基于matlab的MPSK的仿真流程.docx

MPSK的仿真分析一、MPSK简介在数字相位调制中，M进制信号波形可表示为：smt=Regtej2m-1Mej2fct， m=1,2M=gtcos2fct+2Mm-1=gtcos2Mm-1cos2fct-gtsin2Mm-1sin2fct (1)式中，gt是信号脉冲形状，=2(m-1)/M是载波的M个可能的相位，用于传送发送信息。信息与承载信号之间存在的对应关系称为“映射”，不同的调制技术就在于它们所采用的映射方式不同。在MPSK中，M个信号对应的M中映射点均匀分布在02的相位上。MPSK信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调。正交路和同相路分别设置两个相关器，得到I(t)和Q(t)，经电平判决和并串转换即可恢复原始信息。MPSK信号可等效为两个正交载波进行多电平双边带调幅所得已调波之和，因此其带宽与MASK信号带宽相同，理论上没有码间串扰的最大频谱效率为log2M (bit/s/Hz)。二、仿真流程I路匹配滤波匹配滤波90移相同步载波载波信号I路成型滤波成型滤波串并转换相位映射信号源高斯信道s(t)Q路并串转换判决Q路三、仿真过程1. 生成信号源首先生成一串二进制随机序列，通过串并转换，分成k*N/k的序列，并转换成M进制序列。2.建立符号与载波相位之间的映射关系=2(m-1)/M是载波的M个可能的相位，用于映射M个符号，以8PSK为例， (0, /4,/2, 3/4, , 5/4, 3/2,7/4)共8个相位分别映射了07八个符号，其8个星座点分布在复平面的单位圆上。下图是pt=ej2m-1M得到的8个相位点。3.分成两路正交信号将映射后的信号分别投影到两坐标轴上，形成两路相互正交的信号，记为I路和Q路。4.成型滤波若是在此处直接加载波，会造成信号的突变，带宽无穷大。信号在经过带限信号后，码间干扰会非常严重。为了解决这一问题，可以使用一种平滑的成型滤波器，使其不仅可以较为平滑，而且其拖尾在其他码元的位置拖尾为0，这样就可以有效解决码间干扰。此处使用的一种滤波器就是升余弦滤波器。过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低，如果不过采样，滤波的时候滤波器需要很陡峭，指标会很严格。5.加载波将I/Q两路信号合并，并调到载频上。可以进一步得到MPSK频谱（8PSK）。6.通过高斯信道7.做相干将接收信号分别与两路同步相干载波相乘，然后通过一个积分器，便可以得到解调后的I/Q路信号。8.匹配滤波在AWGN信道中，最佳匹配滤波器的系统函数是成型滤波器的共轭匹配。时域呈现出倒置关系。9.抽样判决匹配滤波之后，经过抽样即可得到原始信号。I/Q两路信号经过相位信息判决，通过符号映射关系得到传输符号，然后通过并串转换得到原始bit信号。四、仿真代码clear all;close all;M=8; k=log2(M);% t=0:2*pi/99:2*pi;N=300; %要传输的bit数Ts=0.01;fs=1/Ts; Tsym =2; %每个码元持续时间t = 0:Ts:Tsym;L=length(t);T=L*N/k;fc = 0.5; %载波频率 f1 = exp(j*fc*t*2*pi); %载波c1=cos(fc*t*2*pi); %I路载波c2=sin(fc*t*2*pi); %Q路载波SNR=8; %信噪比x_bit = randint(N,1); %生成二进制随机信号%转换x_symbol = bi2de(reshape(x_bit,k,length(x_bit)/k).,left-msb); %binary to decimal，串并转换figure(1);stem(x_symbol);title(串并转换后得到的M进制符号);%生成M组映射关系，分成2/M个相位for i=1:M pt(i) = exp(j*2*pi*(i-1)/M);endmapping=0:M-1;y=;xm=;for i=1:length(x_symbol) for m=1:M if(x_symbol(i) = mapping(m) x_mapping(i) = pt(m); ts(i)=m-1; else end end tx = x_mapping(i).* f1; y=y tx; xm=xm x_mapping(i); %每个符号对应的相位endI=real(xm); %I路符号 Q=imag(xm); %Q路符号figure(2);subplot(211);stem(I);title(I路信号);subplot(212)stem(Q);title(Q路信号);xm2=;%过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低，如果不过采样，滤波的时候滤波器需要很陡峭，指标会很严格%滤波器参数oversampling_rate = 4; %过采样率filtorder = 24;delay = filtorder/(oversampling_rate * 2);rolloff = 0.5;filter=rcosine(1,oversampling_rate,fir/sqrt,rolloff,delay);%升余弦滚降滤波器figure(3);stem(filter);title(升余弦滚降滤波器);%经过一个滚降升余弦滤波器，成型滤波I2=rcosflt(I,1,oversampling_rate,filter,filter); Q2=rcosflt(Q,1,oversampling_rate,filter,filter);%加载波figure(4);subplot(211);plot(I2);title(I路信号成型滤波后);subplot(212)plot(Q2);title(Q路信号成型滤波后);%加载波for i =1:length(I2) yy = (I2(i)+j*Q2(i)*f1; xm2=xm2 yy;ends = real(xm2); figure(5);plot(s);title(已调信号波形);%MPSK的频谱figure(6);N1=length(s);ff=0:N1-1*fs/N1;ff=ff(1:N1/2);y_s=fft(real(s);y_s=abs(y_s(1:(N1/2);plot(ff,y_s);title(MPSK频谱);%加噪ynoise=awgn(s,SNR,measured);figure(7);plot(ynoise);title(通过高斯信道后信号波形);L1=N/k*oversampling_rate+2*delay*oversampling_rate;%过采样后的点数for i=1:L1 %乘以I/Q相干载波，提取I/Q两路信号 I_dem(i)=2*mean(ynoise(i-1)*L+1):i*L).*c1); Q_dem(i)=2*mean(ynoise(i-1)*L+1):i*L).*c2);endfigure(8);subplot(211);plot(I_dem);title(I路解调信号);subplot(212)plot(Q_dem);title(Q路解调信号);%信号经过低通滤波器（匹配滤波器）I_mat=rcosflt(I_dem,1,oversampling_rate,Fs/filter,filter);I_sel=downsample(I_mat,oversampling_rate);%通过下采样抽样提取出来原数据I_sel=I_sel(2*delay+1:end-2*delay);Q_mat=rcosflt(Q_dem,1,oversampling_rate,Fs/filter,filter);Q_sel=downsample(Q_mat,oversampling_rate);%通过下采样抽样提取出来原数据Q_sel=Q_sel(2*delay+1:end-2*delay);figure(9);subplot(211);stem(I_sel);title(Isel);subplot(212)stem(Q_sel);title(Qsel);%判决z_symbol1=;for i=1:N/k %由I/Q信号得到相位 c(i) = acos(I_sel(i); if(Q_sel(i)0) c(i)=-c(i); else end if(c(i)=(2*pi*(m-1)/M-pi/M) & (c(i)(2*pi*(m-1)/M+pi/M) z_symbol=mapping(m); z_symbol1=z_symbol1 z_symbol; else end end endz_bit=de2bi(z_symbol1,left-msb);z_bit=reshape(z_bit.,numel(z_bit),1);%恢复成bit信息figure(10);subplot(2,1,1);stem(x_bit,filled);title(随机二进制信号源);subplot(2,1,2);stem(z_bit,filled);title(解调信号);number_of_errors,bit_error_rate=biterr(x_bit,z_bit)%错误bit数，及误bit率