PSK的調(diào)制解調(diào)

1、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)力的發(fā)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)發(fā)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)來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)有時(shí)也稱為離

2、散信號(hào)。近年來數(shù)字通信的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過模擬通信，數(shù)字通信在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。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)基本功能：一是提高信息傳輸?shù)挠行裕丛O(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程。加密和解密是為了保證所傳信息的安全。數(shù)字調(diào)制就是將數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬

3、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)不是精確的還原被傳輸?shù)牟ㄐ危菑氖茉肼暩蓴_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)傳輸差錯(cuò)可控。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，可通過信道編碼技術(shù)進(jìn)行檢錯(cuò)和糾正，降低誤碼率，提

4、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)狀及發(fā)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)的發(fā)展，信道的帶寬限制和非線性對(duì)傳輸信號(hào)的影響越來越來重要。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)制調(diào)制是提高譜

5、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，新發(fā)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，隨著半導(dǎo)體技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)的不斷發(fā)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)的發(fā)展，軍用制導(dǎo)通信技術(shù)和深空探測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展使高速率的調(diào)制技術(shù)成為可能。隨著軟件無線電技術(shù)的加速發(fā)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的基本原理2.1 2PSK調(diào)制解調(diào)的基本原理相移鍵控是利用載

6、波的不同相位來傳遞數(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2P

7、SK信號(hào)的調(diào)制原理框圖1800相移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)的基本原理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，

8、是一種數(shù)字調(diào)制方式。19世紀(jì)80年代中期以后,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)制碼元的組合來表示。下圖為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。則雙比

9、特ab與載波相位的關(guān)系入下表所示。表1 雙比特ab與載波相位的關(guān)系雙比特碼元載波相位（n）abA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

10、號(hào)是二進(jìn)制不歸零雙極性碼元，它被“串/并變換”電路變成兩路并行碼元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

11、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，然后還原成二進(jìn)制雙比特串行數(shù)字信號(hào)。這種方法稱為極性比較法，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)則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，MAT

12、LAB 是英文 Matrix Laboratory(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)想構(gòu)想，綜合評(píng)測(cè)系統(tǒng)性能，快速設(shè)計(jì)更好方案來確保更高技術(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)語言，MATLAB是所有Math Works公司產(chǎn)品的

13、數(shù)值分析和圖形基礎(chǔ)環(huán)境。此外MATLAB 還擁有強(qiáng)大的2D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)行多種算法的比較，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)、模糊控制等方面來看，MATLAB提供了大量的面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的工具箱。通過工具箱，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

14、，無需大量書寫程序，而只需要通過簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(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)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

15、模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口（GUI），這個(gè)創(chuàng)建過程只需單擊和拖動(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)部分：(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)建模的核心和主要部分；(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

16、Sinks庫(kù)目前， MATLAB已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個(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。廣大學(xué)生可以使用MATLAB來幫助進(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

17、譯與仿真3.3.1 2PSK的調(diào)制的simulink系統(tǒng)框圖 2PSK的調(diào)制框圖如下圖所示。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 wav

18、e1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，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為信道中加入高斯白噪聲，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Unipola

19、r to Bipolar Converter作用相反，參數(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

20、兩個(gè)Frame Conversion構(gòu)成串并轉(zhuǎn)化器，將輸入的基帶信號(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，分別如下圖19和圖20所示。其中圖10 中是輸入序

21、列的奇數(shù)序列，圖11是實(shí)序列的偶數(shù)序列:圖19 經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的序列圖20 經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的序列隨后兩路信號(hào)分別經(jīng)過單/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，另一路則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)通過加兩路相位分

22、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)過載波相干后的信號(hào)通過低通濾波器進(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

23、經(jīng)極性轉(zhuǎn)換后的信號(hào) 最后通過并/串轉(zhuǎn)換器將信號(hào)放置其奇數(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)的發(fā)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)大部分是經(jīng)過改進(jìn)的，性能較好的系統(tǒng)。作為理論發(fā)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)行比較，從

24、而驗(yàn)證仿真的合理性；另一方面，也可以以此為基礎(chǔ)將仿真系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)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)的基本原理，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，分析了在加入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)行了比較。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)重要組成部分，因此，本文所設(shè)計(jì)的數(shù)字調(diào)制仿真系

25、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)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，則回復(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，今后的發(fā)展可以以2PSK為基礎(chǔ)，完善差分相移鍵控（2DPSK）的調(diào)制解調(diào)，這也是避免“反相工作”現(xiàn)象的方法之一。2PSK的調(diào)制與解

26、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)發(fā)展方向。在4PSK中，相鄰的碼元最大相位差達(dá)到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。參考文獻(xiàn)1樊昌信 曹麗娜等.通信原理(第6版).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011，082王福昌 熊兆飛 黃本雄.通信原理.北京：清華大學(xué)出版社，

27、20063鐘麟 王峰.MATLAB仿真技術(shù)與應(yīng)用教程.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：西安電子科技大學(xué)出版社.2010,055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

28、版社.200311李建新.現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真MATLAB通信工具箱.西安.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).北京.國(guó)防工業(yè)出版社.200514薛定宇 陳陽泉.基于MATLAB/Simulink的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用M.北京.清華大學(xué)出版社.200215韓利竹 王華.MATLAB電子仿真與應(yīng)用.北京.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(Seco

29、nd Edition).China Machine Press18H.S.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