（75）MPSK基带调制解调的MATLAB仿真

文章目录

• 前言
• 一、M-PSK调制的基本步骤
• • 1. 比特到符号的映射
  • 2. 确定相位状态
  • 3. 映射比特到相位
  • 4. 发送调制信号
• 二、M-PSK调制示例：4-PSK（QPSK）
• • 1.比特到符号的映射
  • 2.发送调制信号
• 三、MATLAB仿真
• • 1. 仿真代码
  • 2. 仿真结果
• 四、子函数与完整代码
• 总结

前言

M-PSK（M-Phase Shift Keying，M相移键控）是一种相位调制技术，其中M表示不同的相位状态数量。在M-PSK中，每个符号携带log2(M)比特的信息，通过改变载波信号的相位来表示不同的数据。本文首先对M-PSK进行介绍，然后给出M-PSK调制解调的MATLAB仿真代码与仿真结果。

一、M-PSK调制的基本步骤

1. 比特到符号的映射

在M-PSK调制中，首先需要将二进制比特序列转换为符号。这通常涉及到将比特分组，每组包含log2(M)个比特。例如，在8-PSK（M=8）调制中，每个符号由3个比特组成。

2. 确定相位状态

M-PSK调制将整个360度的相位圆等分为M个部分，每个部分对应一个相位状态。因此，每个相位状态之间的角度差是360度/M。

3. 映射比特到相位

将每组比特映射到对应的相位状态。例如，在8-PSK中，可能有以下映射：
• 000 -> 0度
• 001 -> 45度
• 010 -> 90度
• 011 -> 135度
• 100 -> 180度
• 101 -> 225度
• 110 -> 270度
• 111 -> 315度

4. 发送调制信号

每个符号对应的相位状态会调制到载波上，然后发送出去。调制信号可以表示为： s(t)=Acos(2πfct+ϕ)其中，A 是信号的幅度，fc 是载波频率，ϕ 是由比特到符号映射确定的相位。

二、M-PSK调制示例：4-PSK（QPSK）

以4-PSK（也称为QPSK）为例，M=4，每个符号携带2个比特。以下是4-PSK调制的步骤：

1.比特到符号的映射

• 00 -> 0度
• 01 -> 90度
• 10 -> 180度
• 11 -> 270度

2.发送调制信号

假设我们有一个比特序列：1 0 1 1 0 0 0 1
分组后：10 11 00 01
映射到相位：180度, 270度, 0度, 90度
调制信号将会在相应的相位上发送。

三、MATLAB仿真

1. 仿真代码

% 仿真参数设置
nSym = 1e2;                      % 符号数
MODU_TYPE = 'PSK';               % 调制类型
arrayM = [2,4,8];                % 要仿真的M值数组

for n = 1:length(arrayM)
    % 调制阶数
    M = arrayM(n);
    
    % 生成随机符号
    d = randi([1 M],1,nSym);

    % M-PSK基带调制
    [s,ref_Constellation] = mpsk_modulator(M,d);
    
    % 解调
    d_hat= mpsk_demodulator(M,s);

    
    % 画图
    figure();
    subplot(1,2,1)
    stem(d,'bo')
    hold on;
    stem(d_hat,'r*')
    grid on;
    xlim([0 60]);
    ylim([0 M+1]);
    legend('Tx发射的符号','Rx恢复的符号');
    if M==2
        title('BPSK收发符号对比');
    elseif M==4
        title('QPSK收发符号对比');
    else
        title([num2str(M),'-',MODU_TYPE,'收发符号对比']);
    end
    xlabel('n');ylabel('d_hat(n)');
    
    % 画图
    subplot(1,2,2)
    plot(s,'o','LineWidth',1.5)
    grid on;
    axis([-1 1 -1 1]);
    axis('square');
    if M==2
        title('BPSK调制基带信号星座图');
    elseif M==4
        title('QPSK调制基带信号星座图');
    else
        title([num2str(M),'-',MODU_TYPE,'调制基带信号星座图']);
    end
    xlabel('Re\{s(n)\}');ylabel('Im\{s(n)\}');
end

2. 仿真结果

BPSK：

QPSK：

8PSK：

四、子函数与完整代码

代码中调用了2个子函数：
（1）mpsk基带调制函数
[s,ref_Constellation] = mpsk_modulator(M,d);

（2）mpsk解调函数
d_hat = mpsk_demodulator(M,s);

这两个函数的实现与仿真的完整代码已上传至资源（所需积分：0，欢迎下载）：
https://download.csdn.net/download/weixin_45333185/90039052

总结

M-PSK调制是一种高效的调制方式，因为它可以在相同的带宽内传输更多的信息比特。随着M的增加，每个符号携带的比特数也增加，但这也增加了对信道的噪声和干扰的敏感性，因为相邻相位状态之间的间隔变小，更容易受到干扰。