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摘要：介紹了BPSK，QPSK，16PSK，FSK，MSK及GMSK 6種數字調制方式的特點，采用Matlab中的Simulink建立了各種調制方式實現DS/FH混合擴頻系統的仿真模型。重點研究了跳/擴頻通信系統在具有掃頻干擾、跟蹤干擾以及兩者共存的環境下，采用不同調制方式時抗干擾性能的差異，并通過仿真計算誤碼率給出比較結果，由此得到的結論是：3種相移鍵控中的BPSK抗干擾性能最好，3種頻移鍵控中的2FSK抗干擾性能最好，并且BPSK的抗干擾性能優于2FSK。

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關鍵詞：DS/FH混合擴頻；數字調制；掃頻干擾；跟蹤干擾；Simulink仿真

中圖分類號：TN91文獻標識碼：A文章編號：1005-3824(2014)04-0006-03

0引言

數字調制是現代通信系統中一個極其重要的組成部分，采用什么樣的調制方式將直接影響到通信系統的性能[1]。本文選取了在跳擴頻通信電臺中常用的、具有代表性的幾種調制方式，如BPSK，QPSK，16PSK，2FSK，MSK和GMSK調制方式，分析它們的特點以及在DS/FH超短波通信電臺實際應用中的抗干擾能力，著重研究在相同的仿真環境下采用不同調制方式對DS/FH通信系統抗掃頻干擾[2]和跟蹤干擾[3]性能的影響并進行比較，給出結論。

1幾種數字調制方式

擴跳頻通信系統中主要采用數字調制。基本的二進制數字調制方式有幅移鍵控(2ASK)、頻移鍵控(2FSK)和相移鍵控(2PSK或BPSK)，其中應用最廣泛的是BPSK[4-5]。

在二進制鍵控體制中，每個碼元只能傳輸1bit的信息，為了使每個碼元能夠攜帶更多的信息量，進而提高傳輸效率，又在二進制鍵控體制的基礎上發展出了多進制鍵控體制[6]，例如文章仿真中所用到的正交相移鍵控(4PSK或QPSK)以及十六進制相移鍵控(16PSK)，它們與BPSK相比提高了傳輸的頻帶利用率[7]。

由于2FSK調制在基帶信號變換時會引起載波的相位突變等問題，便發展出MSK(最小頻移鍵控)調制，它是恒包絡信號，功率譜性能好，具有較強的抗噪聲干擾能力，且比2FSK的傳輸帶寬小，廣泛應用于目前的無線移動通信等現代通信技術中[89]。

為了進一步降低傳輸帶寬，又進一步發展出GMSK(高斯滾降最小頻移鍵控)。GMSK是MSK的改進技術，是在基帶碼流進入VCO(壓控振蕩器)之前，先以預調制高斯濾波器進行處理，它具有恒包絡、相位連續的特點。GMSK調制后的信號功率譜主瓣窄，帶外衰減快，對鄰道的干擾小，頻譜效率較高[10-11]。

2仿真模型的建立

基于Simulink的DS/FH混合擴頻通信系統仿真模型如圖1所示。其中，在信道中疊加了掃頻干擾和跟蹤干擾，即圖1中的“saopin”模塊與“genzong”模塊。仿真過程中，既可以對單獨疊加掃頻干擾或者跟蹤干擾的系統模型進行仿真研究，也可以對同時疊加掃頻干擾與跟蹤干擾的系統模型進行仿真研究。

BPSK信息調制的仿真模型對應圖1中的random integer generator及MPSK模塊。random integer generator模塊產生二進制隨機比特序列，并且在如圖2所示的此模塊的參數設置對話框中，由參數sample time的值來決定信息比特的寬度。

QPSK，16PSK，2FSK，MSK和GMSK調制方式在仿真建模中主要由simulink中的modulator以及對應的demodulator模塊來實現，modulator模塊如圖3所示。對不同調制方式仿真時，僅需對圖1中的相應模塊進行替換即可。其中，BPSK，QPSK和16PSK調制模塊皆可由simulink中的MPSK modulator baseband模塊實現，如圖4所示。不同進制的調制方式只需對圖4中Mary numberr的值作相應修改即可。對應的解調模塊的參數與調制模塊的參數一一對應。

3.1仿真條件說明

為便于比較誤碼率，對于跳/擴頻通信系統除調制模塊外，其它模塊均保持不變，即相同的信號源和擴頻序列(同階m序列)、相同的擴頻增益(10倍)和跳速(600跳/s)等，從而保證系統的仿真條件一致。

3.2仿真結果與比較

3.2.1在掃頻干擾環境下的比較

對跳/擴頻系統在不同調制方式下抗掃頻干擾的誤碼率進行比較，其仿真結果如圖5所示。從圖5中可以看出，在相移鍵控中，BPSK調制的誤碼率最低，并且在10 dB附近誤碼率迅速下降為0，接下來依次是QPSK調制、16PSK調制；在頻移鍵控中，2FSK調制的誤碼率要低于MSK調制和GMSK調制，并且MSK調制以及GMSK調制的誤碼率曲線基本重合；另外BPSK調制的誤碼率要低于2FSK調制。

3.2.2在跟蹤干擾環境下的比較

對跳/擴頻系統在不同調制方式下抗跟蹤干擾的誤碼率進行比較，其仿真結果如圖6所示。從圖6中可以看出，在相移鍵控中，BPSK調制的誤碼率最低，接下來依次是QPSK調制、16PSK調制；在頻移鍵控中，2FSK調制的誤碼率要低于MSK調制和GMSK調制，并且MSK調制以及GMSK調制的誤碼率曲線基本重合；BPSK調制的誤碼率要低于2FSK調制。

3.2.3在掃頻干擾和跟蹤干擾環境下的比較

對跳/擴頻系統在不同調制方式下抗掃頻干擾和跟蹤干擾的誤碼率進行比較，其仿真結果如圖7所示。從圖7中可以看出，在相移鍵控中，BPSK調制的誤碼率最低，并且在10 dB附近誤碼率迅速下降為0，接下來依次是QPSK調制、16PSK調制；在頻移鍵控中，2FSK調制的誤碼率要低于MSK調制和GMSK調制，并且MSK調制以及GMSK調制的誤碼率曲線基本重合；另外BPSK調制的誤碼率要低于2FSK調制。 　　4結論

文章介紹了6種不同的數字調制方式特點，并對Simulink中信息調制模塊的參數設置進行了說明，討論了DS/FH混合擴頻系統在不同調制方式的下分別對抗3種干擾情況，即存在掃頻干擾、跟蹤干擾以及2種干擾共存時的抗干擾能力。仿真發現，在其它參數一定的情況下，3種相移鍵控中的BPSK調制抗干擾性能最好，3種頻移鍵控中的2FSK調制抗干擾性能最好，并且BPSK調制下的抗干擾性能要優于2FSK調制；另外單就BPSK而言，在3種干擾環境下，同時加入掃頻干擾與跟蹤干擾時的系統抗干擾性能最好，而對16PSK，MSK以及GMSK調制而言，3種干擾環境下的系統抗干擾性能總體變化不大。

參考文獻：

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[11]姚文華，秦開宇，李志強.軟件無線電中MSK與GMSK信號分析與優化[J].現代電子技術，2009(23)：47-49.

(責任編輯張誠)

總結

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