基于MATLAB的QPSK传输系统.doc

基于MATLAB的QPSK传输系统 电子信息工程071 朱魏魏 指导教师： 许 芹 摘　要　 通过用Matlab编写脚本程序对QPSK通信系统的发射和接收过程的具体实现进行模拟仿真,并对各模块进行频谱分析,对于理解QPSK系统的性能并在系统上作进一步的设计,提供极大的便利。 关键词　 数字通信;QPSK;仿真 引言 四相相移键控(QPSK)是一种性能优良,应用十分广泛的数字调制方式,它的频带利用率高,是二相相移键控(BPSK)的2倍。且QPSK调制技术的抗干扰性能强,采用相干检测时其误码率性能与BPSK相同。本文用Matlab软件对QPSK通信系统的发射和接收过程的具体实现进行了模拟仿真,并对各模块进行了频谱分析。系统设计的具体参数为:二进制码元的符号速率为5Msp s,给定的信道容量为7MHz,脉冲成形滤波器采用升余弦滤波器,采样频率为25MHz。 1、资料与方法 1.1qpsk-定义 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”。它分为绝对相移和相对相移两种。在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。 QPSK数字解调包括：模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢复等。在实际的调谐解调电路中，采用的是非相干载波解调，本振信号与发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动，因而解调出来的模拟I、Q基带信号是带有载波误差的信号。这样的模拟基带信号即使采用定时准确的时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号，误差的积累将导致抽样判决后的误码率增大，因此数字QPSK解调电路要对载波误差进行补偿，减少非相干载波解调带来的影响。此外，ADC的取样时钟也不是从信号中提取的，当取样时钟与输入的数据不同步时，取样将不在最佳取样时刻进行所得到的取样值的统计信噪比就不是最高，误码率就高，因此，在电路中还需要恢复出一个与输入符号率同步的时钟，来校正固定取样带来的样点误差，并且准确的位定时信息可为数字解调后的信道纠错解码提供正确的时钟。校正办法是由定时恢复和载波恢复模块通过某种算法产生定时和载波误差，插值或抽取器在定时和载波误差信号的控制下，对A/D转换后的取样值进行抽取或插值滤波，得到信号在最佳取样点的值，不同芯片采用的算法不尽相同，例如可以采用据辅助法(DA)载波相位和定时相位联合估计的最大似然算法。本文用Matlab软件对QPSK通信系统的发射和接收过程的具体实现进行了模拟仿真,并对各模块进行了频谱分析。 QPSK调制示意图 特性分析 oqpsk OQPSK信号，它的频带利用率较高，理论值达1b/s/Hz。但当码组0011或0110时，产生180°的载波相位跳变。这种相位跳变引起包络起伏，当通过非线性部件后，使已经滤除的带外分量又被恢复出来，导致频谱扩展，增加对相邻波道的干扰。为了消除180°的相位跳变，在QPSK基础上提出了OQPSK。 OQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。这里，所谓恒包络技术是指已调波的包络保持为恒定，它与多进制调制是从不同的两个角度来考虑调制技术的。恒包络技术所产生的已调波经过发送带限后，当通过非线性部件时，只产生很小的频谱扩展。这种形式的已调波具有两个主要特点，其一是包络恒定或起伏很小；其二是已调波频谱具有高频快速滚降特性，或者说已调波旁瓣很小，甚至几乎没有旁瓣。采用这种技术已实现了多种调制方式。 一个已调波的频谱特性与其相位路径有着密切的关系，因此，为了控制已调波的频率特性，必须控制它的相位特性。恒包络调制技术的发展正是始终围绕着进一步改善已调波的相位路径这一中心进行的。 OQPSK也称为偏移四相相移键控（offset-QPSK），是QPSK的改进型。它与QPSK有同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进行正交调制。不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期的偏移，每次只有一路可能发生极性翻转，不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此，OQPSK信号相位只能跳变0°、±90°，不会出现180°的相位跳变。 1.4qpsk-应用 qpsk 信号源 图1　程序结构流程图 计算机模拟产生的随机输入二进制数据的频谱如图2所示。串/并转换后的I、Q两路二进制数据分量进行插0转换采样率后的频谱如图3所示。 脉冲成形滤波器选用升余弦滤波器,升余弦滤波器的设计关键是滚降因子α的选取,α的取值在0到1之间,这里α的值取0. 1。脉冲成形滤波器的冲击响应和转移