QPSK调制与解调系统的MATLAB实现

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1、QPSK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析摘要：QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。四相相移键控信号简称“QPSK”。在现代通信系统中，调制与解调是必不可少的重要手段。所谓调制，就是把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程。解调则是调制的相反过程，而从已调制信号中恢复出原信号。本课程设计主要介绍通过进行QPSK调制解调的基带仿真，对实现中影响该系统性能的几个重要问题进行了研究。针对QPSK的特点，调制前后发生的变化，加上噪声后波形出现的各种变化，通过星座图、眼图、

2、波形图等来观察。程序设计与仿真均采用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台，最后仿真详单与理论分析一致。1引言本课程设计主要是学会运用MATLAB中的Simulink来实现数字基带信号的模拟传输。在知道其传输原理的情况下，将仿真电路到Simulink之中。并且对正交振幅调制、解调过程的频谱和波形的分析，同时在无噪声和有噪声的进行分析，加入高斯白噪声，瑞利噪声，莱斯噪声分析调制解调后的频谱、波形，观察其误码率。1.1课程设计的目的通过本课程的学习我们不仅能加深理解和巩固理论课上所学的有关QPSK调制与解调的基本概念、基本理论和基本方法，而且能锻炼我

3、们分析问题和解决问题的能力；同时对我们独立工作的习惯和科学素质进行培养，为今后参加科学工作打下良好的基础。1.2课程设计的内容利用MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台,设计一个QPSK调制与解调系统.用示波器观察调制前后的信号波形;用频谱分析模块观察调制前后信号频谱的变化;加上各种噪声源,用误码测试模块测量误码率;最后根据运行结果和波形来分析该系统性能。1.3课程设计的要求1）熟悉MATLAB环境下的Simulink仿真平台，熟悉QPSK系统的调制解调原理，构建QPSK调制解调电路图.2）用示波器观察调制前后的信号波形，用频谱分析模块观察调制前

4、后信号的频谱的变化。并观察解调前后频谱有何变化以加深对该信号调制解调原理的理解。3）在调制与解调电路间加上各种噪声源，用误码测试模块测量误码率,并给出仿真波形，改变信噪比并比较解调后波形，分析噪声对系统造成的影响。4）在老师的指导下，要求独立完成课程设计的全部内容。2设计原理2.1MPSK的介绍MPSK即多进制相移键控，又称为多相制。这种键控方式是多进制键控的主要方式。在M进制的相移键控信号，用M个相位不同的载波分别代表M个不同的符号。如果载波有2n个相位，它可以代表n位二进制码元的的不同组合的码组。多进制相移键控也分为多进制绝对相移键控和多进制相对相移键

5、控。在MPSK信号中，载波相位有M种可能取值，qn=2πn/M(n=1,2,…M)。因此MPSK信号可表示为S(t)=cos(ω0t+θn)=cos(ω0t+2πn/M)若载波频率是基带信号速率的整数倍，则上式可改写为S(t)=∑g(t-nTs)cos(ω0t+θn)=cosω0tΣg(t-nTs)cosθn-sinω0tΣg(t-nT)sinθn式中g(t)是高度为1、宽度为Ts的矩形脉冲。式中表明，MPSK信号可等效为两个正交载波的MASK信号之和。所以，MPSK信号的带宽和MASK信号的带宽相同。因此，MPSK系统是一种高效率的信息传输方式。但是，当

6、M的取值增加时，载波间的相位差也随之减少，这就使它的抗噪声性能变差。2.28PSK的原理在八相调相中，把载波相位的一个周期0-2π等分成8种相位，已调波相邻相位之差为2π/8=π/4。二进制信码的三比码组成一个八进制码元，并与一个已调波的相位对应。所以在调制时必须将二进制的基带串行码流经过串/并变换，变为三比特码元，然后进行调相。三比特码元的组合不同，对应的已调波的相位就不同。8PSK信号可用正交调制法产生，方法如图2.1所示。输入的二进制信息序列经串/并变换后，分为三路并行序列BAC，每一组并行的BAC称为三比特码元。每路的码元速率是输入数据速率的1/3

7、。A和C送入同相支路的2/4电平变换器，输出的电平幅度值为ak;B和C送入正交支路的2/4电平变换器，输出的电平幅度值为bk。将ak和bk这两个幅度不同而相互正交的矢量合成后就能得到8PSK信号。在图2.1中，A用于决定同相支路信号的极性（A为“1”码时，ak为正；A为“0”码时，ak为负）。B用于决定正交支路信号的极性（B为“1”码时，bk为正；B为“0”码时，bk为负）。C则用于确定同相支路和正交支路信号的幅度（C为“1”码时，

8、ak

9、>

10、bk

11、；C为“0”码时，

12、ak

13、<

14、bk

15、）。串/并变换2/4电平变换2/4电平变换倒相移相π/2∑二进制信息序列

16、ACBQ（t）I(t)cosω0tsinω0takbk8PSK图2