引言 .................................................................................................................................................. 2 1 BPSK QPSK 8PSK 16QAM 调制方式的性能仿真和频率利用率的对比分析 ........................ 2
1.1 BPSK QPSK 8PSK 的性能仿真 ....................................................................................... 2 1.2 16QAM 的性能仿真 ......................................................................................................... 6 2 四种调制方式各自的使用场景 ................................................................................................... 9 3 能量利用率 ................................................................................................................................. 10
3.2 QPSK的能量效率 ........................................................................................................ 10 3.3 8PSK的能量效率 ......................................................................................................... 10 3.4 16QAM的能量效率 ..................................................................................................... 11 结论 ................................................................................................................................................ 11 参考文献......................................................................................................................................... 11
引言
随着信息事业的迅猛发展，对数字信号调制性能上的要求越来越高本文对BPSK QPSK 8PSK 16QAM等调制方式的性能进行仿真及频率利用率的对比及分析，主要对QPSK和16QAM的相关性能进行了阐述。并对上述四种调制方式各自的使用场景进行总结。同时分析以上四种方式的能量效率，即每比特能量消耗的对比分析。
1 BPSK QPSK 8PSK 16QAM 调制方式的性能仿真和频率利用率的对比分析
1.1 BPSK QPSK 8PSK 的性能仿真
BPS K调制方式：所谓 BPSK就是根据数字基带信号的两个电平，使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。在恒参信道条件下，相移键控(BPSK) 与幅移键控( AS K) 和频移键控( F S K) 相比，具有较高的抗噪声干扰性能，且能有效地利用所给定的信道频带，即使在有多径衰落的信道中也有较好的结果，所以BPSK是一种较好的调制方式。
四相相移键控( Q P S K ) 是一种性能优良，应用十分广泛的数字调制方式，它的频带利用率高，是二相相移键控( B P S K) 的2倍。且Q P S K调制技术的抗干扰性能强，采用相干检测时其误码率性能与B P S K相同。
8PSK，即8 Phase Shift Keying，也就是八相相移键控的意思。QPSK调制方式中，每个相位包含了2位二进制信息，而8PSK调制方式中，每个相位包含了3位二进制信息，因而编码效率提高了50%，但同时，8PSK的抗扰性比QPSK要低很多。
8PSK调制星座图：
经过上面的介绍可以发现，这三种信号的调制本质是一样的。因此这里只据一列进行说明：我们对M=4PSK通信系统进行蒙特卡洛仿真,其系统框图如图 1
所示。
2?m2?m?nc,Essin?nc)定MM义给出随机变矢量r，是信号相关器的输出和判决器的输入。产生—个正交( 2比特)符号序列，将其映射到相应的四相信号点上。使用随机数发生器将（0,1）划分成四个均匀的区间，分别对应信息比特00,01,11,10。通过改变信号的能量
如上图所示，由仿真式 r?Sm?n?(Escos参数来控制接收信号的噪声比。判决器有r?sm?n决定。将判决器的输出与发送符号相比较，计算出误符号数和误比特数。在不同的信噪比下发送10000个符号的蒙特卡洛仿真。
图 1 用MATLAB进行仿真 程序清单如下：
（1）函数文件Pskmoto.m进行蒙特卡洛仿真 function[pb,ps]=pskmoto(snr_in_dB) N=10000; E=1;
snr=10^(snr_in_dB/10);%计算信噪比的数值 sgma=sqrt(E/snr)/2; n=[0 0];
s00=[1 0];s01=[0 1]; s11=[-1 0];s10=[0 -1]; for i=1:N;
temp=rand;%区间为（0,1）的一个随机变量 if(temp<0.25)
dsource1(i)=0; dsource2(i)=0;
elseif(temp<0.5) dsource1(i)=0; dsource2(i)=1; elseif(temp<0.75) dsource1(i)=1; dsource2(i)=0; else
dsource(i)=1; dsource(i)=1;
end;end;%判决、误码率的计算
numofsymbolerror=0; numofbiterror=0; for i=1:N;
n=gngauss(sgma);
if((dsource1(i)==0)&(dsource2(i)==0)) r=s00+n;
elseif((dsource1(i)==0)&(dsource2(i)==1)) r=s01+n;
elseif((desource1(i)==1)&(dsouce2(i)==0)) r=s10+n; else
r=s11+n; end;
c00=dot(r,s00);c01=dot(r,s01); c10=dot(r,s10);c11=dot(r,s11);
c_max=max([c00 c01 c10 c11]);%i个符号的判决如下进行 if(c00==c_max)
decis1=0;decis2=0; elseif(c01==c_max) decis1=0;decis2=1; elseif(c10==c_max)
decis1==1;desis2=0; else
decis1=1;desis2=1; end;
ps=numofsymbolerror/N;
pb=numofbiterror/(2*N); (2)脚本文件pskmotocalo.m绘制仿真图形 echo on
SNRindB1=0:2:10;%定义信噪比的序列，共6个值 SINindB2=0:0.1:10;%扫描用的信噪比序列 for i=1:length(SNRindB1);
[pb,ps]=pskmoto(SNRindB1(i));%计算误比特率 smld_bit_err_prb(i)=pb; smld_symbol_err_prb(i)=ps;
end;
for i=1:length(SNRindB2)
SNR=exp(SNRindB2(i)*log(10)/10); the_err_prb(i)=Qfunct(sqrt(2*SNR)); end;
semilogy(SNRindB1,smld_bit_err_prb,'*');%以对数形式作Y坐标绘图 Hold%将上一曲线保留
semilogy(SNRindB1,smld_symbol_err_prb,'0'); %作出实际的信噪比--误比特率点
semilogy(SNRindB2,theo_err_prb); %作出理论的信噪比——误比特率点 在Simulink上的仿真图如图2所示：
图 2 仿真出的误码率如下图3所示：