SIMULINK的QPSK传输系统仿真Newdocx.docx

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SIMULINK的QPSK传输系统仿真

一设计内容

用matlab的.m文件或simulink设计一个QPSK调制解调传输系统。

包括01码的产生，NRZ编码，串并变换，QPSK调制解调，高斯信道，低通滤波器，判决器，并串变换。

二QPSK系统描述

QPSK信号的产生与得到可以分为调制和解调两个部分。

QPSK信号的产生方法有两种：

第一种是用相乘电路，第二种是选择法。

这里我们采用第一种方法产生QPSK信号，输入的基带信号被“串/并变换”电路变成两路码元a和b，再分别和正交载波相乘。

a（0）、a

（1）和b（0）、b

（1）码元分别表示二进制“0”、“1”，这两路信号在相加电路中相加后得到输出矢量s（t）。

QPSK的解调原理，由于QPSK信号可以看作是两个正交2PSK信号的叠加，所以用两路正交的相干载波去解调，可以很容易地分离这两路正交的2PSK信号。

相干解调后的并行码元a和b，经过并/串变换后，成为串行数据输出。

QPSK的基本传输模型如下图所示：

图1QPSK信号传输模型

三系统分析与设计

1、QPSK调制原理

在QPSK调制中，QPSK信号可以看作两个载波正交的2PSK调制器构成。

串/并转变器将输入的二进制序列分为速率减半的两个双极性序列，然后分别对sin（ωct）和cos（ωct）调制，相加后得到QPSK调制信号。

QPSK同相支路和正交支路可分别采用相干解调方式解调，得到I（t）和Q（t）。

经抽样判决和并/串转换器，将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据。

QPSK调制框图如图2所示。

图2QPSK调制框图

2、QPSK解调原理

在QPSK解调中，正交支路和同相支路分别设置两个相关器（或匹配滤波器），得到I（t）和Q（t），经电平判决和并/串变换后即可恢复原始信息。

图3QPSK相干解调框图

从发射机发射的已调信号经过传输媒介传播到接收端，接收机接收到的已调信号为:

SQPSK（t）=I（t）cos（ωct）+Q（t）sin（ωct）

I（t）、Q（t）分别为同相和正交支路，ωc为载波频率，那么相干解调后，同相支路相乘可得：

Ii（t）=SQPSK（t）cos（ωct）

=[I（t）cos（ωct）+Q（t）sin（ωct）]cos（ωct）

=I（t）cos2（ωct）+

=

正交支路相乘可得：

Qq（t）=SQPSK（t）sin（ωct）

=[I（t）cos（ωct）+Q（t）sin（ωct）]sin（ωct）

=I（t）sin（ωct）*cos（ωct）+Q（t）sin2（ωct）

=

经低通滤波器可得：

Ii（t）=

Qq（t）=

四各功能模块主要界面

1、信源的产生

在搭建QPSK调制解调系统中直接使用贝努力信号发生器产生01比特序列，每

两比特代表一个符号。

伯努利随机生成二进制Generator模块使用伯努利分布的二进制数字。

产生参数为p的伯努利分布。

伯努利分布均值为1–p，方差为p（1–P）。

一个零概率参数指定p，可以是任何0和1之间的实数。

图4BernoulliBinaryGenerator

图5BernoulliBinaryGenerator模块参数设置

2、串/并转换器

图6串并转换器

此模块组是实现将一路串信号按照奇数位输出，按照偶数位输出另一路信号，即所谓的串/并转换器。

图7Buffer模块参数设置

图8UnipolartoBipolarConverter模块参数设置

图9MultiportSelector模块参数设置

3、正弦相干载波发生器

图10正弦相干载波发生器

图11SineWave模块参数设置

4、QPSK调制部分

图12Simulink——QPSK调制部分

5、

AWGN信道部分

图13Simulink——AWGN信道部分

图14AWGN模块参数设置

6、QPSK解调部分

图15QPSK解调部分

解调部分参数设置如下：

图16DigitalFilterDesign模块参数设置

图17PulseGenerator参数设置

图18SampleandHold模块参数设置

图19Switch参数设置

7、

QPSK传输系统总图

图20Simulink总连线图

五Simulink仿真结果图

1、BernoulliBinaryGenerator信源发送的波形图

图20输入A（t）数字信号序列

2、对于基带数字信号有串并电路分别为AI（t）,AQ（t）两个并行序列

图22A（t）经过串并转换、双极性变换的序列AI（t）,AQ（t）

3、相干载波的波形

图230相位的正弦载波信号sin（ωct），π相位正弦载波信号-cos（ωct）

4、经过双极性转换的一路信号与相位为0的正弦载波相乘，另一路与相位为π

的正弦载波相乘，相乘后的波形如图。

图24AI（t）经载波相干后的信号,AQ（t）经载波相干后的信号

5、调制后的波形

图25A（t）经调制后的QPSK信号AQPSK（t）

6、QPSK信号加两路正弦载波进行相干解调，解调后的信号AI（t），AQ（t）的波形

图260相位载波相干后信号AI（t），π相位载波相干后信号AQ（t）

7、两路双极性信号AI（t）、AQ（t）通过低通滤波器滤除噪声

图27双极性AI（t）、AQ（t）滤除噪声后波形

8、整形后AI（t）、AQ（t）的两路波形

图28双极性AI（t）、AQ（t）整形后波形

9、利用sign函数进行归一化调整幅值

图29双极性AI（t）、AQ（t）归一化幅值后波形

10、通过switch元件将两路信号判断出是否为信号源发出的波形

图30AI（t）、AQ（t）中选取的波形图

11、通过sum将信号的两路信号，转换成一路二进制双极性信号，即此时的信号为QPSK信号解调后的信号。

图31双极性信号的解调信号

12、转换成一路二进制单极性信号，即为QPSK信号解调后AQPSK（t）

图32解调信号AQPSK（t）

13、QPSK发送信号与接收解调信号比较

图33发送信号A（t）与解调后信号AQPSK（t）

14、调制后的信号A（t）的功率谱

图34A（t）信号功率谱

15、解调后的信号功率谱

图35解调后的信号AQPSK（t）功率谱

16、滤波器频谱

图36低通滤波器频谱

+

17、系统差错率计算模块

图37系统差错率显示器

18、QPSK信号星座图

图38QPSK信号星座图

六总结

此课程设计让我深刻的理解到数字信号——QPSK的调制以及解调过程，熟悉了Matlab编程以及Simulink仿真的实际应用，对于之前一直模糊的Matlab软件的使用有改善。

利用Matlab中Simulink中的LibraryBrowser提供的元器件来构造图形实现QPSK的系统设计，并输出误码率，信道中的噪声为高斯白噪声。

系统设计及仿真的内容是QPSK传输系统设计，对QPSK的调制部分以及解调部分的原理图有了很深刻的印象，弄清楚了QPSK的工作原理，和二进制的数字调制相比，多进制数字调制的频谱利用率更高。

本次系统设计，我收获颇丰，不仅能更加的理解通信系统的原理，更加的明白了利用软件进行系统设计仿真，增强了自己的动手能力、思维能力。

在实验过程中，一开始输出的波形都不正确，经过排查，最终找出了连线图错误之处，并予以改正。

在连线中体会到QPSK传输系统的原理，印象深刻，连图的原理还是要根据QPSK的基本调制解调来实现，这样出的波形较为准确。