基于MATLAB仿真的8PSK调制系统性能分析与跳频技术应用研究

摘要：随着水声通信技术的快速发展，传统的水声通信方法面临着信号衰减和带宽受限等挑战。为了提高水声通信系统的可靠性和抗干扰能力，本研究提出了一种基于频率跳变的8PSK调制方案。该方案结合了频率跳变（FH）和8PSK（8相移键控）调制技术，旨在实现高效且鲁棒的水声数据传输。

作者：Bob(自研改进)

环境配置

开发工具：Matlab R2020b、R2025b
操作系统：Windows 11

硬件配置

表1 惠普(HP)暗影精灵10台式整机配置

该系统硬件配置如上，如果您的电脑配置低于下述规格，运行速度可能会与本系统的存在差异，请注意。

项目概述

水声通信在深海探测、海洋监测和水下军事通信中具有重要意义，但其性能常受多路径衰落、噪声干扰及带宽受限等因素影响。为提高水声链路的可靠性与传输效率，本文提出一种结合频率跳变（FH）技术与8PSK调制的水声通信方案，通过频率多样性与高效相位调制提高系统抗干扰能力和频谱利用率。

基于水声信道特性分析，本文构建了包含数据编码、8PSK调制、跳频机制、同步头设计、噪声模型及相干解调的完整仿真系统。仿真结果显示：与传统QPSK方案相比，所提出的方法在低信噪比条件下具有更低的误码率（BER）和更强的抗多径能力。同时，优化的同步结构与跳频序列有效提升了帧同步精度与系统鲁棒性。

本研究证明了FH-8PSK方案在水声信道中的可行性与优势，为高可靠水声通信系统的设计提供了参考

图1 系统整体流程图

运行展示

运行HF_MPSK_Simulation.m

图2 8PSK 调制后的实部发射信号时域波形

图3 8PSK 解调后的星座图

图4 系统比特率与误码率输出结果

运行HF_MPSK_sync_Simulation.m

图5 跳频水声通信信号的时频谱图

图6 FH-QPSK 水声通信系统解调后的星座图

图7 FH-QPSK 系统比特率与误码率（BER）仿真结果

运行M_4_or_8PSK_Simulation.m

图8 8PSK 调制后的实部波形

图9 8PSK 解调后的星座图

图10 系统比特率与误码率（BER）结果