课程设计论文基于MATLAB的DQPSK基带调制解调系统瑞利信道.docx

1、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

2、计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标 MATLAB 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 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

3、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MATLABMATLAB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

4、变化来表示数字信息。若以前一双比特码元相位作为参考，n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。 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 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-1nn

5、n-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 0 1 1 0 0 1 1 0 c c 0 0 1 1 0 0 1 1 d d 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 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 0 1 1 0 0 1 1 0 e e 0 0 1 1 0 0 1 1 f f 2解调原理 DQPSK信号的解调通常采

6、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

7、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: 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料

8、-欢迎你的欣赏 clear all; clc; close all; 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); sub

9、plot(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;

10、k=1; 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 for i=1:N if mod(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

11、); 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 for i=1:N/2 if i=1 f1(1)=s1(1); f2(1)=s2(1); else if xor(f1(i-1),f2(i

12、-1)=0 f1(i)=xor(f1(i-1),s1(i); f2(i)=xor(f2(i-1),s2(i); 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 else f1(i)=xor(f2(i-1),s1(i); f2(i)=xor(f1(i-1),s2(i); end if s1(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=sigexp

13、and(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; %

14、产生双极性不归零码 for i=1:N/2 if f1(i)=1 f1(i)=-1; else f1(i)=1; end if f2(i)=1 f2(i)=-1; else f2(i)=1; 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 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

15、,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)

16、.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; 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的

17、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

18、: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_

19、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; 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 figure(2) subplot(4,2,5); plot(t,s_dqpsk(1:length(t);

20、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 = tr

21、ue; 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(

22、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; 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 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);

23、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)

24、 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); subplo

25、t(3,2,5); 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 plot(f10,10*log10(abs(r_dqpsk11f).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);

26、 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);

27、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); for i=1:length(t) if pan11(i)=-1

28、课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 pan11(i)=1; else pan11(i)=0; end if pan22(i)=-1 pan22(i)=1; else pan22(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,

29、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=; for i=1:N/2 if pp11(i)=-1 pp11(i)=1; else pp11(i)=0; end if pp22(i)=-1 pp22(i)=1; else pp22(i)=0; end end for i=1:N/2 if i=1 r1(1)=pp11(1); r2(1)=pp22(1); else 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏 if xor(pp11(i-1),pp22(i-1)=0 r1(i)=xor(pp11(i-1),pp11(i); r2(i)=xor(pp22(i-1),pp22(i); else