qpsk調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的matlab實現(xiàn)

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1、QPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的MATLAB實現(xiàn)及性能分析摘要：QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的縮略語簡稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。四相相移鍵控信號簡稱“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，就是把信號轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過程。解調(diào)則是調(diào)制的相反過程，而從已調(diào)制信號中恢復(fù)出原信號。本課程設(shè)計主要介紹通過進行QPSK調(diào)制解調(diào)的基帶仿真，對實現(xiàn)中影響該系統(tǒng)性能的幾個重要問題進行了研究。針對QPSK的特點，調(diào)制前后發(fā)生的變

2、化，加上噪聲后波形出現(xiàn)的各種變化，通過星座圖、眼圖、波形圖等來觀察。程序設(shè)計與仿真均采用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺，最后仿真詳單與理論分析一致。1引言本課程設(shè)計主要是學(xué)會運用MATLAB中的Simulink來實現(xiàn)數(shù)字基帶信號的模擬傳輸。在知道其傳輸原理的情況下，將仿真電路到Simulink之中。并且對正交振幅調(diào)制、解調(diào)過程的頻譜和波形的分析，同時在無噪聲和有噪聲的進行分析，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)計的目的通過本課程的學(xué)習(xí)

3、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題和解決問題的能力；同時對我們獨立工作的習(xí)慣和科學(xué)素質(zhì)進行培養(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)計的內(nèi)容利用MATLAB集成環(huán)境下的Simulink仿真平臺,設(shè)計一個QPSK調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng).用示波器觀察調(diào)制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號頻譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據(jù)運行結(jié)果和波形來分析該系統(tǒng)性能。1.3課程設(shè)計的要求1）熟悉MATLA

4、B環(huán)境下的Simulink仿真平臺，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)制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調(diào)制前后信號的頻譜的變化。并觀察解調(diào)前后頻譜有何變化以加深對該信號調(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，用誤碼測試模塊測量誤碼率,并給出仿真波形，改變信噪比并比較解調(diào)后波形，分析噪聲對系統(tǒng)造成的影響。4）在老師的指導(dǎo)下，要求獨立完成課程設(shè)計的全部內(nèi)容。2設(shè)計原理2.1MPSK的介紹MPSK即多進制相移鍵控，又稱為多相制。這種鍵控方式是多進

5、制鍵控的主要方式。在M進制的相移鍵控信號，用M個相位不同的載波分別代表M個不同的符號。如果載波有2n個相位，它可以代表n位二進制碼元的的不同組合的碼組。多進制相移鍵控也分為多進制絕對相移鍵控和多進制相對相移鍵控。在MPSK信號中，載波相位有M種可能取值，qn=2πn/M(n=1,2,…M)。因此MPSK信號可表示為S(t)=cos(ω0t+θn)=cos(ω0t+2πn/M)若載波頻率是基帶信號速率的整數(shù)倍，則上式可改寫為S(t)=∑g(t-nTs)cos(ω0t+θn)=cosω0tΣg(t-nTs)c

6、osθn-sinω0tΣg(t-nT)sinθn式中g(shù)(t)是高度為1、寬度為Ts的矩形脈沖。式中表明，MPSK信號可等效為兩個正交載波的MASK信號之和。所以，MPSK信號的帶寬和MASK信號的帶寬相同。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，載波間的相位差也隨之減少，這就使它的抗噪聲性能變差。2.28PSK的原理在八相調(diào)相中，把載波相位的一個周期0-2π等分成8種相位，已調(diào)波相鄰相位之差為2π/8=π/4。二進制信碼的三比碼組成一個八進制碼元，并與一個已調(diào)波的相位對應(yīng)。所

7、以在調(diào)制時必須將二進制的基帶串行碼流經(jīng)過串/并變換，變?yōu)槿忍卮a元，然后進行調(diào)相。三比特碼元的組合不同，對應(yīng)的已調(diào)波的相位就不同。8PSK信號可用正交調(diào)制法產(chǎn)生，方法如圖2.1所示。輸入的二進制信息序列經(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ak;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bk。將ak和bk這兩個幅度不同而相互正交的矢量合成后就能得到8PSK信號。在

8、圖2.1中，A用于決定同相支路信號的極性（A為“1”碼時，ak為正；A為“0”碼時，ak為負）。B用于決定正交支路信號的極性（B為“1”碼時，bk為正；B為“0”碼時，bk為負）。C則用于確定同相支路和正交支路信號的幅度（C為“1”碼時，

9、ak

10、>

11、bk

12、；C為“0”碼時，

13、ak

14、<

15、bk

16、）。串/并變換2/4電平變換2/4電平變換倒相移相π/2∑二進制信息序列ACBQ（t）I(t)cosω0tsinω0takbk8PSK圖2