qpsk調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的matlab實(shí)現(xiàn)

QPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的MATLAB實(shí)現(xiàn) 及性能分析 摘要：QPSK是英文 QuadraturePhaseShiftKeying 的縮略語(yǔ)簡(jiǎn)稱，意為正交 相移鍵控，是一種數(shù)字 調(diào)制方式。四相相移鍵控信號(hào)簡(jiǎn)稱 “QPSK”。在現(xiàn) 代通信系統(tǒng)中，調(diào)制與解調(diào)是必不可少的重要手段。所謂調(diào)制，就是把信號(hào)轉(zhuǎn) 換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程。解調(diào)則是調(diào)制的相反過(guò)程，而從已 調(diào)制信號(hào)中恢復(fù)出原信號(hào)。本課程設(shè)計(jì)主要介紹 通過(guò)進(jìn)行QPSK調(diào)制解調(diào)的基 帶仿真，對(duì)實(shí)現(xiàn)中影響該系統(tǒng)性能的幾個(gè)重要問(wèn)題進(jìn)行了研究。針對(duì)QPSK的特 點(diǎn)，調(diào)制前后發(fā)生的變化，加上噪聲后波形出現(xiàn)的各種變化，通過(guò)星座圖、眼 圖、波形圖等來(lái)觀察。程序設(shè)計(jì)與仿真均采用 MATLAB 集成環(huán)境下的 Simulink 仿真平臺(tái)，最后仿真詳單與理論分析一致。1 引言 本課程設(shè)計(jì)主要是學(xué)會(huì)運(yùn)用 MATLAB 中的 Simulink 來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字基帶信號(hào) 的模擬傳輸。在知道其傳輸原理的情況下，將仿真電路到 Simulink 之中。并且 對(duì)正交振幅調(diào)制、解調(diào)過(guò)程的頻譜和波形的分析，同時(shí)在無(wú)噪聲和有噪聲的進(jìn) 行分析，加入高斯白噪聲，瑞利噪聲，萊斯噪聲分析調(diào)制解調(diào)后的頻譜、波形， 觀察其誤碼率。 1.1課程設(shè)計(jì)的目的 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)我們不僅能加深理解和鞏固理論課上所學(xué)的有關(guān)QPSK調(diào)制與 解調(diào)的基本概念、基本理論和基本方法，而且能鍛煉我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題 的能力；同時(shí)對(duì)我們獨(dú)立工作的習(xí)慣和科學(xué)素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)，為今后參加科學(xué)工 作打下良好的基礎(chǔ)。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái),設(shè)計(jì)一個(gè)QPSK調(diào)制與解調(diào) 系統(tǒng).用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形;用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號(hào)頻 譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測(cè)試模塊測(cè)量誤碼率;最后根據(jù)運(yùn)行結(jié)果和波 形來(lái)分析該系統(tǒng)性能。 1.3課程設(shè)計(jì)的要求 1)熟悉MATLAB環(huán)境下的Simulink仿真平臺(tái)，熟悉QPSK系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)原理， 構(gòu)建QPSK調(diào)制解調(diào)電路圖. 2)用示波器觀察調(diào)制前后的信號(hào)波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號(hào)的頻 譜的變化。并觀察解調(diào)前后頻譜有何變化以加深對(duì)該信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理的理 解。 3)在調(diào)制與解調(diào)電路間加上各種噪聲源，用誤碼測(cè)試模塊測(cè)量誤碼率,并給出 仿真波形，改變信噪比并比較解調(diào)后波形，分析噪聲對(duì)系統(tǒng)造成的影響。 4)在老師的指導(dǎo)下，要求獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。 2 設(shè)計(jì)原理 2.1 MPSK的介紹 MPSK即多進(jìn)制相移鍵控，又稱為多相制。這種鍵控方式是多進(jìn)制鍵控的主 要方式。在M進(jìn)制的相移鍵控信號(hào)，用M個(gè)相位不同的載波分別代表M個(gè)不同 的符號(hào)。如果載波有2 n 個(gè)相位，它可以代表n位二進(jìn)制碼元的的不同組合的碼 組。多進(jìn)制相移鍵控也分為多進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控和多進(jìn)制相對(duì)相移鍵控。 在 MPSK信號(hào)中，載波相位有M種可能取值，q n =2πn/M(n=1,2,…M)。因此 MPSK信號(hào)可表示為 S(t) = cos(ω 0 t+θ n ) = cos (ω 0 t+2πn/M)若載波頻率是基帶信號(hào)速率的整數(shù)倍，則上式可改寫為 S(t)=∑g(t-nT s )cos(ω 0 t+θ n )=cosω 0 tΣg(t-nT s )cosθ n -sinω 0 tΣg(t- nT)sinθ n 式中g(shù)(t)是高度為1、寬度為T s 的矩形脈沖。 式中表明，MPSK信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波的MASK信號(hào)之和。所以， MPSK信號(hào)的帶寬和MASK信號(hào)的帶寬相同。因此，MPSK系統(tǒng)是一種高效率的信 息傳輸方式。但是，當(dāng)M的取值增加時(shí)，載波間的相位差也隨之減少，這就使 它的抗噪聲性能變差。 2.2 8PSK的原理 在八相調(diào)相中，把載波相位的一個(gè)周期0-2π等分成8種相位，已調(diào)波相 鄰相位之差為2π/8=π/4。二進(jìn)制信碼的三比碼組成一個(gè)八進(jìn)制碼元，并與一 個(gè)已調(diào)波的相位對(duì)應(yīng)。所以在調(diào)制時(shí)必須將二進(jìn)制的基帶串行碼流經(jīng)過(guò)串/并變 換，變?yōu)槿忍卮a元，然后進(jìn)行調(diào)相。三比特碼元的組合不同，對(duì)應(yīng)的已調(diào)波 的相位就不同。 8PSK信號(hào)可用正交調(diào)制法產(chǎn)生，方法如圖2.1所示。輸入的二進(jìn)制信息序 列經(jīng)串/并變換后，分為三路并行序列BAC，每一組并行的BAC稱為三比特碼元。 每路的碼元速率是輸入數(shù)據(jù)速率的1/3。A和C送入同相支路的2/4電平變換器， 輸出的電平幅度值為a k ;B和C送入正交支路的2/4電平變換器，輸出的電平幅 度值為b k 。將a k 和b k 這兩個(gè)幅度不同而相互正交的矢量合成后就能得到8PSK 信號(hào)。 在圖2.1中，A用于決定同相支路信號(hào)的極性(A為“1”碼時(shí)，a k 為正； A為“0”碼時(shí)，a k 為負(fù)) 。B用于決定正交支路信號(hào)的極性(B為“1”碼時(shí)， b k 為正；B為“0”碼時(shí)，b k 為負(fù)) 。C則用于確定同相支路和正交支路信號(hào)的幅 度(C為“1”碼時(shí)，|a k |>|b k |；C為“0”碼時(shí)，|a k |

總結(jié)

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