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基于GNURadio的MPSK通信系统的实现及性能分析李婷【摘要】数字通信系统中广泛采用MPSK(多进制相移键控)调制,因此分析MPSK 通信系统性能是研究不同业务类型的通信系统性能的基础.首先分析?MPSK调制、解调原理及通信系统的基本结构,用软件无线电工具GNURadio及其硬件平台USRP设计并实现?简单的MPSK通信系统.在此系统基础上,对MPSK通信系统的信噪比、误码率、码元传输速率进行分析,然后对系统中的编解码器、同步等模块对系统性能的影响展开分析.【期刊名称】《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】6页(P7-12)【关键词】MPSK;GNURadio;系统性能;软件无线电【作者】李婷【作者单位】福州理工学院工学院,福州 350500【正文语种】中文【中图分类】TP39;TN76数字系统具有很强的抗干扰能力和很高的信号传输质量，且中继时无噪声积累。
同时，数字系统具有保密性高、可直接与计算机通信、其设备具有更好的集成度和智能处理能力、以及易于差错控制等优势。
因此，绝大多数的现代通信系统采用数字信号对信息进行传输，这样的通信系统也叫做数字通信系统。
为了能够将数字基带信号以特定的频率、满足不同通信系统需求，就要将其进行调制，即数字调制。
数字通信系统的调制方式多样，其中MPSK（多进制相移键控）因其频谱利用率高、抗干扰性强而被较多采用的一种调制方式，同时MPSK调制原理简单，易于用电路实现也是其能够成为某些通信系统的一种主要调制方式的原因。
MPSK，多进制相移键控就是用表示实际意义的数字基带符号（0和1的组合）来对载波起始（初始）相位进行调制的一种数字调制技术。
一个MPSK信号码元可以表示为式中，A为常数；θk为载波受数字基带调制的一组间隔均匀的相位，它可以写为通常 M取2的某次幂，即M = 2k，k 为正整数。
可以将MPSK信号码元表示式展开写成式中，，。
多进制相移键控引言多进制相移键控（Multi-Base Phase Shift Keying）是一种调制技术，常用于数字通信中。
它允许将数字信息通过改变信号的相位来传输，以提高带宽的利用率和抗干扰性能。
在本文中，我们将介绍多进制相移键控的原理、优势以及实际应用。
我们还将探讨多进制相移键控与其他调制技术的比较，并讨论其在现代通信系统中的用途。
原理多进制相移键控的原理是利用不同进制的相位来表示不同的数字信息。
常见的进制包括二进制（BPSK）、四进制（QPSK）和八进制（OQPSK）。
以二进制相移键控（BPSK）为例，其中包含两个相位：0度和180度。
在每个符号时间内，发送端根据二进制输入信号选择相位来发送相应的数字“0”或“1”。
接收端通过不同的相位来解码接收到的信号，判断出发送端传输的二进制信息。
QPSK和OQPSK则分别采用四进制和八进制的相位表示更多的数字信息。
它们通过将相位分成不同的扇区来表示不同的数字。
优势多进制相移键控相对于其他调制技术具有许多优势，包括：1.带宽利用率高：多进制相移键控可以使用相同的频率载波来传输更多的数字信息，因此可以提高带宽的利用率。
2.抗干扰性能好：多进制相移键控可以通过增加相位的数量来提高抗干扰性能。
相位的改变相对于幅度的改变更不容易受到传输信道中的干扰影响。
3.传输速率高：多进制相移键控可以在相同的时间内传输更多的数字信息，因此可以提高传输速率。
这在需要高速数据传输的应用场景中非常有用。
实际应用多进制相移键控在现代通信系统中有广泛的应用，包括：1.无线通信：多进制相移键控可以在无线通信系统中用于传输数字数据。
它在蜂窝网络、卫星通信和无线传感器网络等领域中被广泛采用。
2.数字广播：多进制相移键控可以用于数字广播系统中，以实现高质量的音频和视频传输。
它在数字电视和数字广播领域中得到了应用。
3.光纤通信：多进制相移键控还可以在光纤通信系统中使用。
它可以提供高速、高容量的数据传输，适用于需要大量带宽的应用，如云计算和高清视频流媒体服务。
二进制差分相移键控(2DPSK)标签:2DPSK顶[3]分享到发表评论(0)编辑词条二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作2DPSK。
它不是利用载波相位的绝对数值传送数字信息，而是用前后码元的相对载波相位值传送数字信息。
所谓相对载波相位是指本码元初相与前一码元初相之差。
假设相对载波相位值用相位偏移表示，并规定数字信息序列与之间的关系为与2PSK的波形不同，2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元的相对相位才唯一确定信息符号。
这说明解调2DPSK信号时，并不依赖于某一固定的载波相位参考值，只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个相位关系就可正确恢复数字信息。
这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。
单从波形上看，2DPSK与2PSK是无法分辩的，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码进行绝对移相而形成。
绝对码和相对码是可以互相转换的，其转换关系为2DPSK信号的表达式与2PSK的形式完全相同，所不同的只是此时式中的s(t)信号表示的是差分码数字序列。
即这里。
实现相对调相的最常用方法正是基于上述讨论而建立的，如图所示。
首先对数字信号进行差分编码，即由绝对码表示变为相对码（差分码）表示，然后再进行2PSK调制（绝对调相）。
2PSK调制器可用前述的模拟法如图（a），也可用键控法如图（b）。
2DPSK信号的解调有两种解调方式，一种是差分相干解调，另一种是相干解调-码变换法。
后者又称为极性比较－码变换法。
2DPSK与2PSK信号有相同的功率谱2PSK与2DPSK系统的比较：（1）检测这两种信号时判决器均可工作在最佳门限电平（零电平）。
（2）2DPSK系统的抗噪声性能不及2PSK系统。
（4）2PSK系统存在“反向工作”问题，而2DPSK系统不存在“反向工作”问题。
5.3.1 二进制相移键控（2PSK）1. 一般原理及实现方法绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表示数字信号的相移方式。
二进制相移键控中，通常用相位0和来分别表示“0”或“1”。
2PSK已调信号的时域表达式为（5-58）这里，与2ASK及2FSK时不同，为双极性数字基带信号，即（5-59）式中，是高度为1，宽度为的门函数；（5-60）因此，在某一个码元持续时间内观察时，有，或（5-61）当码元宽度为载波周期的整数倍时，2PSK信号的典型波形如图5-17所示。
图5-17 2PSK信号的典型波形2PSK信号的调制方框图如图5-18示。
图（a）是产生2PSK信号的模拟调制法框图；图（b）是产生2PSK信号的键控法框图。
图5-18 2PSK调制器框图就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。
而就键控法来说，用数字基带信号控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。
2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，其方框图如图5-19。
工作原理简要分析如下。
图5-19 2PSK信号接收系统方框图不考虑噪声时，带通滤波器输出可表示为（5-62）式中为2PSK信号某一码元的初相。
时，代表数字“0”；时，代表数字“1”。
与同步载波相乘后，输出为（5-63）经低通滤波器滤除高频分量，得解调器输出为（5-64）根据发端产生2PSK信号时（0或）代表数字信息（“1”或“0”）的规定，以及收端与的关系的特性，抽样判决器的判决准则为（5-65）其中为在抽样时刻的值。
2PSK接收系统各点波形如图5-20所示。
可见，2PSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较法解调。
由于2PSK信号实际上是以一个固定初相的末调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。
通信原理期末复习题⼀、填空题2.为使基带脉冲传输获得⾜够⼩的误码率，必须最⼤限度地减⼩码间⼲扰和随机噪声⼲扰的影响。
3.对于点对点之间的通信，按信息传送的⽅向和时间关系，通信⽅式可以分为__单⼯通信__,__半双⼯通信__和__全双⼯通信___4.在⾹农公式中，⼀个连续信道的信道容量受“三要素”限制，这三要素是__带宽__,___信号功率__,___噪声功率谱密度__7.最常见多路复⽤⽅法有__频分__、___码分__和___时分__。
9．衡量数字通信系统性能指标是传输速率(有效性) 和__差错率(可靠性)_两项指标。
10．⼋进制数字信号信息传输速率为600b/s ，其码元速率为__200b/s __。
14．最常见的⼆进制数字调制⽅式有 2ASK(⼆进制振幅键控) 、_2FSK(⼆进制频移键控)_和_2PSK(⼆进制相移键控)_。
18. 在数字通信系统中，其重要的质量指标“有效性”和“可靠性”分别对应_传输速率_和_差错率_。
19. 为使基带脉冲传输获得⾜够⼩的误码率，必须最⼤限度地减⼩码间⼲扰和随机噪声⼲扰的影响。
25.最常见多路复⽤⽅法有__频分复⽤(FDMA)_、__码分复⽤(CDMA)_和__时分复⽤(TDMA)_。
26. ⾼斯⽩噪声是指噪声的概率密度服从____⾼斯____分布，功率谱密度服从___均匀___分布。
28．已知⼆进制代码为11000010100000000101，其相应的AMI 码为___+1-10000+10-100000000+10-1___。
29．导致数字系统误码的可能原因有___码间⼲扰___、___随机噪声⼲扰__和___传播衰落__。
30．在AM 、ΔM 、FM 、PSK 、MSK 、DPSK 、SSB 等信号中能直接在数字基带系统中传输的有_____ΔM ______，能直接在数字频带系统中传输的有_____ PSK 、MSK 、DPSK ______。
32．信道编码是抗⼲扰编码，它使得__误码率__下降，信源编码减少多余度编码，它使得__信息传输效率__提⾼。
