课程设计论文基于MATLAB的DQPSK基带调制解调系统瑞利信道.docx
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课程设计论文基于MATLAB的DQPSK基带调制解调系统瑞利信道
课程设计（论文）-基于MATLAB的DQPSK_基带调制解调系统（瑞利信道）
一、课程设计的主要内容和基本要求
1（主要内容:
通过本课程设计巩固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。
学习使用MATLAB编程,实现DQPSK基带信号调制解调系统的仿真。
2.基本要求:
构建一个在瑞利信道条件下的DQPSK仿真系统,观察记录各部分波形，功率谱、眼图、星座图
课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏二、课程设计图纸内容及张数
由于本设计没有特殊要求的图纸，为方便介绍在文中插入多图。
三、课程设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标MATLAB
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课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏四、主要参考资料
[1]庞沁华续大我杨鸿文《通信原理》[M].北京邮电大学出版社2008[2]樊昌信.通信原理[M].北京:
国防工业出版社,2003.
[3]郭文彬桑林.《通信原理—基于Matlab的计算机仿真》[M]北京邮电大学出版社2006
一（课程设计目的:
1.通过本课程设计巩固并扩展通信课程的基本概念、基本理论、分析方法和实现方法。
2.复习DQPSK调制解调的基本原理，同时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DQPSK的实现方法及数学原理。
编程的基础知识和编程的常用算法以及使用3.通过本课程设计巩固MATLAB
MATLAB仿真系统的注意事项。
学习使用MATLAB编程,实现DQPSK信号在瑞利信道下传输。
二（课程设计原理:
1.调制原理
多进制数字相位调制又称多相制，它利用载波的多种不同相位或相位差来表征数字信息的调制方式。
QPSK信号的相干解调中，同样需要使用平方环法或是科斯塔斯环法提取相干载波，这两种方法因为存在相位模糊问题，在相干解调时会造成误码，因此可以模仿DPSK调制方法，先对基带信号进行差分编码再进行QPSK调制，这种调制方法称为DQPSK。
DQPSK（四相相对移相调制）信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。
若以前一双比特码元相位作为参考，Δφn为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，相对码变换的逻辑关系如表一所示。
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表一DQPSK编码与载波相位变化关系
本课程设计采用A方式。
DQPSK信号的调制框图如下图所示:
DQPSK信号的调制框图
图中，串/并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行序列Cn,dn。
差分编码的作用是将绝对码变换为相对码。
编码的规则是:
（均采用模二加法）当e+f=0，n-1n-1e+C=ef+d=f当e+f=1，f+C=ee+d=f在进行形成双极性不归零脉冲;;;。
n-1nnn-1nnn-1n-1n-1nnn-1nn
序列之后，上下支路分别与coswt和-sinwt相乘，相加以后形成DQPSK信号。
相位与码元对应关系如下图:
DQPSK相位差与双比特码元对应关系DQPSK相位差与双比特码元对应关系,3,,0,,22
01100110cc
00110011dd
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DQPSK相位与双比特码元对应关系DQPSK相位与双比特码元对应关系
3,5,7,,4444
01100110ee
00110011ff
2解调原理
DQPSK信号的解调通常采用码反变换加相干解调法。
DQPSK信号可以看作两个载波正交2DPSK信号的合成，因此对DQPSK信号的解调可以采用与2DPSK信号类似的解调方法进行解调。
解调原理如下图所示，它可以看成是由信号解调器和码反变换器组成，同相支路和正交支路采用相干解调方式解调，经抽样判决，码元形成，差分解码和并/串变换器，将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据，如此即可完成DQPSK信号的解调。
DQPSK信号的解调框图
三.课程设计步骤
图三为基于MATLAB/SIMULINK的DQPSK通信系统仿真模型
1.利用matlab的randn及sign函数产生一个随机序列（1或者0）;
2.利用for循环,将随机序列分成两个并行序列;
3.利用for循环和xor函数进行差分编码;
4.进行电平映射0映射为+1;1映射为-1（为了符合设计原理）;利用conv函数将其形成双极性不归零脉冲序列
5.上下支路分别与coswt和-sinwt相乘，相乘后相加即可得到DQPSK;6（信号通过瑞利信道并且加入高斯白噪声的干扰
7.将接受端的信号分别与coswt,和-sinwt相乘，并让其通过低通滤波器LPF;8.在每个码元的中间利用sign函数进行抽样判决，并将其转换成对应的码。
9.对其进行解码和并串转换即可得到输出码元。
（调制的逆过程）
四（实验程序:
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clearall;
clc;
closeall;
M=4;fc=10;%载波频率
N_sample=32;%基带码元抽样点数
N=200;%码元数
Ts=1;%码元宽度
A=1;%载波幅度
dt=Ts/fc/N_sample;%抽样时间间隔
t=0:
dt:
N*Ts-dt;%时间向量
%产生信源
d=sign（randn（1,N））;d1=（d+1）/2;
d=d*（-1）;
dd1=sigexpand（d1,fc*N_sample）;
gt1=ones（1,fc*N_sample）;dm=conv（dd1,gt1）;
figure
（1）;
subplot（5,2,1）;
plot（t,dm（1:
length（t）））;axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度（v）'）;
title（'输入码元时域波形图'）;
grid;
[f,dmf]=T2F（t,dm（1:
length（t）））;
figure
（1）;
subplot（5,2,2）;
plot（f,10*log10（abs（dmf）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-40,40]）;xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'输入码元功率谱图'）;
grid;
%串并转换
s1=[];
s2=[];
m=1;
k=1;
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N
ifmod（i,2）==1
s1（m）=d1（i）;
m=m+1;
else
s2（k）=d1（i）;
k=k+1;
end
end
gt2=ones（1,2*fc*N_sample）;ss1=sigexpand（s1,2*fc*N_sample）;
sss1=conv（ss1,gt2）;
ss2=sigexpand（s2,2*fc*N_sample）;
sss2=conv（ss2,gt2）;
figure
（1）;
subplot（5,2,3）;
plot（t,sss1（1:
length（t）））;axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度（v）'）;
title（'串并转换上支路码元时域波形图'）;
grid;
figure
（1）;
subplot（5,2,4）;
plot（t,sss2（1:
length（t）））;axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度（v）'）;
title（'串并转换下支路码元时域波形图'）;
grid;
%差分编码
f1=[];
f2=[];
c=0
fori=1:
N/2
ifi==1
f1
（1）=s1
（1）;
f2
（1）=s2
（1）;
else
ifxor（f1（i-1）,f2（i-1））==0
f1（i）=xor（f1（i-1）,s1（i））;
f2（i）=xor（f2（i-1）,s2（i））;
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else
f1（i）=xor（f2（i-1）,s1（i））;
f2（i）=xor（f1（i-1）,s2（i））;
end
ifs1（i）==s2（i）;
c=f1（i）;
f1（i）=f2（i）;
f2（i）=c;
end
end
end
gt2=ones（1,2*fc*N_sample）;ff1=sigexpand（f1,2*fc*N_sample）;
fff1=conv（ff1,gt2）;
ff2=sigexpand（f2,2*fc*N_sample）;
fff2=conv（ff2,gt2）;
figure
（1）;
subplot（5,2,5）;
plot（t,fff1（1:
length（t）））;axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度（v）'）;
title（'上支路编码码元时域波形图'）;
grid;
figure
（1）;
subplot（5,2,6）;
plot（t,fff2（1:
length（t）））;axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度（v）'）;
title（'下支路编码码元时域波形图'）;
grid;
%产生双极性不归零码
fori=1:
N/2
iff1（i）==1
f1（i）=-1;
elsef1（i）=1;
end
iff2（i）==1
f2（i）=-1;
elsef2（i）=1;
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end
end
gt2=ones（1,2*fc*N_sample）;ff1=sigexpand（f1,2*fc*N_sample）;
I=conv（ff1,gt2）;
ff2=sigexpand（f2,2*fc*N_sample）;
Q=conv（ff2,gt2）;
figure
（1）;
subplot（5,2,7）;
plot（t,I（1:
length（t）））;
axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'上支路电平映射基带信号时域波形图'）;
grid;
figure
（1）;
subplot（5,2,8）;
plot（t,Q（1:
length（t）））;
axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'下支路电平映射后基带信号时域波形图'）;
grid;
[f2,If]=T2F（t,I（1:
length（t）））;figure
（1）;
subplot（5,2,9）;
plot（f2,10*log10（abs（If）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-40,40]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'上支路基带信号功率谱图'）;
grid;
[f3,Qf]=T2F（t,Q（1:
length（t）））;figure
（1）;
subplot（5,2,10）;
plot（f3,10*log10（abs（Qf）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-40,40]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'下支路基带信号功率谱图'）;
grid;
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课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏%上下支路分别形成I.Q信号
c1=A.*cos（2*pi*fc*t）;
c2=A.*sin（2*pi*fc*t）.*（-1）;s_dqpsk1=I（1:
length（t））.*c1;s_dqpsk2=Q（1:
length（t））.*c2;figure
（2）;
subplot（4,2,1）;
plot（t,s_dqpsk1（1:
length（t）））;axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'上支路频带信号时域波形图'）;
grid;
figure
（2）;
subplot（4,2,2）;
plot（t,s_dqpsk2（1:
length（t）））;axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'下支路频带信号时域波形图'）;
grid;
[f4,s_dqpsk1f]=T2F（t,s_dqpsk1（1:
length（t）））;
figure
（2）;
subplot（4,2,3）;
plot（f4,10*log10（abs（s_dqpsk1f）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-40,40]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'上支路频带信号功率谱图'）;
grid;
[f5,s_dqpsk2f]=T2F（t,s_dqpsk2（1:
length（t）））;
figure
（2）;
subplot（4,2,4）;
plot（f5,10*log10（abs（s_dqpsk2f）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-40,40]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'下支路频带信号功率谱图'）;
grid;
%形成DQPSK信号
s_dqpsk=s_dqpsk1+s_dqpsk2;
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figure
（2）
subplot（4,2,5）;
plot（t,s_dqpsk（1:
length（t）））;axis（[0,10,-3,3]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'已调信号时域波形图'）;
grid;
figure
（2）
[f6,s_dqpskf]=T2F（t,s_dqpsk）;subplot（4,2,6）;
plot（f6,10*log10（abs（s_dqpskf）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-20,20]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'已调信号功率谱图'）;
grid;
chan=rayleighchan（1/1000,1/500/Ts）;
chan.StoreHistory=true;y_dqpsk11=filter（chan,s_dqpsk）;y_dqpsk11=y_dqpsk11.*exp（-1*j*angle（chan.PathGains））;
y_dqpsk=awgn（y_dqpsk11,2）;
figure
（2）
subplot（4,2,7）;
plot（t,y_dqpsk（1:
length（t）））;axis（[0,10,-3,3]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'信号通过信道时域波形图'）;
grid;
figure
（2）
[f7,y_dqpskf]=T2F（t,y_dqpsk）;subplot（4,2,8）;
plot（f7,10*log10（abs（y_dqpskf）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-20,20]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'通过信道信号功率谱图'）;
grid;
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课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏r_dqpsk1=y_dqpsk.*c1;
r_dqpsk2=y_dqpsk.*c2;
figure（4）
subplot（3,2,1）;
plot（t,r_dqpsk1（1:
length（t）））;axis（[0,10,-3,3]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'接收信号上支路时域波形图'）;
figure（4）
subplot（3,2,2）;
plot（t,r_dqpsk2（1:
length（t）））;axis（[0,10,-3,3]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'接收信号下支路时域波形图'）;
%通过低通滤波器
[f8,r_dqpsk1f]=T2F（t,r_dqpsk1）;B1=1;
[t1,r_dqpsk11]=lpf（f8,r_dqpsk1f,B1）;
[f9,r_dqpsk2f]=T2F（t,r_dqpsk2）;B1=1;
[t2,r_dqpsk22]=lpf（f9,r_dqpsk2f,B1）;figure（4）
subplot（3,2,3）;
plot（t,r_dqpsk11（1:
length（t）））;axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'接收信号上支路通过低通滤波时域波形图'）;
figure（4）
subplot（3,2,4）;
plot（t,r_dqpsk22（1:
length（t）））;axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'接收信号下支路通过低通滤波时域波形图'）;
figure（4）
[f10,r_dqpsk11f]=T2F（t,r_dqpsk11）;subplot（3,2,5）;
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axis（[-20,20,-20,5]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'接收信号上支路通过低通滤波功率谱图'）;
grid;
figure（4）
[f11,r_dqpsk22f]=T2F（t,r_dqpsk22）;subplot（3,2,6）;
plot（f11,10*log10（abs（r_dqpsk22f）.^2/（N*Ts）））;
axis（[-20,20,-20,5]）;
xlabel（'频率（Hz）'）;
ylabel（'功率谱密度（dB/Hz）'）;
title（'接收信号下支路通过低通滤波功率谱图'）;
grid;
%抽样判决
cou11=r_dqpsk11（fc*N_sample:
2*fc*N_sample:
end）;
pp11=sign（cou11）;
ppp11=sigexpand（pp11,2*fc*N_sample）;pan11=conv（ppp11,gt2）;
figure（5）
subplot（4,2,1）;
plot（t,pan11（1:
length（t）））;axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'判决信号上支路时域波形图'）;
cou22=r_dqpsk22（fc*N_sample:
2*fc*N_sample:
end）;
pp22=sign（cou22）;
ppp22=sigexpand（pp22,2*fc*N_sample）;pan22=conv（ppp22,gt2）;
figure（5）
subplot（4,2,2）;
plot（t,pan22（1:
length（t）））;axis（[0,10,-1.2,1.2]）;
xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'判决信号下支路时域波形图'）;
fori=1:
length（t）
ifpan11（i）==-1
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pan11（i）=1;
elsepan11（i）=0;
end
ifpan22（i）==-1
pan22（i）=1;
elsepan22（i）=0;
end
end
figure（5）
subplot（4,2,3）;
plot（t,pan11（1:
length（t）））;
axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'判决信号上支路码元波形图'）;
figure（5）
subplot（4,2,4）;
plot（t,pan22（1:
length（t）））;
axis（[0,10,-0.2,1.2]）;xlabel（'时间（S）'）;
ylabel（'幅度'）;
title（'判决信号下支路码元波形图'）;
%解码
r1=[];
r2=[];
fori=1:
N/2
ifpp11（i）==-1
pp11（i）=1;
elsepp11（i）=0;
end
ifpp22（i）==-1
pp22（i）=1;
elsepp22（i）=0;
end
end
fori=1:
N/2
ifi==1
r1
（1）=pp11
（1）;
r2
（1）=pp22
（1）;
else
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ifxor（pp11（i-1）,pp22（i-1））==0
r1（i）=xor（pp11（i-1）,pp11（i））;
r2（i）=xor（pp22（i-1）,pp22（i））;
else
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