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QPSK调制与解调系统的MATLAB实现及性能分析 学生姓名：邱倩 指导老师：蔡春娥 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”。解调则是调制的相反程，而从已调制信号中恢复出原信号。通过进行PSK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PSK的特点，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。 关键词：QPSK调制解调…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。 2.2 8PSK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。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，|ak||bk|；C为“0”码时，|ak||bk|）。 图2.1 正交调制法产生8PSK信号方框图 8PSK绝对移相调制利用载波的8种不同相位来表征数字信息。它把输入的二进制信号序列经过串并变换每次把一个3 位的码组映射为一个符号的相位，因此符号率为比特率的1 / 3，它们与载波相位的映射关系如图2.2所示 图2.2 位信息比特到8PSK符号的映射关系图 系统根据映射后的相位，计算出I ,Q两路的数值，经过成形滤波，送入信道传输。在接收端，首先经过匹配滤波滤除带外噪声和干扰，然后经过抽样相位判决，相位解码，并串变换，恢复出原始的数据流。整个8PSK调制解调系统的基带仿真框图如下图2.3所示 图2.3 8PSK的调制解调原理图 由于8PSK存在相位模糊问题，因此可采用差分编码技术，将3 位码组映射的相位值作为实际相位的增加量；在接收端，抽样判决后的相位值也须先经过相应的差分解码，恢复出原始相位值，之后再进行相位解码和并串转换就可恢复出原始数据流。采用这样的带差分编码的8PSK（即D8PSK.）就可解决相位模糊的问题. 3 模块设计与仿真图形分析 3.1 8PSK的调制解调基本原理图 熟悉SIMULINK的调制与解调原理，初步设置了8PSK基本原理图，由数字源随机整数产生器（Random Integer Generator）输出具有均匀分布的随机整数。此时通过了一个转换器，形成了基带信号与调制信号的波形比较，以计算延迟，同时观察调制与解调的星座图。 图3.1 8PSK原理图 原理图中各模块的参数设置如下： 图3.2 8PSK的基带信号参数设置 图 3.3 调制器的参数设置 图3.4 解调器的参数设置 图3.5 Buffer 的参数设置 图3.6 Eye Diagram Scopel的参数设置 图3.7 Error Rate Calulation的参数设置 图3.8 Display的参数设置 在此仿真图中，有两个眼图的比较，如下所示： 图3.9 调制端的眼图 图3.10 解调端的眼图 根据各眼图模块可以看出：数字源输出眼图与调制解调完了之后的眼图是一致的，符合要求，并且和调制后的眼图作比较可以看出其调制解调过程。 图3.11 基带信号与调制信号的波形比较 图3.12 无噪声的误码率 从图中可以看出，此调制解调在