摘 要：通过Simulink仿真模块对多元数字相位调制MPSK系统进行了建模与仿真；结果显示了8PSK信号频谱和星座图，仿真结果与理论分析高度一致；采用Simulink直接MPSK系统进行仿真，达到了最佳设计要求，简化了设计流程，减轻了设计负担，体现了其优越性能，具有很高的实用价值，可得到广泛应用。
关键词：Simulink；MPSK系统；仿真
中图分类号：TN929.533
Simulink是MATLAB仿真软件中的一个建立系统方框图和基于方框图级的系统仿真环境，是一个对动态系统进行建模、仿真并对仿真结果进行分析的软件包。使用Simulink可以更加方便地对系统进行可视化建模，并进行基于时间流的系统级仿真，使得仿真系统建模与工程中的方框图统一起来。并且仿真结果可以近乎“实时”地通过示波器、频谱仪等可视化模块显示出来，使得系统的仿真工作大为方便。
1 MPSK的理论基础
多元数字相位调制又称多相制，是二相制的推广。它是利用载波的多种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。与二进制数字相位调制相同，多元数字相位调制也有绝对相位调制（MPSK）和相对相位调制（MDPSK）两种。
设载波为cosωct，则M进制数字相位调制信号可表示为
其中，A，B的组合决定了合成矢量的象限。当AB=11时，合成矢量在第1象限；当AB=01时，合成矢量在第2象限；当AB=00时，合成矢量在第3象限；当AB=10时，合成矢量在第4象限。
C控制了电平产生器的输出幅度，当C=1时，I路电平幅度为0.924，Q路电平幅度为0.382；当C=0时，I路电平幅度为0.382，Q路电平幅度为0.924。如图2所示为8PSK的星座图，即合成结果。
其中fb=1/Tb是M进制码元速率。此时信息速率与MASK相同，是2ASK及2PSK的log2M=k倍。也就是说，MPSK系统的频带利用率是2PSK的k倍。
2 MPSK系统的仿真
在理论分析的基础上，采用MATLAB软件包中的Simulink仿真模块建立MPSK调制器仿真系统模型如图3所示，将其解调器激活后，点击标题拦中的Edit，出现下拉菜单。在点击菜单中的Look under mask（观察封装下），即可弹出MPSK解调器仿真模型原理框图，如图4所示。
分别对仿真系统中各模块Random-integer Generator（随机整数发生器）、Spectrum Scope（频谱仪）、Discrete-Time Scatter Diagram（离散时间星座图仪）、MPSK Modulator Paseband（频带MPSK调制器）、AWGN Channel（加性高斯白噪声信道）及Error Rate Calculation（误码率计算）的参数进行设置。设置参数时注意：MPSK中的Baseband samples per symbol（基带每符号采样数）的设置应与误码率表的Reeceive delay（接收延迟）相适应。把Random-integer Generator（随机整数发生器）中M-ray number（元素）的参数值设为8，在MPSK调制器仿真系统模型窗口中选择start simultion（开始仿真），在Spectrum Scope（频谱仪）窗口上可观察到8PSK信号的频谱图。在图4中的MPSK解调器之前连上一个Discrete-Time Scatter Diagram（离散时间星座图仪），仿真时同时也可观察到8PSK信号的星座图。
3 结束语
采用Simulink仿真模块建立MPSK系统仿真模型，简单易行，避免了采用M文件编程仿真带来的很多不便。仿真结果与理论分析高度一致。采用Simulink直接进行仿真，可以根据实际需要反复修改电路模型的参数，在Spectrum Scope模块和Discrete-Time Scatter Diagram模块的窗口上实时观察仿真结果，达到最佳设计要求，大大简化了设计流程，减轻了设计负担，体现了其优越性能，具有很高的实用价值，可得到广泛应用。
参考文献：
[1]徐明远，邵玉斌.MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用[D].西安电子科技大学出版社，2005.
[2]邓华.MATLAB通信仿真及应用实例祥解[M].北京：北京邮电大学出版社，2003.
[3]薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.
作者简介：程俊波（1964-），男，陕西三原人，高级工程师，本科，研究方向：信息与通信工程。
基金项目：西安市科技计划（项目编号：CXY1346（7）），陕西省教育厅专项科研计划项目（项目编号：14JK1584）。
作者单位：西安石油大学 计算机学院，西安 710065