在matlab上的的QPSK调制与解调仿真概要

利用 MA TLAB实现 QPSK调制及解调 QPSKQPSK的调制与解调电路的的调制与解调电路的 MATLABMATLAB实现实现 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 ； 利用 MA TLAB实现 QPSK调制及解调 目录 1.前言. 1 1.1QPSK 系统的应用背景简介. 1 1.2 QPSK 实验仿真的意义 . 1 1.3 实验平台和实验内容 2 1.3.1 实验平台. . 2 1.3.2 实验内容. . 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 实验结果及分析 . 6 3.1、理想信道下的仿真. 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 利用 MA TLAB实现 QPSK调制及解调 1.1. 前言前言 1.1QPSK1.1QPSK系统的应用背景简介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。 1.2 QPSK1.2 QPSK 实验仿真的意义实验仿真的意义 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。足不出户便可以做实验。 1 利用 MA TLAB实现 QPSK调制及解调 1.31.3 实验平台和实验内容实验平台和实验内容 1.3.11.3.1 实验平台实验平台 本实验是基于 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） 1.3.21.3.2 实验内容实验内容 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 利用 MA TLAB实现 QPSK调制及解调 2 2 系统实现框图和分析系统实现框图和分析 2.12.1 、、QPSKQPSK调制部分调制部分 原理框图如图 1 所示 1（t ）＝ 2 cos(2 f ct) T 二进制 数据序列 极性 NRZ 电平编码器 分离 器 QPSK 信号（st ） 2（t ）＝ 2 T sin(2 f ct) 图 2-1 原理分析： 基本原理及系统结构 QPSK 与二进制 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，可将发射 信号定义为 Si（t）＝ 0。 ，其他 其中，i＝1，2，2，4；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 3 2 E /t cos[2ft(2 i1)/4] 0≤t≤T 利用 MA TLAB实现 QPSK调制及解调 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E b 和－E b 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。容易注意到，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，即由发送的二位组决定。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 c os ( 2f ) ct ， 2（t）＝ 2 s i n( 2f )这样就得到一对二进制 PSK ct 。 TT 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。最后，将 这两个二进制 PSK 信号相加，从而得期望的 QPSK。 2.22.2、、QPSKQPSK解调部分解调部分 原理框图如图 2 所示： 1（t ） 同相信道 门限＝0 低通 filrer判决门限 接收 信 号 x（t ） 复接器 发送二进 制