《在matlab上的的QPSK调制与解调仿真》由会员分享，可在线阅读，更多相关《在matlab上的的QPSK调制与解调仿真（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、QPSK的调制与解调电路的MATLAB实现摘要本课程设计主要讨论了 QPSK 的调制解调原理，分析了它们的调制解调实现过程 的程序设计。在课程设计中，系统开发平台为 Windows 2000，程序运行平台为 MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台。用Simulink构建QPSK调制与解调 电路仿真模型，得到调制、解调信号，绘制调制前后频谱图，分析QPSK在各种 噪声信道中的性能。程序运行初步实现了 QPSK的调制解调，其所得结果基本与 理论结果一致。关键词 Simulink；调制解调；QPSK；目录1.前言11.1QPSK系统的应用背景简介11.2 QPSK实验仿真的意义11.3 实
2、验平台和实验内容 21. 3. 1实验平台21. 3. 2实验内容22 系统实现框图和分析32.1、QPSK调制部分32.2、QPSK解调部分43 实验结果及分析 63.1、理想信道下的仿真63.2、高斯信道下的仿真73.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真84 致谢 9参考文献 10附录 1 11.前言1.1QPSK系统的应用背景简介QPSK 是英文 Quadrature Phase Shift Keying 的缩略语简称，意为正交相移 键控，是一种数字调制方式。在 19 世纪 80 年代初期,人们选用恒定包络数字调 制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没
3、有 线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19 世纪 80 年代中期以 后，四相绝对移相键控(QPSK )技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率 高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动 通信及有线电视系统之中。12 QPSK实验仿真的意义通过完成设计内容，复习QPSK调制解调的基本原理，同时也要复习通信系 统的主要组成部分，了解调制解调方式中最基础的方法。了解QPSK的实现方法及 数学原理。并对“通信”这个概念有个整体的理解，学习数字调制中误码率测试 的标准及计算方法。同时还要复习随机信号中时域用自相关函数，频域用功率谱 密度来描述平稳随机过程
4、的特性等基础知识，来理解高斯信道中噪声的表示方 法，以便在编程中使用。理解QPSK调制解调的基本原理，并使用MATLAB编程实现QPSK信号在高斯信道 和瑞利衰落信道下传输，以及该方式的误码率测试。复习MATLAB编程的基础知识 和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项，并锻炼自己的编程能 力，通过编程完成QPSK调制解调系统的仿真，以及误码率测试，并得出响应波形。 在完成要求任务的条件下，尝试优化程序。通过本次实验，除了和队友培养了默契学到了知识之外，还可以将次实验作 为一种推广，让更多的学生来深入一层的了解QPSK以至其他调制方式的原理和实 现方法。可以方便学生进行测试和对比
5、。足不出户便可以做实验。1.3 实验平台和实验内容1.3.1 实验平台本实验是基于Mat lab的软件仿真，只需PC机上安装MATLAB 6.0或者以上 版本即可。（本实验附带基于 Matlab Simulink （模块化）仿真，如需使用必须安装 simulink 模块）1.3.2 实验内容1.构建一个理想信道基本QPSK仿真系统，要求仿真结果有a. 基带输入波形及其功率谱b. QPSK信号及其功率谱c. QPSK信号星座图2构建一个在AWGN （高斯白噪声）信道条件下的QPSK仿真系统，要求仿真 结果有a. QPSK信号及其功率谱b. QPSK信号星座图c. 高斯白噪声信道条件下的误码性能以
6、及高斯白噪声的理论曲线，要求所有 误码性能曲线在同一坐标比例下绘制3验可选做扩展内容要求：构建一个先经过Rayleigh （瑞利衰落信道），再通过AWGN （高斯白噪声）信 道条件下的条件下的QPSK仿真系统，要求仿真结果有a. QPSK信号及其功率谱b. 通过瑞利衰落信道之前和之后的信号星座图，前后进行比较c. 在瑞利衰落信道和在高斯白噪声条件下的误码性能曲线，并和二.2.c中 所要求的误码性能曲线在同一坐标比例下绘制2系统实现框图和分析2.1、QPSK 调制部分原理框图如图 1 所示0 2（t）=：? T sin（2 兀 fct） 1（t）=：?T cos fct）图2-1原理分析：基本原
7、理及系统结构QPSK与二进制PSK 样，传输信号包含的信息都存在于相位中。的别的载波 相位取四个等间隔值之一，如口/4, 3门/4,5门/4，和7门/4。相应的，可将发射 信号定义为Tcos2 兀 ft + (2- 1)兀 / 4 OWtWT0。，其他其中，i = l, 2, 2, 4； E为发射信号的每个符号的能量，T为符号持续时间，载 波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01， 11。下面介绍QPSK信号的产生和检测。如果a为典型的QPSK发射机框图。输入的二 进制数据序列首先被不归
8、零(NRZ)电平编码转换器转换为极性形式，即负号1 和0分别用7Eb和一 qEb表示。接着，该二进制波形被分接器分成两个分别由输 入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形，这两个二进制波形分别用 al (t),和a2 (t)表示。容易注意到，在任何一信号时间间隔内al (t),和 a2 (t)的幅度恰好分别等于Sil和Si2，即由发送的二位组决定。这两个二进 制波形al (t)，和a2 (t)被用来调制一对正交载波或者说正交基本函数： 1(t)= “T cos(2兀 fct)， 2 (t) = gT sin(2兀 f(t)。这样就得到一对二进制 PSK 信号。 1(t)和 2(t)的正交
9、性使这两个信号可以被独立地检测。最后，将 这两个二进制PSK信号相加，从而得期望的QPSK。22、QPSK解调部分原理框图如图2所示： 1 (t)同相信道门限=0接收 信号X (t) 2( t)正交信道 门限= 0图 2-2原理分析：QPSK 接收机由一对共输入地相关器组成。这两个相关器分别提供本地产生地 相干参考信号e i （t）和e2（t）相关器接收信号x（七），相关器输出地xi和 X2被用来与门限值0进行比较。如果xl0,则判决同相信道地输出为符号1；如 果x110 111110123456Eh/No-1图3-3实验结果分析：由图5可以得到瑞利衰落信道前后的星座图，调制信号的曲线图及其功
10、率谱 密度。最后显示的是高斯信道和瑞利衰落信道的误码率对比。由图可知瑞利衰落 信道下的误码率比高斯信道下的误码率高。至此，仿真实验就全部完成。4 致谢感谢指导老师赵老师对我们的指导，帮我们解决了不少的问题。也感谢队友之间的相互合作。希望以后再接再厉，努力学习。参考文献1 曹志刚，钱亚生.QPSK及其解调.北京：清华大学出版社，19922 黄正.BPSK, QPSK及其解调.电光系统，2003, 103 (1):43-47黄文梅，熊桂林，杨勇信号分析与处理一MATLAB语言及应用长沙：国 防科技大学出版社， 20004邓华.MATLAB通信仿真及应用实例详解：北京:人民邮电出版社，2003 李贺
11、冰.Simulink通信仿真教程北京：国防工业出版社，2006. 5附录% 调相法 clear all close allt=-1:0.01:7-0.01; tt=length(t);x1=ones(1,800);for i=1:ttif (t(i)=-1 & t(i)=5& t(i)=0 & t1(i)=4& t1(i)=8); x2(i)=1;else x2(i)=-1;endendf=0:0.1:1; xrc=0.5+0.5*cos(pi*f);y1=conv(x1,xrc)/5.5;y2=conv(x2,xrc)/5.5;n0=randn(size(t2);f1=1; i=x1.*co
