寫QPSK調(diào)制解調(diào)

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1、計算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院驗證性實驗報告專業(yè)：通信工程年級/班級：2011級2013—2014學(xué)年第二學(xué)期課程名稱移動通信指導(dǎo)教師劉艷芳本組成員學(xué)號姓名實驗地點(diǎn)計科樓504實驗吋間2014/5/19項目名稱QPSK調(diào)制解調(diào)實驗實驗類型驗證性一、買驗?zāi)康?、了解QPSK技術(shù)在移動通信系統(tǒng)中的應(yīng)用2、掌握QPSK調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸過程；3、了解QPSK的載波恢復(fù)和位定時恢復(fù)的基本方法4、掌握QPSK解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸過程；5、掌握升余弦成形濾波原理二、實驗儀器或設(shè)備1、移動通信實驗箱一臺2、臺式計算機(jī)一臺3、示波器一臺三、總體設(shè)計QPSK調(diào)制解調(diào)的實現(xiàn)原理框圖如圖。差分編碼信道正交解調(diào)v圖1QPSK

2、調(diào)制解調(diào)原理框圖A點(diǎn)為發(fā)送數(shù)據(jù)；B串/并變換發(fā)送數(shù)據(jù)長度為128bit,經(jīng)過交織器輸出的數(shù)據(jù)為一路串行數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行串/并變換，產(chǎn)生兩路并行數(shù)據(jù)各為64bitoC差分編碼：為了防止相位模糊現(xiàn)象，采用差分編碼，并進(jìn)行QPSK映射。差分編碼的公式：人2%仇一1=＞?！俺餛PSK映射采用如下方式:D濾波與調(diào)制模塊方波會在時間上擴(kuò)展，造成碼間干擾，導(dǎo)致接收機(jī)在檢測一個碼元吋發(fā)生錯誤的概率增大。所以在調(diào)制系統(tǒng)屮需要對信號進(jìn)行濾波，以減少失真和符號間干擾（1S1）。每一支路在進(jìn)行調(diào)制之前進(jìn)行Nyquist成形濾波使QPSK信號的功率譜限制在分配的帶寬內(nèi)。在這里，選擇具有均方升余弦滾降特性的濾波

3、器。具有升余滾降特性的H（3）可表示為：H（w，）=（+sin?-耳肋］°,抽樣作卷積。將濾波器的沖擊響應(yīng)函數(shù)列表，33個樣值。取不同的窗函數(shù)，濾波器的頻譜特性不同。這里選擇哈明窗作為窗函數(shù),這樣可以避免產(chǎn)生吉布斯現(xiàn)象。取滾降系數(shù)?=0.5,抽樣步長Ts=Tc/10,每個碼元采樣10個點(diǎn)，階數(shù)N=33o下圖為濾波器特性的仿真示意。圖3成形濾波器特性濾波后信號調(diào)制到25kllz的載波上，兩路相加從而完成信號調(diào)制。E接收到的已調(diào)信號為了實現(xiàn)正交解調(diào)，需要進(jìn)行希爾伯特變換，獲得兩個分量I和Q。I=ancosa)ct+bnsina)ctQ=ansina)ct一bncoscoctF能量判決與

4、載波恢復(fù)在接收端能量判決，當(dāng)超過設(shè)定的門限值后，可判斷接收到有效信號。通過發(fā)送的訓(xùn)練序列來進(jìn)行載波同步。圖2.2-11顯示載波同步的過程，載波誤差逐漸收斂。圖4載波同步誤差角度收斂圖在這里，我們簡單的討論一下同相止交解調(diào)的原理，來說明載波同步的方法。設(shè)兩個正交的濾波器的輸出為/⑴和Q(/),那么止交解調(diào)的過程用數(shù)學(xué)公式表示如下：4(/)=/(/)xcos(0/+0)+Q(/)xsin(?r+°)=d(/)cos0-b(/)sin°B(r)=I(t)xsin(57rr+(p)~Q(t)xcos(69.r+(p)=a(t)sin(p+b(t)cos(p若沒有經(jīng)過載波同步，本地載波與調(diào)制

5、信號的載波會存在相位誤差，這里設(shè)為0,計算可知：b(f)=B⑴coscp-A(r)sincpa(t)=A(r)coscp+B(t)sincp若載波已同步，即°為0,那么b(t)=B(t),6/(r)=A(r),從而得到解調(diào)的結(jié)果；若°H0,我們可以在訓(xùn)練階段，使發(fā)送的an與bn相同，即上式中的則皿)，則可得釦如誥誌這-重要的結(jié)果。通過這個結(jié)果我們可以求出°,調(diào)整載波相位，從而實現(xiàn)載波同步。G位定時位定時也即碼同步。這里需要從每個碼元的10個抽樣點(diǎn)中選擇合適的判決時刻。位定吋誤差的提取吋刻可依據(jù)基帶信號過零點(diǎn)。繼載波同步訓(xùn)練序列之后，發(fā)送位定時訓(xùn)練序列(倒相序列)。采用下面位定時誤差

6、提取法：S(n-2)S(n-l)S(n)S(n+1)S(n+2)圖5位定時誤差提取示意圖eAri）=S（n）［S（n一2）—S（〃+2）］如果e/?（n）＞0,則定吋抽樣脈沖向前調(diào)整；反之應(yīng)向后調(diào)整。II信號同相正交解調(diào)當(dāng)發(fā)送序列為{1,1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,1,1,1},對應(yīng)的解調(diào)后得到的波形圖。四、實驗步驟1、啟動實驗箱，在主界面上選擇實驗“QPSK調(diào)制”,進(jìn)入“

7、QPSK調(diào)制”界面。2、點(diǎn)擊“系統(tǒng)模型”按鈕，彈出“QPSK調(diào)制原理框圖”窗口，熟悉QPSK調(diào)制原理；關(guān)閉該窗口。3、輸入原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式有兩種：自動和手動。選中“自動”方式時，原始數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動生成；未選中“自動”方式時，將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入窗口,根據(jù)窗口提示輸入16進(jìn)制原始數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“返冋”按鈕完成輸入。4、點(diǎn)擊“初始化”按鈕，調(diào)制過程開始；5、根據(jù)系統(tǒng)模型，在畫面右上方選擇需要觀察的信號點(diǎn)對應(yīng)的字母（如要觀察發(fā)送數(shù)據(jù)的波形，點(diǎn)擊字母“A”），觀察調(diào)制過程中