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1、-基于MATLAB的MPSK性能分析【摘 要】通信系统中的数字调制技术是通信与信息系统领域的根底知识，而相移键控(MPSK)信号是作为常见的数字通信调制信号。目前，它已被广泛应用，不管是在传统的通信系统，还是移动通信系统或卫星通信系统。这些都是因为它的功率和频谱效率高的优点。因此对相移键控信号的调制解调原理的掌握有助于加深对调制技术的理解，并对深入学习新型的调制技术有指导作用。本文首先介绍数字通信系统的组成，然后分析数字调制系统中的几种根本调制解调方法，主要包括MPSK和MDPSK。最后运用MATLAB软件对MPSK和MDPSK进展仿真和分析，其中主要是通过仿真得到信噪比与误码率之间的曲线，然
2、后对加性高斯白噪声环境下的性能进展分析，并与理论值相比拟。最后，还对MPSK与MDPSK在实际情况下的误码率进展了比拟和分析。【关键词】数字调制，MPSK，MDPSK，误码率，信噪比MPSK Performance Analysis Based On MATLAB【Abstract】Digital modulation technology in munication system is basic knowledge in the field of munication and information systems, and phase-shift keying (MPSK) signal
3、s are as mon digital modulation signals.Due to its high power and spectrum utilization,MPSK have been widely used in traditional munications, mobile munications and satellite munications systems. Grasp of the phase-shift keying signal modulation and demodulation principle will help to deepen the und
4、erstanding of modulation techniques, and it play a guiding role in-depth study of a new type of modulation technique. This paper first describes the position of the digital munication system, and then analyzes several basic digital modulation systems, mainly includes MPSK and MDPSK. Atlast, using th
5、e MATLAB software to simulate and analyze the MPSK and MDPSK.Through the simulation, we get the curve between signal-to-noise ratio and the error rate.Then analyzes the performance under the Gaussian white noise environment, and pares with the theory. Finally, also has carried on the parison and the
6、 analysis to MPSK and MDPSK in the actual situation error rate. 【Key words】Digital modulation, MPSK, MDPSK, error rate, signal-to-noise ratio . z-目 录第一章 绪论11.1 课题背景11.2 调制技术的开展和趋势11.3 课题研究的意义21.4 本文容安排3第二章 数字相位调制42.1 数字通信系统的组成及说明42.2 多进制相移键控52.2.1 2PSK调制解调52.2.2 4PSK调制解调72.2.3 8PSK调制解调92.3 多进制差分相移键控
7、112.3.1 2DPSK调制解调122.3.2 4DPSK调制解调132.3.3 8DPSK调制解调16第三章 多进制数字相位调制仿真183.1 蒙特卡洛仿真的简单介绍183.2 多进制数字相位调制性能仿真原理193.3 MPSK系统仿真方法203.3.1 部件仿真原理213.3.2 MPSK仿真流程图223.4 MDPSK系统的仿真方法243.4.1 部件仿真原理253.4.2 MDPSK仿真流程图26第四章 仿真结果比拟和分析294.1 MPSK理论误码率与实际误码率的比拟294.2 MDPSK理论误码率与实际误码率的比拟294.3 MPSK和MDPSK误码率的比拟30第四章 总结33参
8、考文献34致 35. z-第一章 绪论1.1 课题背景数字通信系统是采用数字信号来传递信息的系统，比模拟通信，更能满足通信技术在现代社会越来越高的要求，它的特点是：抗干扰能力强；过失可控；容易和各种数字终端连接，用现代计算技术来对信号进展一些处理，然后加工变换再存储，这样就形成智能网；易于集成化，这样就能实现通信设备的微型化；容易加密，而且强度高。数字通信的产生虽晚于模拟通信，但其介入我们生活的速度却让人膛目结舌。数字网络通过编码将我们的任何表达语音、文字、动作等变成数字，这些数字在网络信道上任意流动，到达世界的每一个角落，最后形成了一个虚拟世界，越来越多的人深陷其中，分不清真实和虚幻；移动数
9、字系统无处不在地联系着我们与他人，许多高楼大厦甚至高山上稳稳地站着牙舞爪的天线，那是移动通信的基站，信号由那里辐射到我们的手机上；数字电视系统为我们提供了一个更清晰的节目；还有军事通信的数字化，城市交通的数字控制.所以，数字通信系统已经在有线信道，微波无线电、光纤信道和卫星信道等各种通信媒介中承当着大量的日常信息传输的任务。正如我们亲眼所见，当前个人通信系统和超高速通信网络迅猛开展，这些都是基于信息的数字传输，而无论这些信息是语音、图像还是视频信号。现在的各种公用和专用通信系统都在追求具有更大的通信容量、更远的通信距离以及更高的功率效率，尤其是目前广泛应用的移动通信、卫星通信以及航天器的测量、
10、跟踪与控制等系统中，这方面的需求和要求更加紧迫。由于通信系统的容量与系统所占的频带和可以利用的频段有着直接的关系，而该频段可以被利用的是不可再生的，并且频带的资源还是具有一定的限度的，所以一定要寻找具有更高频谱效率的、高效的数字调制技术，来改善系统的能力1。1.2 调制技术的开展和趋势调制技术最初是从模拟信号的调制与解调技术开场开展的，这是因为当时的通信系统为模拟系统。后来，随着数字通信技术的开展，数字调制技术也得到了迅猛的开展和广泛应用。随着各种各样的通信系统数量的日益增加，为了能更充分地利用有限的频谱资源，大多数通信研究者比拟倾向于研究具有更高频谱效率的数字调制技术2。显然，调制技术是通信
11、系统中很重要的技术之一，尤其是对数字通信系统来说，数字调制技术更是关系到系统性能的好坏3。对于数字调制技术的主要要：已调制的信号所占的频带要窄，即已调信号要有更高的频谱效率，而对于已调信号，要方便采用相干或非相干的方法解调，且调制的信号要具有较强的抗噪声和抗干扰的能力，并适宜衰落信道传输。一个有相对狭窄频谱的恒定包络调制，它已赢得关注和使用，也得到了快速开展。另一种获得迅速开展的调制技术是振幅和相位联合调制QAM技术，该技术的信息传输速率较高。由于移动通信、导航控制技术的迅速开展，使得码分多址通信系统开展非常迅猛，也使得正交频分复用OFDM技术获得了新生，并得到极快的开展，该技术可以克制符号之
12、间的干扰，也大提高了系统的容量。1.3 课题研究的意义现在的很多数字通信系统都是通过调制方式进展传输信息的。常见的数字调制方式有：振幅键控ASK，频移键控FSK，相移键控PSK、DPSK、QPSK等，还有一些新型调制体制：QAM、MSK、OFDM等。而在数字通信领域中,相位键控的带宽和功率占用方面都具有优势，即带宽占用小和比特信噪比要求低，其抗噪声能力比ASK和FSK都强，且不易受信道特性变化的影响，因此，MPSK和MDPSK调制方式在高、中速数据传输中得到了广泛的应用。而相干解调和差分解调作为两种根本解调方式，在各种应用条件下的性能分析也一度成为人们的研究重点。现在很多新型数字带通调制技术都
13、有运用到相移键控，比方QAM正交振幅调制，它是为了改善在MPSK体制中，M大时的噪声容限而开展出来的。QAM是一种振幅和相位联合键控4。在16QAM信号的产生方法中，就有运用到相移键控，它利用两路独立的4PSK信号叠加，形成16QAM。还有，OFDM正交频分复用技术，它是一种特殊的多载波传输方案。因为其不同的子载波之间是相互正交的，所以扩频调制以后的频谱是可以相互重叠，这样不仅仅减小了子载波之间的相互干扰，而且还很大程度上提高了频谱效率5。像OFDM这么先进的调制技术，在它的每个子载波调制中，也要用到相移键控或者正交幅度调制。而且，在CDMA移动通信中，它的载波调制也是采用4PSK，或者是4P
14、SK的变化形式。所以它们都是基于4PSK，或者说都是基于2PSK，因为它们的调制与解调最终都可以化为不同BPSK调制、解调的组合。由此可见，研究M进制相移键控调制技术在实际中具有很重要的意义。 1.4 本文容安排 第一章绪论，简单介绍所选课题的背景，还有课题研究的意义以及数字调制技术的开展与趋势。 第二章数字相位调制，首先介绍数字通信系统的组成以及对其模型的说明，进而介绍多进制数字相位调制，其中主要包括2PSK，4PSK，8PSK，2DPSK，4DPSK，8DPSK的调制解调相关原理。第三章多进制数字相位调制仿真，首先介绍蒙特卡洛仿真的原理，然后给出MPSK和MDPSK性能仿真的原理和方法，最
15、后对MPSK和MDPSK系统进展蒙特卡洛仿真。第四章仿真结果比拟和分析，通过仿真得到MPSK和MDPSK的误码率曲线，然后对这两种调制方式的误码率性能进展比拟。第五章对本文进展总结。第二章 数字相位调制2.1 数字通信系统的组成及说明数字通信系统，它是利用数字信号进展传递信息的系统6，如图1-1所示。受信者信源译码解密信道译码数字解调数字调制信道编码加密信源编码信息源 信 道 噪声源 图2-1 数字通信系统模型 由于在数字通信系统中传输的是数字信号，但在实际中，信息源给出的一般都是模拟信号，所以需要在发送端添加一个信源编码器，用来把模拟信号转换成数字信号，这样就可以完成模拟信号向数字化的传输。相应的，在接收端就需要加一个信源解码器，用来把数字信息变换成原来的模拟信号。而有些场合对信息的性要求非常高，这时可以人为地扰乱被传输的数字序列，即对信息进展加密，然后在接收端需要利用与发送端一样的密码将信息恢复出来，这就是所谓的解密。因为信道存在噪声，数字信号在传递的过程
