2022年16PSK系统仿真

1、同学姓名班级学号专业电子信息工程课程设计题目16PSK系统仿真评语组长签字：成果201年月日日期可编辑资料 - - - 欢迎下载学院信息科学与工程同学姓名课程设计题目实践教学要求与任务专 业班级学号16PSK系统仿真电子信息工程:利用 MATLAB/Simulink 进行编程和仿真,仿真的内容是16PSK系统性能仿真,并设置其相关参数,要求实现号的星座图和误码率的性能.16PSK在高斯白噪声信道下信工作方案与进度支配 :2021 年 03月 09 日 选题目查阅资料2021 年 03月 10 日 编写软件源程序或建立仿真模块图指导老师：专业负责人：学院教学副院长：2021年 3 月 9 日20

2、21 年 3 月 9 日2021 年 3 月 9 日2021 年03月 11日调试程序或仿真模型2021 年03月 12日性能分析及验收2021 年03月 13日撰写课程设计报告，答辩可编辑资料 - - - 欢迎下载摘要针对 16PSK调制解调在加性高斯白噪声信道下的性能,本次课程设计基于MATLAB 的 Simulink模块进行了 16PSK系统性能的仿真,该仿真应用了16PSK调制与解调器模 块，高斯白噪声通道模块，眼图与误码率分析模块,通过设置相关参数,得到了16PSK 在高斯白噪声通道下的信号星座图，信号波形图及其误码率,该仿真结果在16PSK信 号码元不等概率显现下得到,验证了16P

3、SK在高斯白噪声通道下信号的抗噪声才能.关键词：16PSK.MATLA.B Simulink .调制与解调I可编辑资料 - - - 欢迎下载目 录1. 课程设计目的 .12. 课程设计要求 .13. 相关学问 .13.1 MATLAB 简介.13.1.1基本功能 .13.1.2 MATLAB产品应用 .23.1.3 MATLAB特点.23.1.4 MATLAB 系列工具优势 .23.2 16 进制相移键控调制仿真 .34. 课程设计分析 .44.1 MPSK的概念 .44.216PSK调制解调 .54.2.1 16PSK.54.2.2 16PSK 调制解调框图 .65 仿真 .65.1 16P

4、SK 仿真模块建模 .65.2 相关参数设置 .75.3仿真结果 .96. 结论.107. 参考文献 .12可编辑资料 - - - 欢迎下载16PSK系统仿真1. 课程设计目的（ 1）依据题目,查阅有关资料,把握16 进制相移键控的基本原理.（ 2）学习 MATLAB软件,把握 MATLAB中元器件使用及参数的设置.（ 32. 课程设计要求（1） ）把握相移键控的相关学问，概念清晰.（2） ）把握 MATLAB使用方法,利用软件绘制图像.（3） ）程序设计合理，能够正确运行.3. 相关学问3.1 MATLAB 简介3.1.1 基本功能MATLAB是很有用的数学软件它在数学类科技应用软件中在数值

5、运算方面首屈一指. MATLAB可以进行运算，绘制函数和数据，实现算法，创建用户界面，连接接其他编程语言的程序等,主要应用于工程运算，把握设计，信号 处理与通讯，金融建模设计与分析等领域.MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学，工程中常用的形式特别相像,故用 MATLAB来解算问题要比用 C, FORTRAN等语言完成相同 的事情简捷得多,并且mathwork 也吸取了像 Maple 等软件的优点 , 使 MATLA B 成为一个强大的数学软件.可以直接调用, 用户也可以将自己编写的有用程可编辑资料 - - - 欢迎下载序导入到 MATLAB函数库中便利自己以后调用,此外许多的

6、MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用.3.1.2 MATLAB产品应用MATLAB产品族可以用来进行以下各种工作：1) 数值分析2) 数值和符号运算3) 工程与科学绘图4) 把握系统的设计与仿真5) 数字信号处理技术3.1.3 MATLAB特点1) 此高级语言可用于技术运算2) 此开发环境可对代码，文件和数据进行治理3) 交互式工具可以按迭代的方式探查，设计及求解问题4) 二维和三维图形函数可用于可视化数据5) 各种工具可用于构建自定义的图形用户界面3.1.4 MATLAB系列工具优势（1） ）友好的工作平台和编程环境MATLAB由一系列工具组成.这些工具便利

7、用户使用MATLAB的函数和文件,其中许多工具接受的是图形用户界面.包括MATLAB桌面和命令窗口，历史命令窗口，编辑器和调试器，路径搜寻和用于用户浏览帮忙，工作空间，文件的浏览器.随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级,MATLA B 的用户界面也越来越精致,更加接近Windows 的标准界面,人机交互性更可编辑资料 - - - 欢迎下载强,操作更简洁.而且新版本的MATLAB供应了完整的联机查询，帮忙系统,极大的便利了用户的使用.简洁的编程环境供应了比较完备的调试系 统,程序不必经过编译就可以直接运行,而且能够准时地报告显现的错误及进行出错缘由分析.（2） ）简洁易用的程序语言MA

8、TLAB一个高级的矩阵 / 阵列语言,它包含把握语句，函数，数据结构，输入和输出和面对对象编程特点.用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步,也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行.新版本的 MATLAB语言是基于最为流行的C语言基础上的,因此语法特点与 C语言极为相像,而且更加简洁,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式.使之更利于非运算机专业的科技人员使用.而且这种语言可移植性好，可拓展性极强,这也是MATLAB能够深化到科学争论及工程运算各个领域的重要缘由.（3） ）强大的科学运算机数据处理才能MATLAB是一个包含大量运算算法的集合.其拥有600 多个工程中要

9、用到的数学运算函数,可以便利的实现用户所需的各种运算功能.函数中所使用的算 法都是科研和工程运算中的最新争论成果,而前经过了各种优化和容错处理. 在通常情形下,可以用它来代替底层编程语言,如C复数的各种运算，三角函数和其他初等数学运算，多维数组操作以及建模动态仿真等.3.2 16进制相移键控调制仿真为了提高通信系统的频带利用率,多元数字调制是一个重要的途径.相同的码元宽度占据相同频带宽度的资源,多元调制情形下一个符号 码元 代表了如干比特的信息.相同资本资源下,传输了更多信息.提高频带利用率是以降低功率利用率为代价的.相同的发射功率下,信号空间中元数越多,各个信号之间的距离越小,抗干扰才能越差

10、.由于相同的噪声功率使信号偏离原有位置相同的距离,信号之间的距离俞小接收时判错的概率越大.为了降低误码率,只有提高发射功率.对于移动设备等场合提高功率又是难以实现的.工程实践中应权衡二者的关系.可编辑资料 - - - 欢迎下载应用仿真的方法,可以得出多元调制情形下频带利用率,功率利用率,误码率与调制方式,传输环境之间的定量关系,为系统规划,设计供应有参考的价值的信息.4. 课程设计分析4.1 MPSK 的概念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n的符号.假如载波有 2 个相位,它可以代表 n

11、 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确定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,qn=2n/Mn=1,2, M4.1因此 MPSK信号可表示为St = cos0 t+ n = cos 0t+2 n/M4.2如载波频率是基带信号速率的整数倍,就上式可改写为St= gt-nT s cos 0t+ n=cos 0t gt-nT s cos n-sin 0t gt-nTsin n4.3式中 gt 是高度为 1，宽度为 Ts 的矩形脉冲.式中说明, 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

12、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削减,这就使它的抗噪声性能变差.16PSK 16 Phase Shift Keying 16移相键控 是一种相位调制算法.相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演化,载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位转变（相移）."16PSK" 中的"PSK 表示使用移相键控方式,移相键控是调相的一种形式,用于表达一系列离散的状态,16PSK对应 16 种状态的 PSK.假如是其一可编辑资料 - - - 欢迎下载半的状态,即 8 种,就为 EPSK,假如是其

13、 2 倍的状态,就为 32PSK.4.216PSK调制解调4.2.1 16PSK图 4.14 位比特信息到 16PSK符号的映射关系如图 4.1 为 4 位比特信息到 16PSK付好的映射关系图. 16PSK（16 进制相移键控）是用载波的16 种不同相位表示不同的数字信息的一种调制技术.16PSK调制的 16 个矢量端点均匀分布在圆上,其数学表达式包括同相重量和正交重量两部分. 16PSK 是将输入的二进制信号序列经过串并转换每次将一个4位的码元映射为一个符号的相位,因此符号速率为比特率的1/4 .可编辑资料 - - - 欢迎下载4.2.2 16PSK 调制解调框图b1,nb2,naic,n

14、成型滤波器Lt八电平序列GTtcosct二进制bk串/并变换将每4比特码元变换为相应的16PS信K 号b3,nb4,naic,aisais,n成型滤波器Qtsin ct八电平序列GTt图 4.2 16PSK调制框图如图 4.2 为 16PSK的调制框图,二进制信号每到 16PSK信号.Tsr1Ts_dt04 比特码元变换，滤波,得r xf1t 最大似然检测f 2t 输出Tsr2Ts_dt0图 4.3 16PSK正确接收框图如图 4.3 是 16PSK正确接收框图, rx 信号与经过载波信号积分检测输出.5 仿真5.1 16PSK 仿真模块建模16PSK基带调制仿真系统见图5.1 所示：可编辑资

15、料 - - - 欢迎下载图 5.1 16PSK基带调制仿真如图 5.1 为 16PSK系统性能的仿真图,由信号发生器模块，16PSK调制解调器，眼图仪，星座图模块和误码率分析模块组成.二进制信号经过16PSK调制,加入高斯白噪声,最终解调输出,并运算误码率.5.2 相关参数设置图 5.2 随机整数发生器主要参数如图 5.2 为随机整数发生器模块的参数设置,其中将多进制数设为16,初始化种子设为 123456,采样时间设为 0.001 .可编辑资料 - - - 欢迎下载图 5.3 MPSK 调制器主要参数如图 5.3 为 MPSK调制器主要参数设置,其中将多进制数设为16,相位偏移量设为 pi/

16、16 ,输入类型选为整型.图 5.4 AWGN信道的主要参数可编辑资料 - - - 欢迎下载如图 5.4AWGN信道的主要参数设置.其中将初始化种子设为为 SNR,dB 设为 20.6666,模式选5.3仿真结果图 5.5 16PSK 的信号图如图 5.5 为信号发生器产生的 16 进制信号经过 16PSK调制器输出的信号.图 5.6 16PSK 信号的星座图如图 5.6 为 16PSK信号的星座图可编辑资料 - - - 欢迎下载图 5.7 含高斯白噪声的信号星座图如图 5.7 为 16PSK信号经过加性高斯白噪声信道后的星座图.图 5.8含高斯白噪声的16PSK信号眼图如图 5.8 为含高斯

17、白噪声的 16PSK信号眼图.6. 结论本次课程设计以 16PSK系统性能为争论对象,通过在MATLAB的 Simulink模块上建立了对 16PSK系统性能的仿真,得到 16PSK信号在加性高斯白噪声信可编辑资料 - - - 欢迎下载道下信号的波形图，星座图以及误码率的性能,仿真结果说明 16PSK 信号经过AWGN信道后系统的通信质量有所降低.该仿真结果是在 16PSK信号不等概率显现下得到,验证了 16PSK系统的抗噪声才能.可编辑资料 - - - 欢迎下载7. 参考文献1 樊昌信,曹丽娜 .通信原理 M.北京：国防工业出版社, 2006,216-2252 丁亦农 . Simulink与信号处理 M.北京：航空航