一种新型的超窄带技术MCP-EBPSK(共34页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上摘要 为应对频谱资源的稀缺，超窄带作为高效调制技术之一已成为研究热点。本次毕业设计主要研究一种新型的超窄带技术-带功率谱调节系数的连续相位拓展的二元相移键控（MCP-EBPSK, Modified Continue Phase-Extended Binary Shift Keying）。首先，研究EBPSK调制基本理论，接着研究CP-EBPSK调制基本原理，通过对比EBPSK、CP-EBPSK、MCPEBPSK调制、功率谱及解调仿真，研究其性能；最后对比MCP-EBPSK和CP-EBPSK的解调性能和频谱利用率性能，分析其优劣势并进一步提出发展的展望。关键词：超窄带、MCP-EBPSK、CP-EBPSKAbstractIn order to cope with the scarcity of spectrum resources, ultra narrow band has become one of the research hotspots. This graduation project mainly studies one kind of new ultra narrow band technology MCP-EBPSK First of all, the study on EBPSK modulation of basic theory, then research CP-EBPSK modulation principle, through contrast EBPSK, CP-EBPSK, modulation of MCPEBPSK, power spectrum and demodulation simulation and study the performance; and the demodulation performance and the frequency spectrum of the comparison and CP-EBPSK mcp-ebpsk use rate performance and analysis of their advantages and disadvantages and further puts forward the development prospect.Keywords: ultra narrow band, MCP-EBPSK, CP-EBPSK专心-专注-专业第一章绪论1.1课题的研究背景和现状伴随着社会的不断发展和进步，人们的生活水平渐渐提高，通信技术不断改变着人类社会的点点滴滴，人们希望可以随时随地、迅速可靠地与通信的另一方进行信息交流的交流和沟通，“秀才不出门便知天下事”已然成为一个现实。在公众享受信息交流和沟通的同时，频带资源也已经被压榨的极为严重。显然，面对当下大众对通信技术的要求不断提高，现有的信息传输速率将会渐渐不能被人们所接受，人们对于信息的传输要求也将会不断提高。不同于无线传输和光纤通信，通信频率属于固有的不可再生资源，因此提高信道传输效率成为了当下通信界科研工作者们研究的热门话题。众所周知，传统的无线信号的频谱利用效率是在5bit/s/Hz以下，QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制）可以做到较高的频谱利用效率，但是这是在牺牲很大的功率为前提的，这种做法并不“划算”甚至近乎不可能。因此高效率的信息传输方式这一难题的克服不容置缓。看眼下移动通信技术的发展史，20世纪80年代提出1G（第一代移动通信）的概念，而1G真正的成熟是在20世纪90年代。1G的主要特点是质量和安全性较差基于无线电技术和电话交换技术的模拟电话系统。随之而来的2G（第二代通信技术）是在20世纪90年代逐渐发展起来的全球移动通信系统（GSM：Global System for Mobile Communication）数字蜂窝技术，数据速率达到9.6kb/s。然后无线分组技术(GPRS)则是第二代通信技术的另一种进步。网络规模和用户规模的不断发展壮大是的2G技术渐渐无法满足人们的需求，其主要原因还是频带资源的枯竭限制了其发展。然后3G(第三代移动通信)开始走进人们的视野，3G的主流技术则是码分多址技术（CDMA）相对于GSM，CDMA可以传递的码元速率更高。虽然3G的传输速率比较高但是它实际的频谱利用效率还不算高。4G（第四代移动通信）的核心技术是正交频分复用（OFDM）技术。事实上“宽带”绝对不等同于“高速”所谓的“高速”实际上是以增加带宽为前提的，从根本上说，频谱利用效率并没有变高。然而超窄带（UNB，ultra narrow band）调制技术可以为该方向的研究的提出好的发展前景。超窄带调制技术（UNB）可以广泛应用于从有线到无线、从近距到远程乃至空间的各种通信应用，是当下通信技术研究的热门话题。通信技术的发展正是在一代一代科研工作者的不懈努力和刻苦专研之下不断进步，而对“超窄带”的研究显得更加紧迫。1.2 超窄带发展超窄带（UNB，Ultra Narrow Band）调制方式的概念最早由美国学者H.R Walker最先提出，UNB初期发展情况大致有4个标志：即VPSK，增强型VPSK，VMSK以及PRK。1988年Walker先生提出VPSK以及零群延时滤波器的概念并取得相关专利，VPSK主要是通过可变相移键控进行信息的调制，随后其对VPSK进行改进，并于1993年获得另一项专利进一步改进VPSK的调制方法，在1999年提出的VMSK方法获得再次相关专利，与VPSK不同，VMSK通过一个占较小带宽的标准蜂窝时隙调制信息。到2002年再次获得Digital modulation device in a system and method of using the same 专利提出PRK的方法，PRK是指一种反相键控脉冲位置调制。以上4项专利为超窄带发展奠定了基础，也代表着超窄带发展的四个阶段。在中国，吴乐南教授等人在VMSK的基础上将基本波形中的方波信号改成类正弦波，省去了发送端的发送滤波器，提出了类正弦VMSK，随后对类正弦波规范化，去除直流分量，得到最小波形差异键控（VWDK，very-minimum Waveform Difference Keying），随后又出现3PRRK、 VMCK、EBPSK、MCP-EBPSK、CP-EBSK及MPPSK等调制方法。UNB的发展历程不断进步，经过超窄带技术的不断发展，扩展的二元相移键控(EBPSK，extended- BPSK)开始展现其性能上的优越性，首先，它拥具有比较优秀的抗干扰性能，其次它的解调手段相对简单，再者它可以有效控制已调波频谱结构提高频谱利用效率。这种调制方式可以通过对幅度和相位调控的方法来进行带宽效率与解调性能之间的相对取舍。本课题对EBPSK、MCPEBPSK技术学习，通过MATLAB对这些技术的调制、频谱、解调进行仿真，试分析其基本性能。试图通过EBPSK调制介绍及分析进一步仿真CP-EBPSK（Continue phase-extended binary Phase Shift Keying，连续相位扩展的二元相移键控），以及带功率谱调节系数的随机极性修正的连续相位拓展的二元相移键控（MCP-EBPSK，Modified Continue Phase-Extended Binary Shift Keying）并研究其性能。1.3、课题目标和工作内容前期学会使用MATLAB工程应用软件，并学会用MATLAB做简单的数字信号的调制解调、生成一定数目的随机二进制数、基本的NRZ波形调制等等，再学习并尝试频率普密度的仿真练习并尝试给出误码率曲线，同时查阅资料，学习EBPSK、CP-EBPSK及MCP-EBPSK调制技术，用MATLAB进行相关的调制仿真测试，研究解调方法，根据调制结果进行解调并得出误码率曲线，最后对比三者解调性能和功率谱利用率，并提出有关研究的设想展望。基本工作流程图如下所示：产生随机序列（a）NRZ调制波形EBPSK、CP-EBPSK、MCP-EBPSK调制基带信号M调制信号y加入高斯白噪声噪声信号y1解调信号y2解调对比误码率曲线wulv功率谱密度h对比分析其性能图1. 1 基本工作流程图1.4.论文组织结构 第一章绪论，交代本次毕业设计的课题相关背景，以及课题研究方向、工作内容，提出UNB（超窄带）的概念 第二章本课题涉及的部分MATLAB语句解析，本次课题都是基于MATLAB的仿真测试，源程序中有关的语句将在本章节展示说明。 第三章EBPSK调制技术的引入调制解调以及性能分析，通过功率谱以及误码率曲线分析调制系统的性能。第四章CP-EBPSK调制技术的的引入和调制解调仿真，并对CP-EBPSK调制技术做性能分析。第五章MCP-EBPSK调制技术的引入和调制解调分析，以及MCP-EBPSK性能分析，解析三种调制的解调方式解调思路。第六章对比CP-EBPSK和MCP-EBPSK调制的性能第七章总结和展望，总结工作内容提出发展和展望，并就本次毕设工作中遇到的问题和解决问题的方法思路总结第二章：本课题涉及相关程序解析 课题所有测试工作基于MATLAB的仿真，本章简单介绍MATLAB，并解析程序使用的部分语句。1) rand（a，b）：函数产生由在(0, 1)之间均匀分布的随机数组成的数组。rand语句有五种用法，分别是：Y = rand(n) ：生成一个n行 x n列的随机矩阵Y = rand(m,n) ：生成一个m行 x n列的随机矩阵Y = rand(m n) ：生成一个一个m行 x n列的随机矩阵。Y = rand(m,n,p,.) ：生成随机数组Y = rand(size(A)：生成一个和A有相同尺寸的随机矩阵。2) round（）：四舍五入取整。本次课题就是利用语句a=round(rand（1，num）)产生若干个（num）随机二进制数，并进行NRZ调制作为基带信号。3) linspace（a，b，n）：生成线性间隔向量4) reshape(M,a,b):数组M重排排序为a行*b列矩阵。reshape（）语句将得出矩阵重新排序，但是在排序过程中应该注意矩阵中元素的总数必须保持不变，否则排序失败，提示矩阵维度不同。5) Y=y1 y2：波形（矩阵）对接t=0:pi/1/100:1;t2=0:pi/1/100:2;y1=sin(2*pi*t);y2=cos(2*pi*t);figure(1)plot(t,y1)figure(2)plot(t,y2)y3=y1 y2;figure(3)plot(t2,y3)演示结果：波形y1 波形y2 波形y图2.1波形对接MATLAB仿真演示如图2.1所示，本次课题中调制过程的基本思路就是：根据参考文献分别给出码元“0”和码元“1”的波形图，然后在循环过程中判别随机数分别为“0”或者“1”再利用波形对接，完成调制并绘出波形。波形的对接实际就是矩阵的对接，可以将y1和y2分别看成一个1行*X列矩阵然后二者拼接，注意当两个矩阵对接之后总取样点数会多一个，一般将采样间隔减少一个避免出现对接断点。6）awgn(y,snr)：加入高斯噪声，snr为信噪比。7）Sum（）：求和函数。sum函数对矩阵求和是对矩阵列求和。程序演示：a=1 3 5; 7 9 11;b=sum(a);演示结果：b = 8 12 16本课题解调过程涉及部分采样点求和即跳变波部分求和，可采用sum（y（a：b）；进行部分求和。程序演示：t=0:1/100:2;fc=10;y=sin(2*pi*fc*t);plot(t,y)c=sum(y(3:5);演示结果：y =C=y3+y4+y5=0.9511 + 0.9511 + 0.5878=2.4899程序解析：在循环中，对加噪声的调制波形跳变部分分别求和可得到一个新的矩阵对比门限判决值大小可进行波形解调。程序：a=1 2 3 4 5 6 7 8;b=sum(a(1):a(4)c=sum(a(1:4)演示结果：b =10c =10程序解析：从运行结果来看，b的值和c的值相同，两种求和方式是一样的，实则并非如此，二者有着本质区别。这里运算结果一样纯粹是测试时取值的巧合导致，若矩阵换一组数据则其结果将会完全不同。譬如程序：a=2 4 6 8 10 9 7;b=sum(a(1):a(4)c=sum(a(1:4)演示结果：b = 35c =20本次运算结果证明两种求和方式绝不相同，a（1）：a（4）代表了矩阵中第一个数到第四个数的所有数即(1):a(4)为一下矩阵 2 3 4 5 6 7 8其求和结果为2+3+4+5+6+7+8=35，第二种求和方式才是我们需要的求和方式。a(1:4)表示矩阵中的第一个数到第四个数a(1:4)2 4 6 8第三章 EBPSK调制技术本章详解由BPSK演化而来的一种超窄带调制技术EBPSK，探究其调制解调技术以及对应的解调性能和频谱分析。3.1 EBPSK引入 拓展的二元相移键控（EBPSK，Extended Binary Shift Keying）。作为基础，首先介绍一下二进制相移键控（BPSK,Binary Phase Shift Keying）调制技术。BPSK是利用码元“0”和码元“1”调制信号相位差180°来进行信号调制，EBPSK是将经典的BPSK调制拓展成为相位跳变角以及跳变时间均可改变的二元相位调制2，BPSK统一的表达式如下： (3.1)其基本调制波形用MATLAB仿真如下（见图：3.1）：图3.1代表“0”、“1”的BPSK基本调制波形及其调制由图3.1可见BPSK调制使用一个波形的正弦信号表示码元“0”用一个负的正弦信号即表示码元“1”，即码元“0”相位跳变180°。随机取10个二进制数，左下为NRZ调制波形，然后BPSK调制的波形如右下。不同于BPSK调制技术，EBPSK实际是BPSK调制技术的演变，EBPSK是放弃了载波信号，改用若干个正弦波形作为码元“0”的波形，取其部分波形幅度或者相位跳变作为码元“1”的波形。放弃载波从而达到缩减带宽的目的，从而做到“超载带”。3.2EBPSK调制解调3.2.1 EBPSK调制EBPSK的统一表达式2如下所示：（3.2）如公式3.2所示，和代表的是分别是码元“0”以及码元“1”的波形，为周期，=0-，称之为“调制角”或者也可以称之为“跳变角”，为频率，表示跳变波形部分。对比与BPSK调制，EBPSK调制技术有以下特点：首先EBPSK不需要载波信号，其次在调制过程中使用若干个正弦信号代表码元“0”取其部分波形跳变表示为码元“1”这样做的好处就在于表示“0”和“1”的波形非常接近可以大大节约频谱带宽，实现“超载带”的目的。其基本调制波形用MATLAB仿真如下（见图：3.2）：图3.2 EBPSK调制中代表码元“0”、“1”的基本波形图 3.3 EBPSK调制、调制仿真(=/2)如图3.3所示，y0、y1分别代表码元“0”、“1”的波形，一个码元使用5个波形表示，取跳变波个数为2，跳变角为/2，可得以上波形。图3.3为MATLAB仿真其调制解调过程，图中取频率=10KHz，随机生成3个随机二进制数进行仿真调试。如图所示，当随机数为码元“1”时，5个正弦波中前两个出现相位跳变。3.2.2 EBPSK解调解调是将调制信号转化为基带信号的过程，不同的调制方法需采用不同的解调方法进行解调。本课题采用相干解调的思路进行解调，由公式3.2及图3.2可以看出码元“1”本质上是正弦信号码元“0”的波形进行部分相位突变获得，因此在做解调是仅需要考虑跳变部分的波形即可。所以，首先我们可以抽取码元“1”跳变部分的波形以及对应不跳变部分的码元“0”的波形，程序中使用“y11”、“ypan”，然后分别将y11、ypan自乘求和，可以得到两个域值“pan0”和“pan1”，因为相位跳变的原因二者肯定有着数值大小的差异。接着抽取调制波形对应跳变的波形进行自乘求和得到一个矩阵cai,矩阵cai中元素个数应该与随机二进制个数num相等，取门限判决条件pan=（pan0+pan1）/2。最后，在循环条件下对比矩阵cai中元素与门限判决条件pan的数值大小即可判断出调制波形抽取波形部分是否存在相位跳变即该部分究竟是“1”还是“0”。应当注意的是，y11与ypan抽取采样点应该一致，不然无法求得准确的域值。如图3.3得到的解调波形就是采用这种方法仿真得到。这种解调方法基本思路如图3.4所示调制波形自乘部分求和判决0抽取跳变部分0的波段自乘求和判决判决1抽取跳变部分1的波段自乘求和图3.4 EBPSK解调方法一示意图不同于y11和ypan自乘求和，域值pan0、pan1还可以用通过另一种方法得到，分别用y11和ypan点乘ypan然后求和得到两个域值，其门限判决条件不变，但抽取调制波形点乘一个同频正弦波形（全0波形）后的对应跳变部分，然后在进行与门限判决条件对比大小判定该部分究竟是“0”还是“1”。这种解调方法基本思路如图3.5所示：调制波形乘0部分求和判决0抽取跳变部分0的波段乘0部分求和判决判决1抽取跳变部分1的波段乘0部分求和图3.5 EBPSK解调方法二示意图以上两种解调方法同样适用于本课题中CP-EBPSK、MCP-EBPSK调制，其基本思路都是一致的，细节上略微有些许差异。3.3EBPSK调制技术性能分析对于EBPSK调制技术的性能分析我们分别从功率谱和解调性能两个角度进行分析，通过观察EBPSK调制技术的频谱以及误码率曲线分析该调制解调技术的性能优劣。实际上频谱和解调性能都相互矛盾的，若频谱非常好的话，其解调难度肯定加大，解调性能相对变差。而一种优秀的调制技术要做到的就是折中取舍二者关系，寻找一种相对而言上的好的调制方式。3.3.1 EBPSK频率普由文献2，EBPSK功率谱密度表达式如下：（3.3） 公式3.3为EBPSK理论功率谱表达式，在进行MATLAB仿真时，我们采取快速傅里叶变化算法进行功率谱仿真，MATLAB仿真语句为： h=10*log10(abs(fft(y).2/(T*length(a)-dt)，经MATLAB仿真如图（3.6）所示：图3.6（a） EBSPK功率谱（=/6）图3.6（b） EBSPK功率谱（=） 由图3.6（a）、3.6（b可以看出），当参数的值由到/6变小时，功率谱旁瓣下降约8dB，主瓣能量幅度几乎不发生变化，频谱性能更优。3.3.2 EBPSK解调性能误码率（SER，symbol error rate）：是一种衡量数据在规定的时间中传输数据精准性的性能指标。误码率=误码个数/总码元个数。误码的产生原因是在信息传输过程中，信号的的电压因衰变而改变，使得信号在传输过程中产生了误码。进行MATLAB仿真时，我们再循环过程中，计算num个随即二进制数中产生的误码个数然后除以总码元个数然后进行对数转换可得到误码率曲线。MATLAB仿真结果如图（3.7）所示：图3.7 EBSPK误码率曲线（=/6） 由图3.7可以看出当=/6时，当信噪比约为17dB时，误码率约为0。3.4 EBPSK调制技术性能分析 由以上两节可以看出，跳变角减小时EBPSK频谱变得更加优秀，推测当码元继续减小时，码元“1”的波形将无限接近正弦波，理论频谱带宽将近似于0，但是这样在高斯噪声的干扰下将加大解调难度，误码率将变得更大。所以对于参数的取舍将是进一步研究的重点，做到解调与频谱带宽的折中取舍是进一步研究的方向。第四章 CP-EBPSK调制技术本章节主要介绍CP-EBPSK调制技术的调制解调及其MATLAB仿真演示，并探究其基本功率谱和解调性能。4.1 CP-EBPSK引入 连续相位拓展的二元相移键控（CP-EBPSK，Continue Phase-Extended Binary Shift Keying），对比与EBPSK，CP-EBPSK最的特点在于，CP-EBPSK中码元“1”的相位变化是连续性的，而EBPSK中跳变角是一个确定值。其连续性表现在跳变角是一个类正弦变化的持续性的相位变化。这样做的好处在于可以降低频率的骤变，其频谱更优。4.2 CP-EBPSK调制解调4.2.1 CP-EBPSK调制 CP-EBPSK统一表达式3如下：（4.1）式4.1中，g0和g1分别用以表示码元“0”和码元“1”的波形，码元“0”是一个幅度为A的正弦波形，码元“1”是幅度为B的将码元“0”的波形部分相位连续跳变得到的波形，相位跳变为受调相参数控制的正弦波形，T为码元周期，为跳变波形部分，表示调相指数。其基本波形用MATLAB仿真如图（4.1）所示：图 4.1 CP- EBPSK调制中代表码元“0”、“1”的波形 随机产生3个二进制数，CP-EBPSK调制解调用MATLAB仿真如图（4.2）所示：图 4.2 CP-EBPSK调制、调制仿真(A=1，B=1，=1/2)4.2.2 CP-EBPSK解调 如图4.2所示，CP-EBPSK解调方式也是采用于EBPSK解调相同的相干解调发，通过计算两个域值然后求得门限判决条件，再循环中判断是否存在码元跳变进而判断该部分究竟是“0”还是“1”，具体请参考3.2.2EBPSK解调。4.3 CP-EBPSK性能分析4.3.1 CP-EBPSK频谱分析CP-EBPSK频谱算法与EBPSK频谱算法一致，用MATLAB仿真如图（4.3）所示：图4.3（a） CP-EBSPK功率谱（A=1，B=1，=1/2）图4.3（b） CP-EBSPK功率谱（A=1，B=1，=1/6）如图4.3（a）、4.3（b）可以看出当调相指数由1/2到1/6变小时，频谱集中度变高，旁瓣幅度约下降10dB。4.3.1 CP-EBPSK解调性能 用MATLAB仿真CP-EBPSK误码率曲线如图（4.4）所示：图4.4 CP-EBSPK误码率曲线（=1/2）由图4.4可以看出当信噪比为27dB时，误码率与为零，对比图3.7EBPSK误码率曲线，CP-EBPSK中当信噪比为17dB到27dB变化时，误码率会产生骤降，解调性能优越性增强。第五章 MCP-EBPSK调制技术本章节主要对课题重点MCP-EBPSK调制技术解析，通过MATLAB仿真其调制解调过程，通过频率普和及解调新能分析其性能。 5.1 MCP-EBPSK引入 带功率谱调节系数的随机极性修正的连续相位拓展的二元相移键控（MCP-EBPSK，Modified Continue Phase-Extended Binary Shift Keying）是CP-EBPSK调制技术的进步和演变，通过设置功率谱调制系数，优化其功率谱，提高功率谱利用效率。BPSK统一的表达式4如下： （5.1）由公式5.1可以看出，对比与CP-EBPSKMCP-EBPSK多了参数和，其中为-1或者1决定相位跳变的极性本次课题设置固定为1，,表示功率谱调节系数，与CP-EBPSK中一样都是调相指数，当参数变为1时，MCP-EBPSK调制蜕变为CP-EBPSK调制，公式5.1中，g0和g1同样分别代表了码元“0”、“1”的波形，K为跳变波形个数N为波形总数，T为波形周期。用MATLAB仿真MCP-EBPSK波形如图（5.1所示）：图 5.1 MCP- EBPSK调制中代表码元“0”、“1”的波形（=1/2）由图5.1可以看出，码元“1”和码元“0”没有幅度的差异，不存在CP-EBPSK中幅度的变化A、B。而二者相位差异相对比较小导致y0和y1相位差异肉眼几乎违法辨别，为突出相位差异，我们将参数放大以便于观察两者相位的变化。下图将=/2,观察其相位变化：图 5.2 MCP- EBPSK调制中代表码元“0”、“1”的波形（=/2）如图5.2所示，在MATLAB仿真过程中，取总码元个数为5个，跳变波个数为2个。可见相位变化确实存在，调相指数比较小也是为了一方面进行频率普的调节，二是为了减小码元“0”和码元“1”的波形差异，从而缩短带宽。5.2 MCP-EBPSK调制解调 5.2.1 MCP-EBPSK调制解调用MATLAB仿真MATLABMCP-EBPSK调制解调如图（5.3）所示：图 5.3 MCP- EBPSK调制解调仿真（=/2） MCP-EBPSK解调思路与上相同，在此不一一赘述。本次课题三种解调方式均采用章节3.2.2解调方式，细微之处略有差异。比如，MCP-EBPSK因其波形差异较小，在做解调时应通过加大采样点数的方法进行解调；CP-EBPSK解调需要考虑幅度差异A、B的存在。5.3 MCP-EBPSK性能分析5.3.1 MCP-EBPSK频谱分析MCP-EBPSK理论频谱表达式4 如公式（5.2）所示：（5.2）根据EBPSK频谱算法，用MATLAB仿真结果如图（5.4）所示：图5.4（a） MCP-EBSPK功率谱（=1/2、=2/3）图5.4（b） MCP-EBSPK功率谱（=1/2、=1/6）如图5.4（a）和图5.4（b）所示，降低参数 可对MCP-EBPSK频谱进行调节，主瓣频谱更加集中频谱旁瓣幅度大幅度降低。接下来看参数对频谱的影响，用MATLAB仿真如图5.5所示：图5.4（c） MCP-EBSPK功率谱（=1/4、=1/6）由图5.4.1-图5.4.3可以看出，功率谱调制系数对MCP-EBPSK调制技术功率谱频带集中起着作用，随着变小，频率普能量变得集中，旁瓣功率谱幅度降低，但是由误码率曲线可见MCP-EBPSK解调性能依然不够完美，并不适合在无线信道上面传输，一方面又与个人能力限制仿真解调方式不够优越有关，一方面如果选取好的解调方式，折中取舍频率普带宽以及解调性能MCP-EBPSK将获得良好的发展。5.3.1 MCP-EBPSK解调性能 MCP-EBPSK使用解调方式不变，用MATLAB仿真MCP-EBPSK误码率曲线如图（5.5）所示：图5.5 MCP-EBSPK误码率曲线（=1/2、=1/2）由图5.5可以看出当信噪比高于32dB时，误码率接近为0。第六章 CP-EBPSk与MCP-EBPSK性能对比分析本章节对CP-EBPSK和MCP-EBPSK两种调制方式进行性能对比分析，在频率=10KHz，调相指数=1/2的情况下，观察MCP-EBPSK中功率谱调制系数对调制技术的作用，均取3000个随机二进制数，经MATLAB仿真情况如下：图6.1 MCP-EBPSK功率谱及误码率曲线图6.12 CP-EBPSK功率谱及误码率曲线 从功率谱的角度来看，MCP-EPBSK的谱能量相对集中一些，旁瓣幅度下降很快。但是其解调性能确实不如CP-EBPSK,原因就是码元“1”和码元“0”差异很小，解调时门限判决值和域值差距也很小，经噪声的影响而导致解调更加容易出现误码，故而误码率相对较高解调性能略差。第七章课题总结和展望7.1总结为期数月的毕业设计已经结束，本次毕业设计课题通过对EBPSK、CP-EBPSK、MCP-EBPSK调制解调的MATLAB仿真相关对比，通过三者功率谱密度以及解调性能对比分析，试图找到一种较好的超窄带调制技术，用以缓解当下频谱资源的稀缺性问题，EBPSK是基于BPSK调制技术的一种进步，而CP-EBPSK和MCP-EBPSK都是基于EBPSK的进步，经对比分析表明MCP-EBPSK和CP-EBPSK可对改变调相指数对功率谱进行调节。现阶段MCP-EBPSK并不适合在无线信道进行传输，在有线信道有望投入使用，本文仅仅在仿真层次对相关内容梳理，进一步可以进行实验室模拟。数月时间从最开始的一无所知到如今在老师和同学们的帮助下完成个人课题，感觉个人收获还是特别多的。不仅仅学到了从未听说过的超窄带的知识，丰富了个人知识体系，而且增强了个人解决实际问题的能力，培养了解决问题的自主性。所有事情都是在一无所有的前提下开始的，万事开头难，只要能够沉下心来慢慢学慢慢做所有的困难都能被克服的，这是经过这次毕业设计个人的得到的最大的体会。7.2展望虽然本次课题已经结束，但是关于超窄带关于MCP-EBPSK我们还有很多需要去做的去研究的，譬如可以对MCP-EBPSK多路复合以及多元MCP-EBPSK以及MCP-EBPSK优化等方面作进一步的研究。多路MCP-EBPSK复合调制，所谓复合调制，就是对同一载波进行两种或更多的调制。多路复合的目的在于将两个或者多个低速信道整合到一个高速信道之中，用以提高信道的传输效率。多路复合会存在一个比较大的问题就是存在接近频率间的干扰，如何进行取舍是接下来研究的方向，具体可以参靠MPPSK调制技术的多路复合。多元（M进制）MCP-EBPSK调制，采用多进制技术可以加大信号的随机性，在码元速率不变时，信息传输速率变大，频率普更加紧缩，提高频带利用率。当信息传输速率不变时，多进制调制可减小带宽，增加码元能量（降低码间干扰）。波形优化：可以通过对波形的几何优化，进一步提高其频谱利用效率。7.3 毕设过程中遇到的问题以及解决方法。本课题涉及所有的调制、解调等等都是基于MATLAB的仿真进行的，由于最开始使用的MATLAB版本不能加入高斯白噪声，大致分析是因为安装时由部分插件没有安装，最后在同学帮助下使用了一个较为好版本的MATLAB应用软件，能够在一个好的仿真环境中进行个人课题研究。一开始进行调制仿真时，是直接在循环中直接判定随机数的“0”“1”属性然后进行调制，然后再做解调时就不能很好的抽取跳变部分的值进而得到判决域值“pan0”和“pan1”，随后参考相关文献和他人已做相关的测试内容，选择先分别给出码元“0”和“1”的基本波形，然后进行波形对接的思路进行调制，抽取域值的问题可以得到解决。在做解调部分时，一开始始终得不到好的解调方式，参考文献里的解调方法涉及很少，由于个人能力有限做不到类似的解调方法，最后在老师提示和同学间讨论过程中，采取了上文的两种解调方法，完成解调工作。从始至终解调部分都是做得比较辛苦的一部分，一开始自己琢磨的解调方式是借用表示“1”的码元与“0”的码元细微的幅度差异相减然后得到幅度差异，然后放大差异用以解调。在一开始不加入噪声的前提下，用MATLAB进行仿真其解调结果是可行的，但是这种解调方式遭受导师李教授的全面否定，原因有二，一方面，在MCP-EBPSK调制中，幅度的差异非常小，若在信噪比很低的情况下这种解调方式就无法进行，这显然是不符合实际的，另一方面，放大差异意味着噪声的加大，带宽被无形加大并不符合和“超窄带”的原理。事实证明了老师教导的正确性，这种解调方式在眼下看来完全是不可取的。另外，关于矩阵相乘、矩阵部分求和一开始都不能很好地了解，看参考文献时也都是似是而非，最后和同学一起讨论并在MATLAB里反复测试最终对于求和语句sum（）有所明确。在第二章的XII中的两种求和方式就是最令我印象深刻的，在一开始的测试求和中，一直用sum（a（1）：a（4）这种求和方法，导致做解调的时候无论如何都不能很好地解调，问题很简单但是就是不能打破惯有的思维，简单的验证结果被个人奉为铁律，最后在同学帮助下问题虽然得以解决，但是却让我印象深刻。这就告诉我一个非常深刻的道理，做科研工作容不得任何一点点的侥幸，唯有多次验算、求证才能得到最正确的结果。在进行误码率曲线的部分工作时，本以为自己已经将工作做好，误码率曲线一直为0，兴冲冲给导师李教授展示个人成果时，李教授明确表示对解调没有误码相当的怀疑。然后接近一个小时的验证和测试最终发现，程序语句中确实存在问题，也是一个很简单的问题：记误码个数时，wu=0放错了循环位置，这就导致每次循环的过程中统计的误码个数都会置零。这次小的失误再次告诫我关于科学研究过程中的严谨性的重要程度，只有保有谨小慎微科学心态才能得到正确的结果，在学术的角度来看“吹毛求疵”不是一个坏事情。