數字移相調制技術的MATLAB仿真研究

摘 要：本文敘述了數字相位調制及解調的基本原理和方法，并用MATLAB軟件仿真其算法，最后用數字信號處理芯片（DSP）實現了BPSK調制與解調。

關鍵詞：數字移相鍵控調制解調；MALTAB仿真；數字信號處理器

通信技術自從進入第二代移動通信以后有了飛速的發展，可謂是日新月異，數字通信代替模擬通信是其關鍵原因之一，調制技術是數字通信系統中必備的技術，調制解調模塊也是數字通信系統中必不可少的一部分。雖然在現在的數字通信系統中使用的數字調制技術主要是GMSK和QPSK，但是PSK（數字移相鍵控，本論文主要介紹的是2PSK及2DPSK）作為數字相位調制技術中最為簡單，最易實現的一種也有著其獨特的優點，比如占用帶寬僅為FSK的一半，確有著比包括FSK在內的許多種調制技術更好的抗噪聲性能以及抗碼間干擾能力。而且其他的具有更優良性能的數字相位調制技術如QPSK也是在其基礎上改進而來的，因此對PSK做一定的研究和分析也是必要的。

1 數字移相調制技術（PSK）的基本原理

圖1表示數據a=[1 0 0 0 1 1 1 1]的2PSK基帶信號波形、其對應的調制信號波形、其對應的2DPSK基帶信號波形和調制信號波形，2DPSK波形定義首字符為0，調制時以一個周期調制一個碼元，圖1第一個波形表示a的2PSK基帶信號波形，第二個波形表示經碼變換后的以0開始的2DPSK基帶波形，第三個波形表示a的2PSK調制信號波形，第四個波形為a的2DPSK調制信號波形。

由圖1可以看出PSK是以相位來區分0、1碼元的，2DPSK和2PSK之間的區別僅僅在于：2PSK是直接利用載波的相位來表示0、1代碼，2DPSK是用載波的相對相位來區分碼元0、1的，如上圖用一個周期表示一個碼元時，當調制信號的兩個相鄰周期的相位相同時表示代碼1，相位不同時表示代碼0。在實際的2DPSK調制實現是這樣的：先對信號碼元進行碼元變換，然后再進行2PSK調制。

2 數字移相鍵控（PSK）的MATLAB仿真

上圖為濾波后信號與載波相乘后的信號波形，也就是調制程序輸出的已調信號。從圖中我們可以看出，輸入信號在基帶波形成型后進行了極性變換，原來的碼元0變換為了-1、1則仍為1。并且這個程序是對一個碼元采樣八個點的。根升余弦濾波主要是對基帶波形做了變換，使得原基帶波形變得比較圓化，并且有一定的濾波時延和拖尾，在這個程序中因為采用的是51階濾波，所以時延為3個碼元。載波調制后輸出的已調信號是通過余弦波形的相位來區分碼元的，其中相位0表示碼元1，相位180度表示碼元1。并且該程序使用的是2PSK調制，沒有使用2DPSK，如果要進行2DPSK調制，只需要在基帶波形成型前對輸入信號進行碼元變換，在解調程序的判決輸出后，對碼元進行反變換就可以實現了。

接著運行解調程序，解調程序可分兩種情況運行，一種是在不加任何躁聲的情況下解調輸如信號，得到的解調信號是理想化的信號。實際的通信系統中是不存在沒有噪聲的情況的，因此，為了更好的模擬現實通信系統，就有了第二種方法，在調制信號后加入高斯白躁聲，然后再進行解調，這樣解調出來的信號是比較接近現實的通信情況的。本文為了更好的體現程序的正確性，對兩種情況都進行了仿真。

本MATLAB程序仿真的算法是是一種比較可行的算法，其誤碼率最大也是低于0.025的。在調制與解調的過程中都使用根升余弦51階濾波器濾波時，是有6個碼元的濾波時延的。也就是說解調出來的前6個碼元是不正確的，而輸出到調制程序的信號的最后6個碼元是解調不出來的，為了解決這個問題，可以在輸入信號時，在需要調制的信號的末尾加6個無用的碼元。而在解調積分判決輸出解調信號時從第7個碼元開始輸出。

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