qpsk調制與解調系統的matlab實現

QPSK調制與解調系統的MATLAB實現 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，是一種數字 調制方式。四相相移鍵控信號簡稱 “QPSK”。在現 代通信系統中，調制與解調是必不可少的重要手段。所謂調制，就是把信號轉 換成適合在信道中傳輸的形式的一種過程。解調則是調制的相反過程，而從已 調制信號中恢復出原信號。本課程設計主要介紹 通過進行QPSK調制解調的基 帶仿真，對實現中影響該系統性能的幾個重要問題進行了研究。針對QPSK的特 點，調制前后發生的變化，加上噪聲后波形出現的各種變化，通過星座圖、眼 圖、波形圖等來觀察。程序設計與仿真均采用 MATLAB 集成環境下的 Simulink 仿真平臺，最后仿真詳單與理論分析一致。1 引言 本課程設計主要是學會運用 MATLAB 中的 Simulink 來實現數字基帶信號 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 對正交振幅調制、解調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，萊斯噪聲分析調制解調后的頻譜、波形， 觀察其誤碼率。 1.1課程設計的目的 通過本課程的學習我們不僅能加深理解和鞏固理論課上所學的有關QPSK調制與 解調的基本概念、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慣和科學素質進行培養，為今后參加科學工 作打下良好的基礎。1.2課程設計的內容 利用MATLAB集成環境下的Simulink仿真平臺,設計一個QPSK調制與解調 系統.用示波器觀察調制前后的信號波形;用頻譜分析模塊觀察調制前后信號頻 譜的變化;加上各種噪聲源,用誤碼測試模塊測量誤碼率;最后根據運行結果和波 形來分析該系統性能。 1.3課程設計的要求 1)熟悉MATLAB環境下的Simulink仿真平臺，熟悉QPSK系統的調制解調原理， 構建QPSK調制解調電路圖. 2)用示波器觀察調制前后的信號波形，用頻譜分析模塊觀察調制前后信號的頻 譜的變化。并觀察解調前后頻譜有何變化以加深對該信號調制解調原理的理 解。 3)在調制與解調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后波形，分析噪聲對系統造成的影響。 4)在老師的指導下，要求獨立完成課程設計的全部內容。 2 設計原理 2.1 MPSK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2 n 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，q n =2πn/M(n=1,2,…M)。因此 MPSK信號可表示為 S(t) = cos(ω 0 t+θ n ) = cos (ω 0 t+2πn/M)若載波頻率是基帶信號速率的整數倍，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(t)是高度為1、寬度為T s 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系統是一種高效率的信 息傳輸方式。但是，當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。 2.2 8PSK的原理 在八相調相中，把載波相位的一個周期0-2π等分成8種相位，已調波相 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 個已調波的相位對應。所以在調制時必須將二進制的基帶串行碼流經過串/并變 換，變為三比特碼元，然后進行調相。三比特碼元的組合不同，對應的已調波 的相位就不同。 8PSK信號可用正交調制法產生，方法如圖2.1所示。輸入的二進制信息序 列經串/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據速率的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 這兩個幅度不同而相互正交的矢量合成后就能得到8PSK 信號。 在圖2.1中，A用于決定同相支路信號的極性(A為“1”碼時，a k 為正； A為“0”碼時，a k 為負) 。B用于決定正交支路信號的極性(B為“1”碼時， b k 為正；B為“0”碼時，b k 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，|a k |>|b k |；C為“0”碼時，|a k |

總結

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