四相移相键控{QPSK}调制及解调实验.docx

通信对抗原理实验报告实验名称：四相移相键控（QPSK）调制及解调实验学生姓名：学生学号：学生班级:所学专业：实验日期:实验目的1.掌握QPSK调制解调原理及特性。2..熟悉Matlab仿真软件的使用。实验内容编写Matlab程序仿真QPSK调制及相干解调。观察IQ两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。观察IQ调制解调过程中各信号变化。观察功率谱的变化。分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。实验原理1、QPSK调制原理QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1-1所示，矢量关系如图1-1所示。图1-1（a）表示A方式时QPSK信号矢量图，图1-1（b）表示B方式时QPSK信号的矢量图。由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，在A方式中：45°、135°、225°、315°，则数据、通过处理后输出的成形波形幅度有两种取值±；B方式中：0°、90°、180°、270°，则数据、通过处理后输出的成形波形幅度有三种取值±1、0。表1-1 双比特码元与载波相位关系双比特码元载波相位ABA方式B方式01100011225°315°45°135°0°90°180°270°图1-1 QPSK信号的矢量图下面以A方式的QPSK为例说明QPSK信号相位的合成方法。串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行序列，然后通过基带成形得到的双极性序列（从D/A转换器输出，幅度为±）。设两个双极性序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图1-2中虚线矢量，将两路输出叠加，即得到QPSK调制信号，其相位编码关系如表1-2所示。图1-2 矢量图表1-2 QPSK信号相位编码逻辑关系a1－1－11b11－1－1a路平衡调制器输出b路平衡调制器输出合成相位0°90°45°180°90°135°180°270°225°0°270°315°用调相法产生QPSK调制器框图如图1-3所示。图1-3 QPSK调制器框图图1-4 二进制码经串并变换后码型由图1-3可以看到，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串并变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对和进行调制，相加后即可得到QPSK信号。经过串并变换后形成的两个支路如图1-4所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路。2、QPSK相干解调原理QPSK由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图1-5所示。图1-5 QPSK解调原理框图3、星座图星座显示是示波器显示的数字等价形式，将正交基带信号的I和Q两路分别接入示波器的两个输入通道，通过示波器的“X-Y”的功能即可以很清晰地看到调制信号的星座图。我们知道QPSK信号可以用正交调制方法产生。在它的星座图中，四个信号点之间任何过渡都是可能的，如图1-6（a）所示。OQPSK信号将正交路信号偏移T2 /2，结果是消除了已调信号中突然相移180度的现象，每隔T2 /2信号相位只可能发生±90度的变化。因而星座图中信号点只能沿正方形四边移动，如图1-6（b）所示。MSK信号配置图如图1-6(c)所示，1比特区间仅使用圆周的1/4，信号点必是轴上4个点中任何一个，因此，相位必然连续。（a）QPSK （b）OQPSK （c）MSK 图1-6 相位转移图实验代码clearall;j=sqrt(-1);data2=randint(1,100);data2_out=zeros(1,100);data2_1=zeros(1,50);data2_2=zeros(1,50);Ia=zeros(1,200);Qa=zeros(1,200);error_rate=zeros(1,50);mi=0.8;mq=1.5;i=1;whilei101if mod(i,2)==1; data2_1(1,i/2+0.5)=data2(1,i);else data2_2(1,i/2)=da