QPSK调制解调的仿真文档格式.docx

1、因为在Matlab中应用程序对QPSK调制解调系统进行仿真，一方面降低了系统设计的复杂性，并且有效的克服了电子瓶颈的问题。因为在电子电路中，总体电路对参数设置是非常敏感的，一旦参数设置出现小的偏差，将会影响到整个电路的结果。另一方面程序的仿真过程中可以将主程序分为很多个子程序，将它们逐个进行仿真，这样不会影响到整体结果，可以逐步进行调试。结合以上的比较论证以及自身的能力，最终我决定用程序法来完成此次对QPSK调制解调系统的仿真。2 仿真原理四相相位调制解调是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息 ,是四进制移相键控。QPSK是在 M =4时的调相技术 ,它规定了四种载波相位 ,分别为 4

2、5, 135, 225, 275,调制器输入的数据是二进制数字序列 ,为了能和四进制的载波相位配合起来 ,则需要把二进制数据变换为四进制数据 ,这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组 ,共有四种组合 ,即 00, 01, 10, 11,其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成 ,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输 2个信息比特 ,这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。数字调制用“星座图 ”来描述 ,星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数 : （1）信号分

3、布; （2） 与调制数字比特之间的映射关系。星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系 ,这种关系称为“映射 ”,一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义 ,即可由星座图来完全定义3 。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 /并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行的双极性序列 ,然后分别对 sinct和 cosct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 /串变换器 ,将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据。21 QPSK调制原理 在

4、QPSK调制中 ,QPSK信号可以看作两个载波正交的 2PSK调制器构成。调制原理框图如图2.1所示图2.1 QPSK调制原理框图原理分析：基本原理及系统结构QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。的别的载波相位取四个等间隔值之一，如/4, 3/4,5/4,和7/4。相应的，可将发射信号定义为 0tTSi（t） 0 （2.1.1）其中，i1，2，2，4；E为发射信号的每个符号的能量，T为符号持续时间，载波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11。下面介绍QPSK

5、信号的产生和检测。如果a为典型的QPSK发射机框图。输入的二进制数据序列首先被不归零（NRZ）电平编码转换器转换为极性形式，即负号1和0分别用和表示。接着，该二进制波形被分接器分成两个分别由输入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形，这两个二进制波形分别用a1（t），和a2（t）表示。容易注意到，在任何一信号时间间隔内a1（t），和a2（t）的幅度恰好分别等于Si1和 Si2，即由发送的二位组决定。这两个二进制波形a1（t），和a2（t）被用来调制一对正交载波或者说正交基本函数：1（t），2（t）。这样就得到一对二进制PSK信号。1（t）和2（t）的正交性使这两个信号可以被独立地检测。最

6、后，将这两个二进制PSK信号相加，从而得期望的QPSK。2.2 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从发射机发射的已调信号经过传输媒质传播到接收端 ,接收机接收到的己调信号为:SQPSK（ t） = I（ t） cosct +Q （ t） sinct （2.2.1）I（ t）、Q （ t）分别为同相和正交支路 ,c为载波频率 ,那么相干解调后 ,同相支路相乘可得:Ii（ t） = SQPSK（ t） cosct = I（ t） cosct +Q （ t）

7、sinctcosct =I（ t） cos2wct +Q （ t） sin wct /2=I（ t）/2- I（ t） cos 2ct +Q （ t） sin 2ct （2.2.2）正交支路相乘可得:Qq（ t） = SQPSK（ t） sinct = I（ t） cosct +Q （ t） sinctsinct = I（ t） sinct cosct +Q （t） sin2ct =I（t） sin 2ct/2 +Q （ t）-Q （ t） cos 2ct （2.2.3）经过低通滤波器可得:Ii（ t） =0.5I（ t）, Qq（ t） =0.5Q （ t） （2.2.4）原理框图如图2.2

8、所示：1（t ） 同相信道 门限02（t） 正交信道 门限0 图2.2 QPSK解调原理框图QPSK接收机由一对共输入地相关器组成。这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号2（t）。相关器接收信号x（t），相关器输出地x1和x2被用来与门限值0进行比较。如果x10,则判决同相信道地输出为符号1；如果x10.5; % 调用一个随机函数（0 or 1），输出到一个1*100的矩阵datanrz=data.*2-1; % 变成极性码data1=zeros（1,nb/delta_T）; % 创建一个1*nb/delta_T的零矩阵for q=1:nb data1（q-1）/delta_T+1:q/d

9、elta_T）=datanrz（q）; % 将极性码变成对应的波形信号end % 将基带信号变换成对应波形信号data0=zeros（1,nb/delta_T）; data0（q-1）/delta_T+1:q/delta_T）=data（q）;% 发射的信号data2=abs（fft（data1）;% 串并转换，将奇偶位数据分开idata=datanrz（1:ml:（nb-1）; % 将奇偶位分开，因此间隔m1为2 qdata=datanrz（2:nb）;% QPSK信号的调制ich=zeros（1,nb/delta_T/2）; % 创建一个1*nb/delta_T/2的零矩阵，以便后面存放奇

10、偶位数据for i=1:nb/2 ich（i-1）/delta_T+1:i/delta_T）=idata（i）;endfor ii=1:N/2 a（ii）=sqrt（2/T）*cos（2*pi*fc*t（ii）;idata1=ich.*a; % 奇数位数据与余弦函数相乘，得到一路的调制信号qch=zeros（1,nb/2/delta_T）;for j1=1: qch（j1-1）/delta_T+1:j1/delta_T）=qdata（j1）;for jj=1: b（jj）=sqrt（2/T）*sin（2*pi*fc*t（jj）;qdata1=qch.*b; % 偶数位数据与余弦函数相乘，得到另

11、一路的调制信号s=idata1+qdata1; % 将奇偶位数据合并，s即为QPSK调制信号ss=abs（fft（s）; % 快速傅里叶变换得到频谱% 瑞利衰落信道和高斯信道% 瑞利衰落信道ray_ich=raylrnd（0.8,1,nb/2/delta_T）;ray_qch=raylrnd（0.8,1,nb/2/delta_T）;Ray_idata=idata1.*ray_ich;Ray_qdata=qdata1.*ray_qch;Ray_s=Ray_idata+Ray_qdata;% 高斯信道 s1=awgn（s,SNR）; % 通过高斯信道之后的信号s11=abs（fft（s1）; %

12、快速傅里叶变换得到频谱 s111=s1-s; % 高斯噪声曲线Awgn_s=awgn（Ray_s,SNR）; % 通过高斯信道再通过瑞利衰落信道% QPSK 解调部分% 解调部分（高斯信道）idata2=s1.*a; % 这里面其实隐藏了一个串并转换的过程qdata2=s1.*b; % 对应的信号与正余弦信号相乘idata3=zeros（1,nb/2）; % 建立1*nb数组，以存放解调之后的信号qdata3=zeros（1,nb/2）;% 抽样判决的过程，与0作比较，data=0,则置1，否则置0for n=1:% A1（n）=sum（idata2（n-1）/delta_T+1:n/delta_T）; if sum（idata2（n-1）/delta_T+1:n/delta_T）=0 idata3（n）=1; else idata3（n）=0; end% A2（n）=sum（qdata2（n-1）/delta_T+1: if sum（qdata