基于matlab的MPSK的仿真流程

1、MPSK的仿真分析一、MPSK簡(jiǎn)介在數(shù)字相位調(diào)制中，M進(jìn)制信號(hào)波形可表示為：smt=Regtej2m-1Mej2fct， m=1,2M=gtcos2fct+2Mm-1=gtcos2Mm-1cos2fct-gtsin2Mm-1sin2fct (1)式中，gt是信號(hào)脈沖形狀，=2(m-1)/M是載波的M個(gè)可能的相位，用于傳送發(fā)送信息。信息與承載信號(hào)之間存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為“映射”，不同的調(diào)制技術(shù)就在于它們所采用的映射方式不同。在MPSK中，M個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的M中映射點(diǎn)均勻分布在02的相位上。MPSK信號(hào)可以用兩個(gè)正交的載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)相干解調(diào)。正交路和同相路分別設(shè)置兩個(gè)相關(guān)器，得到I(t)和Q(t)，經(jīng)電平

2、判決和并串轉(zhuǎn)換即可恢復(fù)原始信息。MPSK信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行多電平雙邊帶調(diào)幅所得已調(diào)波之和，因此其帶寬與MASK信號(hào)帶寬相同，理論上沒有碼間串?dāng)_的最大頻譜效率為log2M (bit/s/Hz)。二、仿真流程I路匹配濾波匹配濾波90°移相同步載波載波信號(hào)I路成型濾波成型濾波串并轉(zhuǎn)換相位映射信號(hào)源高斯信道s(t)Q路并串轉(zhuǎn)換判決Q路三、仿真過程1. 生成信號(hào)源首先生成一串二進(jìn)制隨機(jī)序列，通過串并轉(zhuǎn)換，分成k*N/k的序列，并轉(zhuǎn)換成M進(jìn)制序列。2.建立符號(hào)與載波相位之間的映射關(guān)系=2(m-1)/M是載波的M個(gè)可能的相位，用于映射M個(gè)符號(hào)，以8PSK為例， (0, /4,/2, 3/

3、4, , 5/4, 3/2,7/4)共8個(gè)相位分別映射了07八個(gè)符號(hào)，其8個(gè)星座點(diǎn)分布在復(fù)平面的單位圓上。下圖是pt=ej2m-1M得到的8個(gè)相位點(diǎn)。3.分成兩路正交信號(hào)將映射后的信號(hào)分別投影到兩坐標(biāo)軸上，形成兩路相互正交的信號(hào)，記為I路和Q路。4.成型濾波若是在此處直接加載波，會(huì)造成信號(hào)的突變，帶寬無(wú)窮大。信號(hào)在經(jīng)過帶限信號(hào)后，碼間干擾會(huì)非常嚴(yán)重。為了解決這一問題，可以使用一種平滑的成型濾波器，使其不僅可以較為平滑，而且其拖尾在其他碼元的位置拖尾為0，這樣就可以有效解決碼間干擾。此處使用的一種濾波器就是升余弦濾波器。過采樣的數(shù)字信號(hào)處理起來(lái)對(duì)低通濾波器的要求相對(duì)較低，如果不過采樣，濾波的時(shí)候

4、濾波器需要很陡峭，指標(biāo)會(huì)很嚴(yán)格。5.加載波將I/Q兩路信號(hào)合并，并調(diào)到載頻上。可以進(jìn)一步得到MPSK頻譜（8PSK）。6.通過高斯信道7.做相干將接收信號(hào)分別與兩路同步相干載波相乘，然后通過一個(gè)積分器，便可以得到解調(diào)后的I/Q路信號(hào)。8.匹配濾波在AWGN信道中，最佳匹配濾波器的系統(tǒng)函數(shù)是成型濾波器的共軛匹配。時(shí)域呈現(xiàn)出倒置關(guān)系。9.抽樣判決匹配濾波之后，經(jīng)過抽樣即可得到原始信號(hào)。I/Q兩路信號(hào)經(jīng)過相位信息判決，通過符號(hào)映射關(guān)系得到傳輸符號(hào)，然后通過并串轉(zhuǎn)換得到原始bit信號(hào)。四、仿真代碼clear all;close all;M=8; k=log2(M);% t=0:2*pi/99:2*pi

5、;N=300; %要傳輸?shù)腷it數(shù)Ts=0.01;fs=1/Ts; Tsym =2; %每個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間t = 0:Ts:Tsym;L=length(t);T=L*N/k;fc = 0.5; %載波頻率 f1 = exp(j*fc*t*2*pi); %載波c1=cos(fc*t*2*pi); %I路載波c2=sin(fc*t*2*pi); %Q路載波SNR=8; %信噪比x_bit = randint(N,1); %生成二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)%轉(zhuǎn)換x_symbol = bi2de(reshape(x_bit,k,length(x_bit)/k).','left-msb'); %

6、binary to decimal，串并轉(zhuǎn)換figure(1);stem(x_symbol);title('串并轉(zhuǎn)換后得到的M進(jìn)制符號(hào)');%生成M組映射關(guān)系，分成2/M個(gè)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; x

7、m=xm x_mapping(i); %每個(gè)符號(hào)對(duì)應(yīng)的相位endI=real(xm); %I路符號(hào) Q=imag(xm); %Q路符號(hào)figure(2);subplot(211);stem(I);title('I路信號(hào)');subplot(212)stem(Q);title('Q路信號(hào)');xm2=;%過采樣的數(shù)字信號(hào)處理起來(lái)對(duì)低通濾波器的要求相對(duì)較低，如果不過采樣，濾波的時(shí)候?yàn)V波器需要很陡峭，指標(biāo)會(huì)很嚴(yán)格%濾波器參數(shù)oversampling_rate = 4; %過采樣率filtorder = 24;delay = filtorder/(oversamplin

8、g_rate * 2);rolloff = 0.5;filter=rcosine(1,oversampling_rate,'fir/sqrt',rolloff,delay);%升余弦滾降濾波器figure(3);stem(filter);title('升余弦滾降濾波器');%經(jīng)過一個(gè)滾降升余弦濾波器，成型濾波I2=rcosflt(I,1,oversampling_rate,'filter',filter); Q2=rcosflt(Q,1,oversampling_rate,'filter',filter);%加載波figure(4

9、);subplot(211);plot(I2);title('I路信號(hào)成型濾波后');subplot(212)plot(Q2);title('Q路信號(hào)成型濾波后');%加載波for i =1:length(I2) yy = (I2(i)+j*Q2(i)*f1; xm2=xm2 yy;ends = real(xm2); figure(5);plot(s);title('已調(diào)信號(hào)波形');%MPSK的頻譜figure(6);N1=length(s);ff=0:N1-1*fs/N1;ff=ff(1:N1/2);y_s=fft(real(s);y_s=a

10、bs(y_s(1:(N1/2);plot(ff,y_s);title('MPSK頻譜');%加噪ynoise=awgn(s,SNR,'measured');figure(7);plot(ynoise);title('通過高斯信道后信號(hào)波形');L1=N/k*oversampling_rate+2*delay*oversampling_rate;%過采樣后的點(diǎn)數(shù)for i=1:L1 %乘以I/Q相干載波，提取I/Q兩路信號(hào) I_dem(i)=2*mean(ynoise(i-1)*L+1):i*L).*c1); Q_dem(i)=2*mean(yno

11、ise(i-1)*L+1):i*L).*c2);endfigure(8);subplot(211);plot(I_dem);title('I路解調(diào)信號(hào)');subplot(212)plot(Q_dem);title('Q路解調(diào)信號(hào)');%信號(hào)經(jīng)過低通濾波器（匹配濾波器）I_mat=rcosflt(I_dem,1,oversampling_rate,'Fs/filter',filter);I_sel=downsample(I_mat,oversampling_rate);%通過下采樣抽樣提取出來(lái)原數(shù)據(jù)I_sel=I_sel(2*delay+1:en

12、d-2*delay);Q_mat=rcosflt(Q_dem,1,oversampling_rate,'Fs/filter',filter);Q_sel=downsample(Q_mat,oversampling_rate);%通過下采樣抽樣提取出來(lái)原數(shù)據(jù)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');%判決z_symbol1=;for i=1:N/k

13、%由I/Q信號(hào)得到相位 c(i) = acos(I_sel(i); if(Q_sel(i)>0) c(i)=-c(i); else end if(c(i)<-pi/M) c(i)=c(i)+2*pi; else end %進(jìn)行判決，得出對(duì)應(yīng)符號(hào) for m=1:M 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);%恢復(fù)成bit信息fig