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1、摘要 8PSK意为正交相移键控，是一种数字调制方式。四相相移键控信号简称“8PSK”。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
2、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。在现代通信系统中，调制与解调是必不可少的重要手段。所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。解调则是调制的相反过程，而从已调制信号中恢复出原信号。 本课程设计主要介绍通过进行8PSK调制解调的基带仿真，对实现中影响该系统性能的几个重要问题进行了研究。针对8PSK的特点，调制前后发生的变化，加上噪声后波形出现的各种变化，通过星座图、眼图、波形图等来观察。关键字：8PSK ； 调制解调 ； MATLAB ； 分析与仿真 目录摘要1前言31 绪论41.1通信技术的历史和发展41.2数字调制的发
3、展现状和趋势41.3 设计要求52 8PSK调制解调的基本原理设计62.1 8PSK数字调制原理62.2 8PSK的解调原理72.3、 高斯噪声、眼图83 无线信道93.1 信道的概述93.2 无线信道94 8PSK仿真图形分析104.1MATLAB软件的介绍104.2 8PSK调制解调系统的仿真114.2.1 8PSK调制解调114.2.3 误码率及眼图134.2.4 菜单设计16总结17参考文献18致谢19附录20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
4、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。8PSK数字解调包括：模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢复等。根据所处理基带信号的进制不同，
5、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
6、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 绪论 1.1通信技术的历史和发展 随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，各种新的通信业务将不断地被开
7、发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。此外，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。 为了在尽量短的时间内传递尽量多的消息，人们不断地尝试所能找到的各种最新技术手段。1837年发明的莫尔斯电磁式电报标志着电通信的开始。之后，利用电进行通信的研究取得了长足的进步。1866年利用海底电缆实现了跨大西洋的越洋电报通信。1876年贝耳发明了电话，利用电信号实现了语音信号的有线传
8、递，使信息的传递变得既迅速又准确，这标志着模拟通信的开始，由于它比电报更便于交流使用，所以直到20世纪前半叶这种采用模拟技术的电话通信技术比电报得到了更为迅速和广泛的发展。1937年瑞威斯发明的脉冲编码调制标志数字通信的开始。20世纪60年代以后集成电路、电子计算机的出现，使得数字通信迅速发展。在70年代末在全球发展起来的模拟移动电话在90年代中期被数字移动电话所代替，现有的模拟电视也正在被数字电视所代替。1.2数字调制的发展现状和趋势 随着现代电子技术的发展，通信技术正向着数字化、网络化、智能化和宽带化的方向发展。随着科学技术的进步，人们对通信的要求越来越高，各种技术会不断地应用于通信领域，
9、各种新的通信业务将不断地被开发出来。到那时人们的生活将越来越离不开通信。本文中提到的调制方式大都是可以实用的，已经采用多年，并且至今仍然被采用着。但是，这些调制方法还不是很完善，有许多值得改进之处。因此，在这些基本的数字调制方法基础上，多年来不断研究出新的或改进的调制方法。实际上，在基本的和先进的调制方法之间并没有明确的界限。这些方法都是不间断地发展出来的，后来者自然比原有者更先进。此外，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
10、。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。 目前，改进的数字调制方式主要有偏置正交相移键控， p/4正交差分相移键控，最小频移键控，高斯最小频移键控，正交频分复用，网格编码调制等，这里对最小频移键控作一介绍。1.3 设计要求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。 完成如下的工作：1 熟悉8PSK信号的调制解调原理2 掌握仿真语言；3 根据原理给出8PSK调制以及解调的SIMULINK仿真图（已调信号波形，解调后的信号波
11、形，眼图和误码率图）4 用MATLAB语言实现8PSK调制和解调，给出信号的波形，眼图及误码率等。2 8PSK调制解调的基本原理设计串并变换相位编码形成滤波信道并串编码相位解码匹配滤波抽样相位判 决输入数据恢复数据流 图2.1 8PSK的调制解调原理图2.1 8PSK数字调制原理8PSK是一种常用的多相键控，输入的二进制信息序列经串并交换每次产生一个3位码组b1 b2 b3，因此符号率为比特率的1/3。在b1b2b3控制下，同相路和正交路分别产生两个四电平基带信号I(t)和Q(t)。b1用于决定同相路的信号的极性，b2用于决定正交路信号的极性，b3则用于确定同相路和正交路信号的幅度。因此同相路
12、和正交路的基带信号幅度是相互关联的，不能独立选取。8PSK 调制是利用载波的8 种不同相位（或相位差）来表征数字信息的调制方式，和二进制调制一样，8PSK 调制也分为绝对调相和相对调相。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，映射星座按自然码或者格雷码（文中采用自然码），符号速率是比特速率的1/3，在8PSK 调制方式中，输入的串行二进制序列经串并转换， 每次产生3 位并行码组b1b2b3。b1和b3分别决定I 路的极性和幅度，b2和b3分别决定Q 路的极性和幅度。 图 2.2 8PSK调制原理图2.2 8PSK的解调原理8PSK信号与信道中的噪声叠加
13、后输入解调器，首先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最后将3个信号叠加起来就得到了输出信号。8PSK信号可采用8PSK信号的相干解调器进行解调，区别在于判决电路二电平判决改为四电平判决，判决结果经逻辑运算后得到比特码组，再进行并/串变换，8PSK信号的另一种解调方案如图2所示，它采用两组正交相干解调器，其中一组参考载波相位为0和90，另一组参考载波相位为-45和45，每个相干解调器后接一个二电平判决电路，对判决结果经逻辑运算后得到比特码组，在进行并/串变换，得到原始的串行二进制信息。判决判决判
14、决判决/2/28ps信号b1b2b3xorb4载波 初相0载波 初相-/4b3b4 图 2.3 8PSK的双正交相干解调2.3、 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。3 无线信道3.1 信道的概述信道连接发送端和接收端的通信设备，其功能是将信号从发送端传送到接收端。按照传输媒介的不同，信道可以分为两大类：无线（wireless）信道和有线（wired）信
15、道。无线信道利用电磁波在空间中的传播来传输信号，而有线信道则是利用人造的传导电或光信号的媒体来传输信号。传统的固定电话网用有线信道作为传输媒介，而无线电广播就是利用无线信道传输电台节目的。在通信系统模型中，还提到信道中存在噪声，它对于信号传输有重要的不良影响，所以通常认为它是一种有源干扰。而信道本身的传输特性不良可以看作是一种无源干扰。3.2 无线信道在无线信道中信号的传输是利用电磁波在空间的传播来实现的。原则上，任何频率的电磁波都可以产生。但是，为了有效地发射或接收电磁波，要求天线的尺寸不小于电磁波波长的1/10。因此，频率过低，波长过长，则天线难于实现。例如，若电磁波的频率等于3000Hz，则其波长等于100km。这时，要求天线的尺寸大于10km!这样大的天线虽然可以实现，但是并不经济和方便。除了在外层空间两个飞船的
