畢業(yè)設(shè)計(jì)基于matlab的qpsk系統(tǒng)仿真

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1、基于MATLAB的QPSK仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一.前言1.1QPSK系統(tǒng)的應(yīng)用背景簡介QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的縮略語簡稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。在19世紀(jì)80年代初期,人們選用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制。這類數(shù)字調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是已調(diào)信號具有相對窄的功率譜和對放大設(shè)備沒有線性要求,不足之處是其頻譜利用率低于線性調(diào)制技術(shù)。19世紀(jì)80年代中期以后,四相絕對移相鍵控(QPSK)技術(shù)以其抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入、移動通信及有線電視系統(tǒng)之中。1.2QPSK實(shí)驗(yàn)仿真的意義通過完成設(shè)

2、計(jì)內(nèi)容，復(fù)習(xí)QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時(shí)也要復(fù)習(xí)通信系統(tǒng)的主要組成部分，了解調(diào)制解調(diào)方式中最基礎(chǔ)的方法。了解QPSK的實(shí)現(xiàn)方法及數(shù)學(xué)原理。并對“通信”這個(gè)概念有個(gè)整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。同時(shí)還要復(fù)習(xí)隨機(jī)信號中時(shí)域用自相關(guān)函數(shù)，頻域用功率譜密度來描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的特性等基礎(chǔ)知識，來理解高斯信道中噪聲的表示方法，以便在編程中使用。理解QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，并使用MATLAB編程實(shí)現(xiàn)QPSK信號在高斯信道和瑞利衰落信道下傳輸，以及該方式的誤碼率測試。復(fù)習(xí)MATLAB編程的基礎(chǔ)知識和編程的常用算法以及使用MATLAB仿真系統(tǒng)的注意事項(xiàng)，并鍛煉自己的編程能力

3、，通過編程完成QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及誤碼率測試，并得出響應(yīng)波形。在完成要求任務(wù)的條件下，嘗試優(yōu)化程序。通過本次實(shí)驗(yàn)，除了和隊(duì)友培養(yǎng)了默契學(xué)到了知識之外，還可以將次實(shí)驗(yàn)作為一種推廣，讓更多的學(xué)生來深入一層的了解QPSK以至其他調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法?？梢苑奖銓W(xué)生進(jìn)行測試和對比。足不出戶便可以做實(shí)驗(yàn)。1.3實(shí)驗(yàn)平臺和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.3.1實(shí)驗(yàn)平臺本實(shí)驗(yàn)是基于Matlab的軟件仿真，只需PC機(jī)上安裝MATLAB6.0或者以上版本即可。（本實(shí)驗(yàn)附帶基于MatlabSimulink（模塊化）仿真，如需使用必須安裝simulink模塊）1.3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.構(gòu)建一個(gè)理想信道基本QPSK仿真系

4、統(tǒng),要求仿真結(jié)果有a.基帶輸入波形及其功率譜b.QPSK信號及其功率譜c.QPSK信號星座圖2.構(gòu)建一個(gè)在AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有a.QPSK信號及其功率譜b.QPSK信號星座圖c.高斯白噪聲信道條件下的誤碼性能以及高斯白噪聲的理論曲線，要求所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制3驗(yàn)可選做擴(kuò)展內(nèi)容要求：構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過Rayleigh（瑞利衰落信道），再通過AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有a.QPSK信號及其功率譜b.通過瑞利衰落信道之前和之后的信號星座圖，前后進(jìn)行比較c.在瑞利衰落信道和在高斯白噪聲條件下的

5、誤碼性能曲線，并和二.2.c中所要求的誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖和分析2.1、QPSK調(diào)制部分，原理框圖如圖1所示1（t）＝QPSK信號s（t）二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列極性NRZ電平編碼器分離器2（t）＝圖1原理分析：基本原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)QPSK與二進(jìn)制PSK一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中。的別的載波相位取四個(gè)等間隔值之一，如л/4,3л/4,5л/4,和7л/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號定義為0≤t≤TSi（t）＝0。，其他其中，i＝1，2，2，4；E為發(fā)射信號的每個(gè)符號的能量，T為符號持續(xù)時(shí)間，載波頻率f等于nc/T，nc為固定整數(shù)。每一個(gè)可能的相位值對應(yīng)于一個(gè)特定的二

6、位組。例如，可用前述的一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11。下面介紹QPSK信號的產(chǎn)生和檢測。如果a為典型的QPSK發(fā)射機(jī)框圖。輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列首先被不歸零（NRZ）電平編碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為極性形式，即負(fù)號1和0分別用和－表示。接著，該二進(jìn)制波形被分接器分成兩個(gè)分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨(dú)立的二進(jìn)制波形，這兩個(gè)二進(jìn)制波形分別用a1（t），和a2（t）表示。容易注意到，在任何一信號時(shí)間間隔內(nèi)a1（t），和a2（t）的幅度恰好分別等于Si1和Si2，即由發(fā)送的二位組決定。這兩個(gè)二進(jìn)制波形a1（t），和a2（t）被用來調(diào)制一對正交載波或者說正交基本函數(shù)：1（t

7、）＝，2（t）＝。這樣就得到一對二進(jìn)制PSK信號。1（t）和2（t）的正交性使這兩個(gè)信號可以被獨(dú)立地檢測。最后，將這兩個(gè)二進(jìn)制PSK信號相加，從而得期望的QPSK。2.2、QPSK解調(diào)部分，原理框圖如圖2所示：1（t）同相信道門限＝0發(fā)送二進(jìn)制序列的估計(jì)判決門限低通filrer判決門限復(fù)接器接收信號x（t）低通filrer2（t）正交信道門限＝0圖2原理分析：QPSK接收機(jī)由一對共輸入地相關(guān)器組成。這兩個(gè)相關(guān)器分別提供本地產(chǎn)生地相干