几种数字调制方式的仿真与分析

将图13中各示波器数据做统一处理，得到各环节时域频域如图14所示。
从图14可以看出，调制后的信号波形由两种相位不同的波形组成，而且两种波形是反相的，即相位相差180°。解调后的时域波形和源信号相比，不仅有一个码元的延迟，而且第一个码元由1变成了0，出现了误码，由误码计算仪的计算数据可知，该系统在传送40个码元的情况下误码率为0．025，这是一个理论上和现实中都可以接受的值。
1．2．4 MSK的仿真和分析
MSK(最小频移键控)是2FSK信号的改进型，其仿真模型如图15所示。

(1)仿真结果时域分析
各环节时域对比图如图16所示。从图中可以看出，MSK信号波形的振幅非常稳定，而图11中2FSK信号波形振幅有些波动。这说明MSK的相位比2FSK稳定，相移较小。另外，解调后的时域波形和源信号相比，除了有5个码元的延迟外，其信号波形与源信号波形是一致的，这说明2MSK调制性能较好。

(2)仿真结果频域分析
各环节频域对比图如图17所示。从图17可以看出，与其他调制方法相比，MSK信号的频谱比较紧凑，在主瓣之外，频谱旁瓣的下降非常迅速。这说明MSK信号的功率主要包含在主瓣之内。因此，MSK信号比较适合在窄带信道中传输，对邻道的干扰也较小。

1．2．5 MDPSK的仿真与分析
MDPSK是多进制相移键控调制，用Simulink构建的MDPSK仿真系统可通过改变M的值来选择调制进制，如2，4，8等，模型如18所示。

(1)仿真结果分析
MDPSK各环节时域波形图如图19所示。

(2)8DPSK仿真结果
由图19可看出，MDPSK信号由M种具有不同相位的波形组成，这说明该MDPSK仿真模型完成了M进制的相位调制。对比源信号与解调后信号波形，发现解调后波形除了比源信号延迟一个码元外，没有任何差别。这说明在传送40个码元、信噪比为30的情况下，4DPSK和8DPSK的误码率为0。但是，当传送的码元数增加到2 000个时，8DPSK的误码率上升到0．053 5，而4DPSK的误码率仍为0，误码率结果显示如图20所示。

这说明，虽然在相同的码元传输速率下，4DPSK的信息传输速率比8DPSK低，但4DPSK的可靠性却比8DPSK好。

2 仿真系统软件界面实现
为了使整个数字调制仿真系统便于操作，本文利用Matlab中的GUI图形用户界面将各种调制模型集合到一个操作界面上，如图21所示。
该仿真系统操作界面主要由时间域波形显示框、频率波形显示框、调制方式单选项、设置参数按钮、打开模型按钮、仿真按钮、关闭按钮及包含所要观察的各环节的下拉式菜单等控件组成。通过“参数设置”按钮对仿真模型的主要参数进行设置，以观察在不同参数下仿真的结果，“参数设置”对话框如图22所示。

如果需要对更多的参数进行设置或者需要修改仿真模型的某些模块，可以通过单击“打开模型”按钮来打开所需要的模型。当各种参数设置好后，可以在下拉式菜单中选择一个要观察的仿真环节，然后单击仿真按钮就可以在时间域波形显示框、频率波形显示框中观察到时间域波形和频率波形。前提是在调制方式单选项上选择了其中一项，否则将会出现警告。

另外，为了方便查看与仿真相关的程序，File中菜单中设计了OpenMfile一项，如图23所示。仿真结束后可单击“关闭”按钮或File／ Close关闭仿真系统。

3 数字调制的性能比较
3．1 各种仿真模型的性能比较
数字调制的方式有很多种，各种调制方式的调制性能也存在差异，因此，研究以上仿真模型的性能，并进行比较。
调制系统的调制性能是指误码率与信道信噪比之间的关系。这里比较2FSK，2DPSK和MSK三种模型的调制性能，各仿真模型的参数做如下修改：
信号源：Sampie time：1／1 200。
调制和解调模块：

图24是2FSK，2DPSK和MSK三种模型在传送1 200个码元的情况下，误码率与信噪比的关系曲线，从图中可以看出，误码率随着信道信噪比的增大而减小，而且信噪比越大，误码率减小得越快。比较三种模型，2FSK性能最好，MSK次之，2DPSK最差。

3．2 仿真模型性能与理论性能的比较
以2FSK为例研究仿真模型性能与理论性能的比较，从而考察仿真模型的有效性。根据理论计算，2FSK的误码率Pe与信道信噪比r关系为：

比较结果如图25所示。

从图25中可以看出，仿真结果与理论值比较接近，说明2FSK仿真模型是成功、可行的。

4 结语
数字调制系统只是通信系统的一个重要组成部分，因此所设计的数字调制仿真系统也可扩展成通信系统的仿真。这种扩展只需在输入端与调制器间增加一些数字基带处理模块，如信源编码、加密、信道编码等，在解调后增加相应的解码解密器即可。