8PSK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析

8PSK调制与解调系统的MATLAB实现

及性能分析

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摘要：8PSK是一种常用于卫星通信的高带宽效率的多相位键控调制解调技术。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。研究了实际应用时不同类型和参数的滤波器对系统性能的影响，针对8PSK的特点，采用了存储波形累加求和法来代替一般的滤波成形，提高了调制速度，利用其相位对称的特点将波形存储表压缩为原容量的1 / 4，有效地节约了存储空间。

关键词：MATLAB7.1 ；Simulink仿真平台；8PSK调制解调；

1 引言

1.1 8PSK 简介

8PSK (8 Phase Shift Keying 8移相键控) 是一种相位调制算法。

相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。

"8PSK"中的"PSK表示使用移相键控方式，移相键控是调相的一种形式，用于表达一系列离散的状态，8PSK对应8种状态的PSK。如果是其一半的状态，即4种，则为QPSK，如果是其2倍的状态，则为16PSK。因为8PSK拥有8种状态，所以8PSK每个符号(symbol)可以编码3个比特(bits)。8PSK抗链路恶化的能力（抗噪能力）不如QPSK，但提供了更高的数据吞吐容量。

1.2 8PSK的特点

(1) 传输效率高。码元速率相同时，信息速率比二进制高。

(2) 抗衰落能力差。8PSK信号只宜在恒参信道(如有线信道)中使用。

(3) 在接收机输入平均信噪比相等的情况下，8PSK系统的误码率比2PSK系统要高。

1.3课程设计的目的

通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关 PCM编码和解码的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我们分析问题和解决问题的能力；同时对我们进行良好的独立工作习惯和科学素质的培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。

1.4课程设计的内容

利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个8PSK调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形;用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。

1.5课程设计的要求

1）熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，熟悉8PSK系统的调制解调原理，构建QPSK调制解调电路图.

2）用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前后信号的频谱的变化。并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。

3）在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率,并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。

4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容，并按要求编写课程设计学年论文，能正确阐述和分析设计和实验结果。

2 设计原理

2.1 MPSK的介绍

MPSK即多进制相移键控，又称为多相制。这种键控方式是多进制键控的主要方式。在M进制的相移键控信号，用M个相位不同的载波分别代表M个不同的符号。如果载波有2n个相位，它可以代表n位二进制码元的的不同组合的码组。多进制相移键控也分为多进制绝对相移键控和多进制相对相移键控。

在MPSK信号中，载波相位有M种可能取值，θ

n

=2πn/M(n=1,2,…M)。因此MPSK信号可表示为

S(t) = cos(ω

0t+θ

n

) = cos (ω

t+2πn/M)

若载波频率是基带信号速率的整数倍，则上式可改写为

S(t)=∑g(t-nT

s )cos(ω

t+θ

n

)=cosω

tΣg(t-nT

s

)cosθ

n

-sinω

tΣ

g(t-nT

s

)sinθ

n

式中g(t)是高度为1、宽度为T

s

的矩形脉冲。

式中表明，MPSK信号可等效为两个正交载波的MASK信号之和。所以，MPSK 信号的带宽和MASK信号的带宽相同。因此，MPSK系统是一种高效率的信息传输方式。但是，当M的取值增加时，载波间的相位差也随之减少，这就使它的抗噪声性能变差。

2.2 8PSK的原理

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。

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2.1 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2.2所示

图2.2 位信息比特到8PSK符号的映射关系图