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1、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制方式，在数字移动通信中已经得到了广泛的应用。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 8-PSK 载波调制信号在 AWGN 信道下的误码率和误比特率性能，并与理论值相比较。设符号周期为1s，载波频率为 10Hz，每个符号周期内采样 100 个点。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。1.设计内容及要求仿真 8-PSK 载 波 调 制 信 号 在 AWGN 信道下的误码率和误比特率性能，并与理论值相比较。假设符号周期为 1s，载波频率为 10Hz，每个符号周期内采样 100个点并利用 M 文件仿真。2.相关理论知识的论述分析在八相调相中，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
3、 相 。三比特码元的组合不同，对应的已调波的相位就不同。3.系统原理及分析 将载波信号经过 8-psk 调制，根据符号功率算出平均功率，加入白噪声后解调得到误比特率，误符号率，再与理论值进行比较。八进制移相键控( 8PSK)调制。由于 8PSK 将 GMSK 的信号空间从 2 扩 展 到 8，因 此 每 个 符号 可 以 包 括 的 信 息 是 原 来 的 4 倍。8PSK 的 符 号 率 保 持 在 271kbps，每个时隙可以得到 69.2kbps 的总速率，并且仍然能够完成 GSM 频谱屏蔽。对 于 高 速 传 输 ， 为 了 提 高 频 带 利 用 率 ， 多 采 用 多 进 制 调
4、制 方 法 ， 在 一 个 波 形 周 期 （ 0，T S）内发送多个二进制符号。频带利用率能成倍增加。8 PSK，载波有（0，/4，/2，3 /4， ,5/4 ，3/ 2，7/ 4 ）八种不同的初相，可以在一个波形周期（0，T S）内 发 送 3 个二进制符（000，001，010，011，100，101，110，111） 。 频 带 利 用 率 能 达 到 6b/S/HZ。 由 于8PSK 信号幅度不 是 恒 定的，因此，被调制信号将不再保持恒定幅度，它必须能够从任何起点到达任何相位位置。4.设计与仿真4.1 MATLAB软 件 的 介 绍MATLAB 软件是美国 Math works 公
5、司的产品，MATLAB 是英文MATrix LABoratory(矩阵实验室)的缩写。MATLAB 软件系列产品是一套高效强大的工程技术数值运算和系统仿真软件，广泛应用于当今的航空航天、汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究、财经研究和高等教育等领域，被誉为“巨人肩膀上的工具”。研发人员借MATLAB 软件能迅速测试设想构想，综合评测系统性能，快速设计更好方案来确保更高技术要求。同时 MATLAB 也是国家教委重点提倡的一种计算工具。 MATLAB 主要由 C 语言编写而成，采用 LAPACK 为底层支持软件包。MATLAB 的编程非常简单，它有着比其他任何计算机高级语言更高的编程效率、更好
6、的代码可读性和移植性，以致被誉为“第四代”计算机语言，MATLAB 是所有MathWorks 公司产品的数值分析和图形基础环境。此外 MATLAB 还拥有强大的2D 和 3D 甚至动态图形的绘制功能，这样用户可以更直观、更迅速的进行多种算法的比较，从中找出最好的方案。从通信系统分析与设计、滤波器设计、信号处理、小波分析、神经网络到控制系统、模糊控制等方面来看，MATLAB 提供了大量的面向专业领域的工具箱。通过工具箱，以往需要复杂编程的算法开发任务往往只需一个函数就能实现，而且工具箱是开放的可扩展集，用户可以查看或修改其中的算法，甚至开发自己的算法。目前,MATLAB 已经广泛地应用于工程设计
7、的各个领域，如电子、通信等领域；它已成为国际上最流行的计算机仿真软件设计工具。现在的 MATLAB 不再仅仅是一个矩阵实验室，而是一种实用的、功能强大的、不断更新的高级计算机编程语言。现在从电子通信、自动控制图形分析处理到航天工业、汽车工业，甚至是财务工程。MATLAB 都凭借其强大的功能获得了极大的用武之地。广大学生可以使用 MATLAB 来帮助进行信号处理、通信原理、线性系统、自动控制等课程的学习；科研工作者可以使用 MATLAB 进行理论研究和算法开发；工程师可以使用 MATLAB 进行系统级的设计与仿真.4.2 仿真程序clear all; close all; n=10000; %每
8、种信噪比下发送符号数, T=1; %符号周期 fs=100; %每个符号的采样点数ts=1/fs; %采样时间间隔t=0:ts:T-ts; %时间矢量fc=10; %载波频率c=sqrt(2/T)*exp(j*2*pi*fc*t); %载波信号,sqrt 平方根计算subplot(231); plot(c,b); title(载波信号) c1=sqrt(2/T)*cos(2*pi*fc*t); %同相载波c2=-sqrt(2/T)*sin(2*pi*fc*t); %正交载波M=8; %8PSK graycode=0 1 2 3 6 7 4 5 ; %编规则 graycode 格雷码SNR=0:
9、15; %信噪比snr1=10.(SNR/10); %信噪比转换为线性值 msg=randint(1,n,M); %生成消息序列subplot(232); plot(msg); axis(0, 10, 0, 10);title(基带信号) msg1=graycode(msg+1); %绝对码表示为相对码，幅值相位表示 msgmod=pskmod(msg1,M).; %基带 8PSK 调制 subplot(233); plot(msgmod,y); title(基带调制) tx=real(msgmod*c); %载波调制subplot(234); plot(tx); axis(0, 10, -4
10、,4);title(载波调制) tx1=reshape(tx.,1,length(msgmod)*length(c); %调整矩阵行数列数spow=norm(tx1).2/n; %求每个符号的平均功率for indx=1:length(SNR) sigma=sqrt(spow/(2*snr1(indx); %根据符号功率求噪声功率rx=tx1+sigma*randn(1,length(tx1); %加入高斯白噪声rx1=reshape(rx,length(c),length(msgmod); r1=(c1*rx1)/length(c1); %相关运算r2=(c2*rx1)/length(c2)
11、; r=r1+j*r2; y=pskdemod(r,M); %8PSK 解调decmsg=graycode(y+1); err,ber(indx)=biterr(msg,decmsg,log2(M); %误比特率err,ser(indx)=symerr(msg,decmsg); %误符号率 end subplot(235); plot(r,m); title(加噪声后的已调信号); subplot(236); plot(y); axis(0, 10, 0, 10);title(8psk 解调); figure(2) ser1=2*qfunc(sqrt(2*snr1)*sin(pi/M); %理
12、论误符号率ber1=1/log2(M)*ser1; %理论误比特率semilogy(SNR,ber,-ko,SNR,ser,-r*,SNR,ser1,SNR,ber1,-b.); title(8-Psk 载波调制信号在 AWGN 信道下的性能) xlabel(Es/No);ylabel(误比特率和误符号率) legend(误比特率,误符号率,理论误符号率,理论误比特率)4.3仿真结果-2 0 2-2-1012 下下下下0 5 100510 下下下下-1 0 1-1-0.500.51 下下下下0 5 10-4-2024 下下下下-2 0 2-2-1012下下下下下下下下下0 5 100510 8
13、psk下下0 5 10 1510-410-310-210-1100 8-Psk下下下下下下下 AWGN下下下下下下Es/No下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下下5.仿真调试中出现的错误及原因和排除方法程序设计过程中的地55 行老是提示出现错误，具体处理如下：经过仔细排查是semilogy(SNR,ber,-ko,SNR,ser,-r*,SNR,ser1,SNR,ber1,-b.);中的ber 开始我们弄成了 ber1，没有与上面出现的 ber 对应，所以出现仿真结果不能顺利得出。6.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
14、 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。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。本课程设计主要介绍基于 Matlab 对 8PSK 进制的调制仿真实现，通过用MAT LAB 仿真 8-PSK 载波调制信号在 AWGN 信道下的误码率和误比特率性能，并和理论值进行了比较。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
