)過(guò)載波相干后的信號(hào)通過(guò)低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理。其低通濾波后的信號(hào)的波形分別如圖18和19所示。圖28 低通濾波后的信號(hào)圖29 低通濾波后的信號(hào) 此時(shí)信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣判決后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)序列。經(jīng)抽樣判決后信號(hào)的波形分別如圖30和31所示。圖30 經(jīng)抽樣判決后信號(hào)圖31 經(jīng)抽樣判決后信號(hào)然后將這兩路雙極性信號(hào)轉(zhuǎn)換成單極性二進(jìn)制信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的單極性二進(jìn)制信號(hào)分別如圖32和33所示。圖32 經(jīng)極性轉(zhuǎn)換后的信號(hào)圖33 經(jīng)極性轉(zhuǎn)換后的信號(hào) 最后通過(guò)并/串轉(zhuǎn)換器將信號(hào)放置

23、其奇數(shù)位，將另信號(hào)放置其偶數(shù)位，轉(zhuǎn)換成一路二進(jìn)制單極性信號(hào)，此時(shí)的信號(hào)即是QPSK信號(hào)解調(diào)后最終的信號(hào)。信號(hào)的解調(diào)信號(hào)如圖34所示。圖34 信號(hào)的解調(diào)信號(hào)4 仿真結(jié)果分析4.1 2PSK的仿真結(jié)果分析 1由圖9知，2PSK的調(diào)制仿真與理論相一致。5 總結(jié)與展望5.1 總結(jié)數(shù)字調(diào)制技術(shù)的開展日新月異，如今在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)大局部是經(jīng)過(guò)改良的，性能較好的系統(tǒng)。作為理論開展最成熟的調(diào)制方式之一，PSK的研究仍然具有很重大的意義，因此，本文選擇了2PSK和4PSK這兩種調(diào)制方式做仿真研究。一方面，可以更容易將仿真結(jié)果與成熟的理論進(jìn)行比擬，從而驗(yàn)證仿真的合理性；另一方面，也可以以此為根底將仿真系

24、統(tǒng)進(jìn)行改良擴(kuò)展，使其成為仿真更多的數(shù)字調(diào)制方式的模板。本文首先闡述了PSK調(diào)制解調(diào)的根本原理，然后分別從調(diào)制和解調(diào)這兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析。然后利用simulink建模仿真，分析了在參加高斯白噪聲的情況下2PSK和4PSK的傳輸特性，及噪聲對(duì)傳輸其傳輸特性的影響，得出的結(jié)論與理論上是一致的。最后還將這兩種調(diào)制解調(diào)的方式進(jìn)行了比擬。在simulink系統(tǒng)框圖搭建中，參數(shù)設(shè)置是重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。解調(diào)時(shí)相干載波必須與調(diào)制時(shí)的載波同頻同相，這是相干解調(diào)的關(guān)鍵。5.1 展望 數(shù)字調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)作為通信系統(tǒng)的一個(gè)重要組成局部，因此，本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字調(diào)制仿真系統(tǒng)也可以擴(kuò)展成通信系統(tǒng)的仿真。這種擴(kuò)展只需在輸入端與調(diào)

25、制器間增加一些數(shù)字基帶處理模塊，如信源編碼、加密、信道編碼等，在解調(diào)后增加相應(yīng)的解碼解密器即可。2PSK信號(hào)是用載波的不同相位直接表示相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)而得出的，在這種絕對(duì)的移相過(guò)程中由于發(fā)送端是以某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)的，因而在接收系統(tǒng)中也必須有這樣一個(gè)固定的基準(zhǔn)作為參考。如果這個(gè)參考相位發(fā)生變化，那么回復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)與發(fā)送的信息完全相反，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種現(xiàn)象常稱為2PSK的“倒現(xiàn)象或“反相工作現(xiàn)象。因此，今后的開展可以以2PSK為根底，完善差分相移鍵控2DPSK的調(diào)制解調(diào)，這也是防止“反相工作現(xiàn)象的方法之一。2PSK的調(diào)制與解調(diào)也可以用MATLAB的代碼編程實(shí)現(xiàn)，本文在附錄A中有詳細(xì)的程

26、序代碼清單。4PSK是2PSK的一種擴(kuò)展，其頻帶利用率明顯高于2PSK，因此多進(jìn)制相移鍵控成為今后的一個(gè)開展方向。在4PSK中，相鄰的碼元最大相位差到達(dá)1800。由于這樣的相位突變?cè)陬l帶受限的系統(tǒng)中會(huì)引起信號(hào)包絡(luò)的很大起伏，為了減小這樣的相位突變，將兩個(gè)正交分量的比特在時(shí)間上錯(cuò)開半個(gè)碼元，使之不能同時(shí)改變，從而減小信號(hào)振幅的起伏，這種體制稱為偏置正交相移鍵控。這也是今后數(shù)字調(diào)制的主要研究方向。.word可編輯參考文獻(xiàn)1樊昌信 曹麗娜等.通信原理(第6版).：國(guó)防工業(yè)出版社，2022，082王福昌 熊兆飛 黃本雄.通信原理.：清華大學(xué)出版社，20063鐘麟 王峰.MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用教程.

27、國(guó)防工業(yè)出版社.20034徐明遠(yuǎn) 邵玉斌. MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 .：西安電子科技大學(xué)出版社.2022,055孫屹 吳磊. Simulink通信仿真開發(fā)手冊(cè) .國(guó)防工業(yè)出版社，20046王興亮. 數(shù)字通信原理與技術(shù) 第二版.西安電子科技大學(xué)出版社.20007沈越泓 高媛媛 魏以民. 通信原理 .機(jī)械工業(yè)出版社.20048郭文彬 桑森.通信原理基于MATLAB的計(jì)算機(jī)仿真.北京郵電大學(xué)出版社.20069張志涌等.精通MATLAB6.5版.北京航空航天大學(xué)出版社.200310鄧華等.MATLAB通信仿真及應(yīng)用實(shí)例祥解.人民郵電出版社.200311李建新.現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真M

28、ATLAB通信工具箱.西安電子科技大學(xué)出版社.200012李仲令 曹世文 葛造坤.現(xiàn)代通信系統(tǒng)仿真及應(yīng)用.電子科技大學(xué)出版社.1998.13孫屹.MATLAB通信仿真開發(fā)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社.200514薛定宇 陳陽(yáng)泉.基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社.200215韓利竹 王華.MATLAB電子仿真與應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社.200316黎洪松 張衛(wèi)剛等.數(shù)字通信原理.西安電子科技大學(xué)出版社.200517Peter M.Grant.Digital Communications(Second Edition).China Machine Press18H.S.

29、Black.Modulation Theory.1993,Chap.419Emmanuel C.Ifeachor Barrie W.Jervis.Digital Sigital Processing.Publishing House Of Electronics Industry20Richard G.Lyons.Understanding Digital Siginal Processing.Science Press21W.R.Bennett.Spectra of Quantized Signals.BSTJ,1984,27(3) signals for Communications.WE

30、SCON Convention Record ,199823Adam Lender. Correlative Digital Communication Techniques. IEEE Transactions on Communication Technology, 199624 H.M.Boettinger.The Telephone Book.New York:Riverwood publishers, 1997致 在本次設(shè)計(jì)中，本人遇到了很多的問(wèn)題，也充分體會(huì)到了學(xué)海無(wú)涯。無(wú)論任何時(shí)候我們都要不斷的學(xué)習(xí)和吸收新的知識(shí)，然后更新自己的知識(shí)儲(chǔ)藏，很感謝老師在這次設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助和指導(dǎo)。首

31、先，在選題的時(shí)候，何老師就曾給我們很多的鼓勵(lì)和信心。之后，又不間斷的監(jiān)督，催促我們認(rèn)真撰寫論文，了解大家論文的完成進(jìn)度。真的很感謝老師在我退縮的是給我鼓勵(lì)，在我怠惰的時(shí)候給我鞭策，在我遇到困難的時(shí)候給我指導(dǎo)，讓我更好的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在過(guò)去的四年里，自己或多或少都有一點(diǎn)的收獲，感謝所有教導(dǎo)我的老師和曾給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。附錄A 2PSK調(diào)制解調(diào)的simulink系統(tǒng)整體框圖：附錄B 4PSK調(diào)制解調(diào)的simulink整體系統(tǒng)框圖：附錄C2PSK調(diào)制解調(diào)程序清單：clear all; close all; fs=8e5;%抽樣頻率 fm=20e3;%基帶頻率 n=2*(6*fs/fm); fin

32、al=(1/fs)*(n-1); fc=2e5; % 載波頻率 t=0:1/fs:(final); Fn=fs/2;%耐奎斯特頻率 %用正弦波產(chǎn)生方波 %= twopi_fc_t=2*pi*fm*t; A=1; phi=0; x = A * cos(twopi_fc_t + phi); % 方波 am=1; x(x>0)=am; x(x<0)=-1; figure(1) subplot(321); plot(t,x); axis(0 2e-4 -2 2); title('基帶信號(hào)'); grid on car=sin(2*pi*fc*t);%載波 ask=x.*ca

33、r;%載波調(diào)制 subplot(322); plot(t,ask); axis(0 200e-6 -2 2); title('PSK信號(hào)'); grid on; %= vn=0.1; noise=vn*(randn(size(t);%產(chǎn)生噪音 subplot(323); plot(t,noise); grid on; title('噪音信號(hào)'); axis(0 .2e-3 -1 1); askn=(ask+noise);%調(diào)制后加噪 subplot(324); plot(t,askn); axis(0 200e-6 -2 2); title('加噪后信號(hào)'); grid on; %帶通濾波 %= fBW=40e3; f=0:3e3:4e5; w=2*pi*f/fs; z=exp(w*j); BW=2*pi*fBW/fs; a=.8547;%BW=2(1-a)/sqrt(a) p=(j2*a2); gain=.135; Hz=gain*(z+1).*(z-1)./(z.2-(p); subplot(325); plot(f,abs(Hz); title('帶通濾波器'); grid on