QPSK的调制与解调电路的MATLAB实现.docVIP

QPSK的调制与解调电路的MATLAB实现 摘 要 本课程设计主要在课程设计中，系统开发平台为Windows 2000，程序运行平台为MATLAB集成环境下的Simulink仿真平台。用Simulink构建QPSK调制与解调电路仿真模型，得到调制、解调信号，绘制调制前后频谱图，分析QPSK在各种噪声信道中的性能。程序运行初步实现了QPSK的调制解调，其所得结果基本与理论结果一致。 关键词 Simulink；调制解调；QPSK； 1 引 言 数字信号传输系统可分为基带传输系统和频带传输系统。频带传输系统也叫数字调制系统，该系统对基带信号进行调制，使其频谱搬移到适合的在信道（一般为带通信道）上传输的频带上[1]。根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制（M进制）。多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高。在数字通信、数字视频广播、数字卫星广播等领域中，广泛采用M进制的调制方式[2]。本文用MATLAB7.0中的Simulink对M=4的四相相位调制解调（QPSK）进行模拟、仿真，并对这种调制方法在各种噪声干扰下的误码率性能进行分析。 1.1课程设计目的 1、对通信原理这门课程所学知识进行巩固和扩充。 2、运用通信原理理论知识来完成调制、解调等通信系统的设计。 3、学习使用软件MATLAB的Simulink平台。 4、增强学生对通信学科的学习兴趣，培养通信系统的仿真建模能力。 5、培养学生分析问题、解决问题的能力及动手操作能力。 1.2课程设计要求 通过MATLAB中的Simulink构建调制解调电路，用频谱分析模块观察调制解调前后信号频谱的变化，并测试无噪声干扰时的误码率。 在调制与解调电路间加上不同的噪声源，观察模拟信号在不同信道中的传输：a 用高斯白噪声模拟有线信道，b 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道，c 用莱斯噪声模拟无直射分量的无线信道。将三种噪声源的方差均设置为0.01，分别观察此时的误码率与无噪声时的误码率有何区别。再在调制与解调电路间固定选择加性高斯白噪声信道，改变信噪比分别为0dB，3dB，6dB，9dB，12dB，15dB，18dB,21dB,24dB,测试各种不同情况下的误码率，并绘制出误码率随信噪比的变化曲线。 1.3课程设计步骤 1、熟悉Simulink的工作环境，并建立无噪声干扰时的系统 2、用频谱分析仪观察运行结果。 3、在调制与解调电路间加上噪声源，模拟信号在不同信道中的传输： a 用高斯白噪声模拟有线信道 b 用瑞利噪声模拟有直射分量的无线信道 c 用赖斯噪声模拟无直射分量的无线信道 4、在调制与解调电路间固定选择加性高斯白噪声信道，改变其信噪比，测试不同情况下的误码率。 2 QPSK调制解调原理 图2-1 QPSK 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。 　　四相PSK技术正广泛应用于运行的卫星通信系统中。图2-2为传统QPSK调制器框图。 图2-2 比特率为的输入单级二进制码流通过串/并行(S/P)转换器转换成比特率为的两个比特流(同相和正交码流)。单双(U/B)变换器把两个比特流变换成两个双极二进制信号，之后通过频谱成形滤波器，再被同相和正交载波调制。其中调制使用了双边带载波抑制幅度调制(DSS一SC—AM)技术。两个已调信号合成产生—QPSK信号。QPSK信号在调制器输出端滤波以进一步限制其功率谱，阻止其溢出至邻信道，也可滤除调制过程中的带外寄生信号。 图2-3为相干QPSK解调器框图。 图2-3 输入带通滤波器滤除带外噪声和邻波道干扰，滤波器输出端信号分成两部分，分别用同相和正交载波相干解调，之后两路信号通过低通滤波、1比特模拟／数字(A／D)转换器再生出同相和正交基带信号。这两个信号流通过一并行/串行(P/S)转换器再组合形成最初的比特流。图中载波恢复环路提供与接收未调信号同步的同相和正交载波。 3 QPSK调制解调的实现 3.1 构建QP