8psk

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一、信道

1.1信道概念

信道:信道就是信号的通道。在数字通信系统模型中,可将其分为狭义信道和广义信道。

狭义信道:用来传输电(光)信号,介于发送设备和接收设备之间的传输媒介; 广义信道:凡信号经过的路径就称之为信道。按所传输信号的形式,可分为调制信道和编码信道(是数字信道)。

发送方调制器的输出端到接收方解调器的输入端,称为调制信道,分为恒参信道和随参信道;

恒参信道:信道传递函数与时间t无关的信道,如有线电缆、光纤、微波等;

随参信道:信道传递函数与时间t有关的信道,如短波电离层反射、超短波流星余迹散射等;

发送方编码器的输出端到接收方译码器的输入端,称为编码信道;分为无记 忆信道和有记忆信道;

无记忆信道:若每个输出的符号只取决于当前的输入符号,而与前后其他的输入符号无关时,称为无记忆信道。(即前后码元的接收概率不存在关联性,概率是统计独立的。)

有记忆信道:若前后码元的接收概率存在关联性,则称为有记忆的编码信道。

1.2信道分类

信道可按不同的方式进行分类: 按用途分:电话信道、电视信道等; 按传输的信号分:模拟信道、数字信道; 按传输媒介分:有线信道、无线信道; 按传输信号频谱分:基带信道、载波信道;

按使用方式分:专用信道、公共信道。

就总体而言,信道应看作一个线性系统,满足线性叠加原理。信号在信道中传输,存在衰耗和时延,信道中总是存在噪声,信号在实际信道中传输,将会产生失真,任何信道都有一定的频率带宽,信道不可能传送功率无限大的信号。

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二、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,θn=2πn/M(n=1,2,?M)。因此MPSK信号可表示为

S(t) = cos(ω0t+θn) = cos (ω0t+2πn/M) (1) 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-nTs)cos(ω0t+θn)=cosω0tΣg(t-nTs)cosθn-sinω0tΣg(t-nTs)sinθ. (2) 式中g(t)是高度为1、宽度为Ts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ak;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bk。将ak和bk这两个幅度不同而相互正交的矢量合成后就能得到8PSK信

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号。

在图1中,A用于决定同相支路信号的极性(A为“1”码时,ak为正;A为“0”码时,ak为负)。B用于决定正交支路信号的极性(B为“1”码时,bk为正;B为“0”码时,bk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,|ak|>|bk|;C为“0”码时,|ak|<|bk|)。

A 2/4电平变换 ak I(t) cosω0t 二进制 串/并 变换 倒相 C 移相π/2 sinω0t bk 2/4电平变换 Q(t) 8PSK 信息序列 ∑ B

图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 位信息比特到8PSK符号的映射关系图

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系统根据映射后的相位,计算出I ,Q两路的数值,经过成形滤波,送入信道传输。在接收端,首先经过匹配滤波滤除带外噪声和干扰,然后经过抽样相位判决,相位解码,并串变换,恢复出原始的数据流。整个8PSK调制解调系统的基带仿真框图如下图3所示。

输入数据

图3 8PSK的调制解调原理图 匹配滤波 抽样相位判 决 相位解码 并串编码 恢复数据流 串并变换 相位编码 形成滤波 信道 由于8PSK存在相位模糊问题,因此可采用差分编码技术,将3 位码组映射的相位值作为实际相位的增加量;在接收端,抽样判决后的相位值也须先经过相应的差分解码,恢复出原始相位值,之后再进行相位解码和并串转换就可恢复出原始数据流。采用这样的带差分编码的8PSK(即D8PSK.)就可解决相位模糊的问题。

三、设计与仿真

3.1 MATLAB软件的介绍

MATLAB 软件是美国 Math works 公司的产品,MATLAB 是英文 MATRIXLABORATORY(矩阵实验室)的缩写。

MATLAB软件系列产品是一套高效强大的工程技术数值运算和系统仿真软件,广泛应用于当今的航空航天、汽车制造、半导体制造、电子通信、医学研究、财经研究和高等教育等领域,被誉为“巨人肩膀上的工具”。研发人员借助MATLAB

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