在matlab上的的QPSK调制与解调仿真

QPSK的调制及解调电路的MATLAB实现 摘 要 本课程设计主要探讨了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调制及解调电路仿真模型，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，其所得结果基本及理论结果一样。 关键词 Simulink；调制解调；QPSK； 目 录 1.前言1 1.1QPSK系统的应用背景简介1 1.2 QPSK试验仿真的意义1 1.3 试验平台和试验内容2 1.3.1试验平台2 1.3.2试验内容2 2系统实现框图和分析3 2.1、QPSK调制部分3 2.2、QPSK解调部分4 3试验结果及分析6 3.1、志向信道下的仿真6 3.2、高斯信道下的仿真7 3.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真8 4致谢9 参考文献10 附录11 第 20 页 1.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年头初期,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年头中期以后,四相肯定移相键控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。 1.2 QPSK试验仿真的意义 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的特性等基础学问，来理解高斯信道中噪声的表示方法，以便在编程中运用。 理解QPSK调制解调的基本原理，并运用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编程的基础学问和编程的常用算法以及运用MATLAB仿真系统的留意事项，并熬炼自己的编程实力，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。 通过本次试验，除了和队友培育了默契学到了学问之外，还可以将次试验作为一种推广，让更多的学生来深化一层的了解QPSK以至其他调制方式的原理和实现方法。可以便利学生进行测试和对比。足不出户便可以做试验。 1.3 试验平台和试验内容 1.3.1试验平台 本试验是基于Matlab的软件仿真，只需PC机上安装MATLAB 6.0或者以上版本即可。 （本试验附带基于Matlab Simulink （模块化）仿真，如需运用必需安装simulink 模块） 1.3.2试验内容 1.构建一个志向信道基本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及高斯白噪声的理论曲线，要求全部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 1（t）＝ QPSK 信号s（t） 二进制 数据序列 极性NRZ 电平编码器 分别器 2（t）＝ 图2-1 原理分析 基本原理及系统结构 QPSK及二进制PSK一样，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л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相应的，可将放射信号定义为 0≤t≤T Si（t） ＝ 0。， 其他 其中，i＝1，2，2，4；E为放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。假如a为典型的QPSK放射机框图。输入的二进制数据序列首先被不归零（NRZ）电平编码转换器转换为极性形式，即负号1和0分别用和－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a1（t），和a2（t）表示。简单留意到，在任何一信号时间间隔内a1（t），和a2（t）的幅度恰好分别等于Si1和 Si2，即由发送的二位组确定。这两个二进制波形a1（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）＝，2（t）＝。这样就得到一对二进制PSK信号。1（t）和2（t）的正交性使这两个信号可以被独立地检测。最终，将这两个二进制PSK信号相加，从而得期望的QPSK。 2.2、QPSK解调部分 原理框图如图2所示 1（t） 同信任道 门限＝0 发送二进制序列的估计 判决门限 低通filrer 判决门限 复接器 接收信 号 x（t） 低通filrer 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。这两个相关器分别供应本地产生地相干参考信号1（t）和2（t）。相关器接收信号x（t），相关器输出地x1和x2被用来及门限值0进行比较。假如x10,则判决同信任道地输出为符号1；假如x10 ,则判决同信任道的输出为符号0。；类似地。假如正交通道也是如此判决输出。最终同信任道和正交信道输出这两个二进制数据序列被复加器合并，重新得到原始的二进制序列。在AWGN信道中，判决结果具有最小的负号差错概率。 3试验结果及分析 依据图1