QPSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)的設(shè)計(jì)與仿真

1、推薦精選*實(shí)踐教學(xué)實(shí)踐教學(xué)*Xxxxx 大學(xué)大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院 2010 年春季學(xué)期計(jì)算機(jī)通信課程設(shè)計(jì) 題 目：QPSK 調(diào)制解調(diào)技術(shù)的設(shè)計(jì)與仿真 專業(yè)班級(jí)： 通信工程 姓 名： lwdickey 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張 sir 成 績(jī)： 推薦精選摘要摘要在數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式中QPSK是目前最常用的一種數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式,它具有較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗干擾性、在電路上實(shí)現(xiàn)也較為簡(jiǎn)單。調(diào)制技術(shù)是通信領(lǐng)域里非常重要的環(huán)節(jié)，一種好的調(diào)制技術(shù)不僅可以節(jié)約頻譜資源而且可以提供良好的通信性能。QPSK調(diào)制是一種具有較高頻帶利用率和良好的抗噪聲性能的調(diào)制方式，在數(shù)字移動(dòng)通信中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)

2、計(jì)在理解QPSK調(diào)制解調(diào)原理的基礎(chǔ)上應(yīng)用MATLAB語言來完成仿真，仿真出了QPSK的調(diào)制以及解調(diào)的仿真圖，包括已調(diào)信號(hào)的波形，解調(diào)后的信號(hào)波形，眼圖和誤碼率。在仿真的基礎(chǔ)上分析比較了各種調(diào)制方法的性能，并通過比較仿真模型與理論計(jì)算的性能，證明了仿真模型的可行性。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：QPSK ； 調(diào)制解調(diào) ； MATLAB ； 分析與仿真推薦精選 目錄目錄摘要摘要.1前言前言.11 緒論緒論.21.1 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展.21.1.1通信的概念.21.1.2通信的發(fā)展史簡(jiǎn)介.21.2 數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì).32 QPSK 調(diào)制解調(diào)的基本原理設(shè)計(jì)調(diào)制解調(diào)的基本原理設(shè)計(jì).42.1 2PSK 數(shù)字調(diào)

3、制原理.42.2 4PSK 的調(diào)制和解調(diào).53 QPSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真.83.1MATLAB 軟件的介紹 .83.2 2PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真.93.3 4PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真.103.4 利用 MATLAB 研究 4PSK 信號(hào).11總結(jié)總結(jié).14參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).15致謝致謝.16附錄附錄.17推薦精選前言信息化的社會(huì)，數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)字器件也廣泛的利用，數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)也越來越重要。進(jìn)入20世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問

4、世，通信技術(shù)在不同方向都取得了巨大的成功。隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，使得復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)得以用少量的幾塊即成電路模塊實(shí)現(xiàn)，有些硬件電路的功能還可以用軟件代替實(shí)現(xiàn)。因此使得一些較復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)并投入使用。這方面的條件使得新的更復(fù)雜的調(diào)制體制迅速地不斷涌現(xiàn)。QPSK的調(diào)制與解調(diào)具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。QPSK數(shù)字解調(diào)包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換、抽取或插值、匹配濾波、時(shí)鐘和載波恢復(fù)等。根據(jù)所處理基帶信號(hào)的進(jìn)制不同，分為二進(jìn)制和多進(jìn)制，多進(jìn)制與二進(jìn)制相比較，其頻帶利用率更高。現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展要求通信系統(tǒng)

5、功能越來越強(qiáng)，性能越來越高，構(gòu)成越來越復(fù)雜；這就要借助于功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和工具才能實(shí)現(xiàn)。MATLAB完成仿真，它由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級(jí)，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡(jiǎn)單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡(jiǎn)單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試

6、系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。本設(shè)計(jì)主要研究數(shù)字通信過程中的調(diào)制解調(diào)過程。從原理上說受調(diào)載波可以是任意的，只要已調(diào)信號(hào)適合心動(dòng)的傳輸就可以了，但是實(shí)際上，大多數(shù)通信系統(tǒng)中，都選擇正弦信號(hào)作為載波。這是因?yàn)檎倚盘?hào)簡(jiǎn)單，便于產(chǎn)生和接收。 推薦精選1 緒論緒論 1.1 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展1.1.1 通信的概念通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息（Message） 。消息由模擬消息（如語音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消

7、息必須在轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（通常簡(jiǎn)稱為信號(hào)）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號(hào)（Signal）是傳輸消息的手段，信號(hào)是消息的物資載體。相應(yīng)的信號(hào)可以分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如電話機(jī)、電視攝像機(jī)輸出的信號(hào)就是模擬信號(hào)。數(shù)字信號(hào)的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)。數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對(duì)通信技術(shù)的高要求。1.1.2 通信的發(fā)展史簡(jiǎn)介遠(yuǎn)古時(shí)代，遠(yuǎn)距離的傳遞消息是以書信的形式來完成的，這種通信方式

8、明顯具有傳遞時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。為了在盡量短的時(shí)間內(nèi)傳遞盡量多的消息，人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。1837 年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報(bào)標(biāo)志著電通信的開始。之后，利用電進(jìn)行通信的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1866 年利用海底電纜實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報(bào)通信。1876 年貝耳發(fā)明了電話，利用電信號(hào)實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的有線傳遞，使信息的傳遞變得既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開始，由于它比電報(bào)更便于交流使用，所以直到 20 世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的電話通信技術(shù)比電報(bào)得到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。1937 年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開始。20 世紀(jì) 60 年代以后集成電路、電子計(jì)算機(jī)的出

9、現(xiàn)，使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。在 70 年代末在全球發(fā)展起來的模擬移動(dòng)電話在 90 年代中期被數(shù)字移動(dòng)電話所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。推薦精選1.2 數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)入 20 世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。特別是在 20 世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功。（1） 微波中繼通信使長(zhǎng)距離、大容量的通信成為了現(xiàn)實(shí)。（2） 移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時(shí)隨地可通信的愿望可以實(shí)現(xiàn)。（3） 光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的

10、地步。（4） 電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助現(xiàn)代電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的融合，人們將世界變成了地球村。（5） 微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來越小，成本越來越低，范圍越來越廣。例如 2003 年我國(guó)的移動(dòng)電話用戶首次超過了固定電話用戶。根據(jù)國(guó)家信息產(chǎn)業(yè)部的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到 2005 年底移動(dòng)電話用戶近 4 億。 隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)通信的要求越來越高，各種技術(shù)會(huì)不斷地應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷地被開發(fā)出來。到那時(shí)人們的生活將越來越離不開通信。本文中提到的調(diào)制方式大都是可以實(shí)用的，已經(jīng)采

11、用多年，并且至今仍然被采用著。但是，這些調(diào)制方法還不是很完善，有許多值得改進(jìn)之處。因此，在這些基本的數(shù)字調(diào)制方法基礎(chǔ)上，多年來不斷研究出新的或改進(jìn)的調(diào)制方法。實(shí)際上，在基本的和先進(jìn)的調(diào)制方法之間并沒有明確的界限。這些方法都是不間斷地發(fā)展出來的，后來者自然比原有者更先進(jìn)。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，使得復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)得以用少量的幾塊即成電路模塊實(shí)現(xiàn)，有些硬件電路的功能還可以用軟件代替實(shí)現(xiàn)。因此使得一些較復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)并投入使用。這方面的條件使得新的更復(fù)雜的調(diào)制體制迅速地不斷涌現(xiàn)。 目前，改進(jìn)的數(shù)字調(diào)制方式主要有偏置正交相移鍵控， /4 正交

12、差分相移鍵控，最小頻移鍵控，高斯最小頻移鍵控，正交頻分復(fù)用，網(wǎng)格編碼調(diào)制等，這里對(duì)最小頻移鍵控作一介紹。推薦精選2 QPSK 調(diào)制解調(diào)的基本原理設(shè)計(jì)2.1 2PSK 數(shù)字調(diào)制原理2PSK 信號(hào)用載波相位的變化來表征被傳輸信息的狀態(tài)，通常規(guī)定 0 相位載波和 相位載波分別表示傳“1”和傳“0” 。2PSK 碼元序列的波形與載頻和碼元持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系有關(guān)。當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，在相鄰碼元的邊界處波形是不連續(xù)的，或者說相位是不連續(xù)的。當(dāng)一個(gè)碼元中包含的載波周期數(shù)比整數(shù)個(gè)周期多半個(gè)周期時(shí)，則相位連續(xù)。當(dāng)載波的初始相位差 90 度時(shí)，即余弦波改為正弦波時(shí)，結(jié)果類似。以上說明，相鄰碼元的相

13、位是否連續(xù)與相鄰碼元的初始相位是否相同不可混為一談。只有當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，相鄰碼元邊界處的相位跳變才是由調(diào)制引起的相位變化16。2PSK 信號(hào)的產(chǎn)生方法主要有兩種。第一種叫相乘法，是用二進(jìn)制基帶不歸零矩形脈沖信號(hào)與載波相乘，得到相位反相的兩種碼元。第二種方法叫選擇法，是用此基帶信號(hào)控制一個(gè)開關(guān)電路，以選擇輸入信號(hào)，開關(guān)電路的輸入信號(hào)是相位相差的同頻載波。這兩種方法的復(fù)雜程度差不多，并且都可以用數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)。 碼變換相乘S（t）載波eo（t）雙極性不歸零圖 1 2PSK 及 2DPSK 的調(diào)制方框2.2 4PSK 的調(diào)制和解調(diào)四進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控(4PSK)直接利用載波的四

14、種不同相位來表示數(shù)字信息。如下推薦精選參考相位000o11 180o01 270o10 90o45o 11135o 0100225o10315o參考相位圖 2 4PSK 信號(hào)相位 n矢量圖由于每一種相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來表示。兩個(gè)二進(jìn)制碼元中的前一比特用 a 來表示，后一比特用 b 表示，則雙比特 ab 與載波相位的關(guān)系入下圖：表 1 雙比特 ab 與載波相位的關(guān)系四進(jìn)制信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制所得信號(hào)之和。這樣，就把數(shù)字調(diào)相和線性調(diào)制聯(lián)系起來，為四相波形的產(chǎn)生提供依據(jù)。4PSK 信號(hào)調(diào)制和解調(diào)（1）4PSK 調(diào)制原理： 4PSK 的

15、調(diào)制方法有正交調(diào)制方式（雙路二相調(diào)制合成法或直接調(diào)相法） 、相位選擇法、插入脈沖法等。這里我們采用正交調(diào)制方式。4PSK 的正交調(diào)制原理如圖：雙比特碼元 載波相位（n） a b A 方式 B 方式0110 0 0 1 1 0o 90o 180o 270o 225o 315 o 45 o 135 o推薦精選串/并變換單/雙極性換單/雙極性換移相 /2載波震蕩+acosctsinct-+輸入4PSK 輸出圖 3 4PSK 正交調(diào)制原理方框圖b它可以看成是由兩個(gè)載波正交的 2PSK 調(diào)制器構(gòu)成的。圖中串/并變換器將輸入的二進(jìn)制序列分為速度減半的兩個(gè)并行雙極性序列 a 和 b（a,b 碼元在事件上是對(duì)

16、齊的） ，再分別進(jìn)行極性變換，把極性碼變?yōu)殡p極性碼（0-1，1+1）然后分別調(diào)制到cosct 和 sinct 兩個(gè)載波上，兩路相乘器輸出的信號(hào)是相互正交的抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號(hào)，其相位與各路碼元的極性有關(guān)，分別由 a 和 b 碼元決定。經(jīng)相加電路后輸出兩路的合成波形，即是 4PSK 信號(hào)。圖中兩個(gè)乘法器，其中一個(gè)用于產(chǎn)生 0o與 180o兩種相位狀態(tài)，另一個(gè)用于產(chǎn)生 90o與 270o兩種相位狀態(tài)，相加后就可以得到 45o，135o，225o，和 315o四種相位（2）4PSK 解調(diào)原理4PSK 信號(hào)是兩個(gè)載波正交的 2PSK 信號(hào)的合成。所以，可以仿照 2PSK 相干檢測(cè)法，用兩

17、個(gè)正交的相干載波分別檢測(cè)兩個(gè)分量 a 和 b，然后還原成二進(jìn)制雙比特串行數(shù)字信號(hào)。此法稱作極性比較法（相干解調(diào)加碼反變換器方式或相干正交解調(diào)發(fā)）推薦精選帶通濾波器低通濾波器低通濾波器抽樣判決抽樣判決位定時(shí)并/串變換正交載波源4PSK輸入yi(t)yB(t)cosctsinctyA(t)zB(t)xA(t)zA(t)xB(t)ab圖 4 4PSK 信號(hào)解調(diào)器原理方圖在不考慮噪聲及傳輸畸變時(shí)，接收機(jī)輸入的 4PSK 信號(hào)碼元可表示為 yi(t)=A cos(ct+n)表 2 抽樣判決器的判決準(zhǔn)則判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為 1，負(fù)抽樣值判為 0.兩路抽樣判決器輸出 a、b，經(jīng)并/串變換器

18、就可將并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。判決器輸出輸入相位ncosn的極性sinn的極性ab45o135 o225 o315 o+-+-10011100推薦精選3 QPSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真3.1MATLAB 軟件的介紹MATLAB 軟件是美國(guó) Math works 公司的產(chǎn)品，MATLAB 是英文 MATrix LABoratory(矩陣實(shí)驗(yàn)室)的縮寫。MATLAB軟件系列產(chǎn)品是一套高效強(qiáng)大的工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件，廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的航空航天、汽車制造、半導(dǎo)體制造、電子通信、醫(yī)學(xué)研究、財(cái)經(jīng)研究和高等教育等領(lǐng)域，被譽(yù)為“巨人肩膀上的工具”。研發(fā)人員借助MATLAB軟件能迅速測(cè)試設(shè)想構(gòu)想，綜合評(píng)測(cè)系

19、統(tǒng)性能，快速設(shè)計(jì)更好方案來確保更高技術(shù)要求。同時(shí)MATLAB也是國(guó)家教委重點(diǎn)提倡的一種計(jì)算工具。MATLAB主要由C語言編寫而成，采用LAPACK 為底層支持軟件包。MATLAB的編程非常簡(jiǎn)單，它有著比其他任何計(jì)算機(jī)高級(jí)語言更高的編程效率、更好的代碼可讀性和移植性，以致被譽(yù)為“第四代”計(jì)算機(jī)語言，MATLAB是所有MathWorks公司產(chǎn)品的數(shù)值分析和圖形基礎(chǔ)環(huán)境。此外MATLAB 還擁有強(qiáng)大的2D和3D甚至動(dòng)態(tài)圖形的繪制功能，這樣用戶可以更直觀、更迅速的進(jìn)行多種算法的比較，從中找出最好的方案。從通信系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、濾波器設(shè)計(jì)、信號(hào)處理、小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到控制系統(tǒng)、模糊控制等方面來看，MAT

20、LAB提供了大量的面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的工具箱。通過工具箱，以往需要復(fù)雜編程的算法開發(fā)任務(wù)往往只需一個(gè)函數(shù)就能實(shí)現(xiàn)，而且工具箱是開放的可擴(kuò)展集，用戶可以查看或修改其中的算法，甚至開發(fā)自己的算法。目前， MATLAB已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如電子、通信等領(lǐng)域；它已成為國(guó)際上最流行的計(jì)算機(jī)仿真軟件設(shè)計(jì)工具?，F(xiàn)在的MATLAB不再僅僅是一個(gè)矩陣實(shí)驗(yàn)室，而是一種實(shí)用的、功能強(qiáng)大的、不斷更新的高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語言?，F(xiàn)在從電子通信、自動(dòng)控制圖形分析處理到航天工業(yè)、汽車工業(yè)，甚至是財(cái)務(wù)工程。MATLAB都憑借其強(qiáng)大的功能獲得了極大的用武之地。廣大學(xué)生可以使用MATLAB來幫助進(jìn)行信號(hào)處理、通信原理、線性系

21、統(tǒng)、自動(dòng)控制等課程的學(xué)習(xí)；科研工作者可以使用MATLAB進(jìn)行理論研究和算法開發(fā)；工程師可以使用MATLAB進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)與仿真。推薦精選3.2 2PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)方框圖圖 5 運(yùn)行結(jié)果如下：圖 6 推薦精選3.3 4PSK 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真系統(tǒng)框圖圖 7運(yùn)行結(jié)果如下：推薦精選3.4 利用 MATLAB 研究 4PSK 信號(hào)系統(tǒng)方框圖：圖 8運(yùn)行結(jié)果如下：推薦精選圖 9實(shí)際的傳輸系統(tǒng)不可能完全的滿足無碼間串?dāng)_傳輸條件，評(píng)價(jià)傳輸系統(tǒng)的一種定性而且簡(jiǎn)單的方法就是觀察信號(hào)通過加有噪聲的信道后的眼圖上右圖是信號(hào)沒有通過任何的系統(tǒng)的眼圖，下面是信號(hào)通過信噪比為 26dB 的高斯白噪聲后的

22、眼圖。最下面是信號(hào)通過信噪比為 16dB 后的眼圖。通過對(duì)比可以知道信噪比越大，信號(hào)的眼圖越清晰，信噪比越小，眼圖越模糊，沒有噪聲的話，眼圖最清晰，近似線狀。眼圖不僅反映信噪比對(duì)信號(hào)的影響，而且反映信號(hào)之間串?dāng)_的大小。眼圖中改變參數(shù)設(shè)置，可以發(fā)現(xiàn)最佳判決時(shí)刻的改變。圖 10推薦精選圖 11圖 12推薦精選總結(jié)在通信和信息傳輸系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化或電子工程技術(shù)中，調(diào)制和解調(diào)應(yīng)用最為廣泛。本設(shè)計(jì)研究了 2PSK 和 4PSK 的調(diào)制和解調(diào)原理，以及利用 MATLAB 對(duì)其調(diào)制和解調(diào)進(jìn)行了編程和編譯仿真，得到的結(jié)論和理論上是一致的。簡(jiǎn)單而且快捷。同時(shí)利用 MATLAB 中的 SIMYULINK 對(duì) 2P

23、SK 和 4PSK 的通信系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究了其傳輸?shù)奶匦?，及傳輸中噪聲?duì)系統(tǒng)的影響。而調(diào)制和解調(diào)的基本原理是利用信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析和傅里葉變換的基本性質(zhì)，將信號(hào)的頻譜進(jìn)行搬移，使之滿足一定需要，從而完成信號(hào)的傳輸或處理。調(diào)制與解調(diào)又分模擬和數(shù)字兩種，在現(xiàn)代通信中，調(diào)制器的載波信號(hào)幾乎都是正弦信號(hào)，數(shù)字基帶信號(hào)通過調(diào)制器改變正弦載波信號(hào)的幅度、頻率或相位，產(chǎn)生幅度鍵控（ASK）、相位鍵控（PSK）、頻率鍵控（FSK）信號(hào)，或同時(shí)改變正弦載波信號(hào)的幾個(gè)參數(shù)，產(chǎn)生復(fù)合調(diào)制信號(hào)。本課程設(shè)計(jì)主要介紹基于 Matlab 對(duì) 2PSK 和4PSK 進(jìn)制的調(diào)制仿真實(shí)現(xiàn).本研究具有可對(duì)比性，對(duì)比 2PSK

24、和 4PSK 的通信原理和星座圖可發(fā)現(xiàn)其中的不同點(diǎn)，但是頻譜圖近似相同。通信中信道的信噪比設(shè)置越大信噪傳輸越理想，與理論上是相符合的。2PSK 和 4PSK 的傳輸系統(tǒng)也具有對(duì)比性，本研究在文中列出了仿真過程中每個(gè)元件的仿真參數(shù)的設(shè)置。比較其中不同點(diǎn)我們發(fā)現(xiàn)其中參數(shù)基本相似。也說明了他們的傳輸原理基本相同，都利用了相位的不同表示了不同的碼元傳輸。推薦精選參考文獻(xiàn)1電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程M王紫婷 西南交大出版社 20012通信原理 王福昌 熊兆飛 黃本雄 清華大學(xué)出版社 20063MATLAB 仿真技術(shù)與應(yīng)用教程 鐘麟 王峰 國(guó)防工業(yè)出版社 20034MATLAB 通信仿真與技術(shù)應(yīng)用劉敏 魏玲 國(guó)防工

25、業(yè)出版社 20015Simulink 通信仿真開發(fā)手冊(cè)孫屹 吳磊 國(guó)防工業(yè)出版社 20046數(shù)字通信原理與技術(shù)（第二版） 王興亮西安電子科技大學(xué)出版社 20008徐炳祥等通信原理(第 5 版) 樊昌信 北京國(guó)防工業(yè)出版社 20059精通 MATLAB6.5 版 張志涌等 北京航空航天大學(xué)出版社 200310MATLAB 通信仿真及應(yīng)用實(shí)例祥 鄧華等 解人民郵電出版社 2003推薦精選致謝通過本次計(jì)算機(jī)通信課程設(shè)計(jì)，讓我在除了課本的知識(shí)之外的知識(shí)有了更好的理解，對(duì) QPSK 調(diào)制解調(diào)的工作原理有了更好的理解，在設(shè)計(jì)之前，收集了很多的材料，但當(dāng)真正深入設(shè)計(jì)時(shí)，卻也遇到了諸多的問題，讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)

26、的要求在于系統(tǒng)性，可行性，準(zhǔn)確性，諸多問題的出現(xiàn)給我們的設(shè)計(jì)帶來了難度，也同時(shí)是更大的一次挑戰(zhàn)，最終，在老師以及同學(xué)的幫助下，克服了種種困難，順利的完成了本次計(jì)算機(jī)通信的課程設(shè)計(jì)，在此，首先要感謝學(xué)校安排此次課程設(shè)計(jì)，讓我有機(jī)會(huì)對(duì)本次課程設(shè)計(jì)能夠深入理解和設(shè)計(jì)，再次感謝老師的細(xì)心指導(dǎo)和改正，還有同組同學(xué)的相互團(tuán)結(jié)和幫助，使我完成了本次計(jì)算機(jī)通信課程設(shè)計(jì)，使我在求學(xué)的道路上有了更多方面知識(shí)的獲得。設(shè)計(jì)過程中查閱了大量的有關(guān) QPSK 調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)的書籍，鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的必要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，

27、只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。再次感謝學(xué)校，感謝張老師，感謝同學(xué)。推薦精選附錄MATLAB 程序程序%QPSK simulation with Gray coding and simple Rayleigh (no LOS) multipath and AWGN added%Run from editor debug(F5)%JC-7/1/08%The purpose of this m-file is to show a baseband simulated version of QPSK with%G

28、ray coding( Rayleigh multipath and AWGN added) which may give valid results%(still trying to figure out if this program is correct-multipath so subjective)%when compared to theoritical/simulated AWGN MPSK analysis SER and BER.%The simulation assumes a single channel(no diversity or FEC codes other t

29、han Gray)%perfect system with perfect sync and no intersymbol interference. The program contains%no Root Raised Cosine or Raised Cosine filters as they would just add delay. I hope%it will be useful to others to play with and give a basic understanding of the problems%encountered in the channel with

30、 various types of multipath.%I have provided comments, notes and references for review. You can also%download the file sim_qpskgray.m under JC file for BER and SER simulation%only in AWGN channel. What this all proves is that you need at least 17 dB%of fade margin at 10-3 BER with Rayleigh multipath

31、 when comparing only with AWGN %at SNR of 7 to 8dB. Of course you can lower this with antenna diversity, FEC codes,etc%or possibly with DSSS with psuedo random codes If you have the communications toolbox推薦精選%you can make comparisons with what it gives in its plots(see references)%推薦精選%TRANSMITTER%c

32、lear%randn(state,0);%keeps bits the same on rerunsnr_data_bits=10000;% 0s and 1s, keep even number-Takes 1 minute for a run of 1 million%64000 allows bits and complex values to be shown in array editornr_symbols=nr_data_bits/2;b_data = (randn(1, nr_data_bits) .5);%random 0s and 1sb = (b_data);% Map

33、the bits to be transmitted into QPSK symbols using Gray coding. The% resulting QPSK symbol is complex-valued, where one of the two bits in each% QPSK symbol affects the real part (I channel) of the symbol and the other% bit the imaginary part (Q channel). Each part is subsequently% modulated to form

34、 the complex-valued QPSK symbol.% The Gray mapping resulting from the two branches are shown where% one symbol error corresponds to one bit error going counterclockwise.% imaginary part (Q channel)% % |% 10 x | x 00 (odd bit, even bit)% |% -+- real part (I channel)% |% 11 x | x 01% |% Input:% b = bi

35、ts 0, 1 to be mapped into QPSK symbols% Output:% d = complex-valued QPSK symbols 0.70711 + 0.70711i, etcd=zeros(1,length(b)/2);%definition of the QPSK symbols using Gray coding.推薦精選for n=1:length(b)/2 p=b(2*n);推薦精選 imp=b(2*n-1); if (imp=0)&(p=0) d(n)=exp(j*pi/4);%45 degrees end if (imp=1)&(p

36、=0) d(n)=exp(j*3*pi/4);%135 degrees end if (imp=1)&(p=1) d(n)=exp(j*5*pi/4);%225 degrees end if (imp=0)&(p=1) d(n)=exp(j*7*pi/4);%315 degrees endendqpsk=d;SNR=0:30;%change SNR valuesBER1=;SNR1=;SER=;SER1=;sigma1=;%Rayleigh multipath/AWGN(Additive White Gaussian Noise)%for SNR=0:length(SNR);%

37、loop over SNR-change SNR values (0,5,10 etc dB)sigma = sqrt(10.0(-SNR/10.0);sigma=sigma/2;%Required a division by 2 to get close to exact solutions(Notes)-WHY?%Is dividing by two(2) legitimate?%sigma1=sigma1 sigma;%add Rayleigh multipath(no LOS) to signal(qpsk)x=randn(1,nr_symbols); y=randn(1,nr_sym

38、bols);ray=sqrt(0.5*(x.2+y.2);%variance=0.5-Tracks theoritical PDF closely推薦精選mpqpsk=qpsk.*ray;%add noise to QPSK Gray coded signals with multipathmpsnqpsk=(real(mpqpsk)+sigma.*randn(size(mpqpsk) +i.*(imag(mpqpsk)+sigma.*randn(size(mpqpsk);%Receiver%r=mpsnqpsk;%received signal plus noise and multipat

39、h%Detector-When Gray coding is configured as shown, the detection process%becomes fairly simple as shown. A system without Gray coding requires a much%more complex algorithim detection methodbhat=real(r)0;imag(r)0;%detector bhat=bhat(:);bhat1=bhat;%0s and 1sne=sum(b=bhat1);%number of errorsBER=ne/nr

40、_data_bits;SER=ne/nr_symbols;%consider this to be Ps=log2(4)*Pb=2*PbSER1=SER1 SER;BER1=BER1 BER;SNR1=SNR1 SNR;end%Notes: Theoritical QPSK EXACT SOLUTION for several SNR=Eb/No points on BER/SER plot%Assuming Gray coding and AWGN%Pb=Q(sqrt(2SNRbit)%Ps=2Q(sqrt(2SNRbit)1-.5Q(sqrt(2SNRbit)%SNR=7dB%SNRbit=10(7/10)=5.0118 get ratio%Pb=Q(sqrt(2*SNRbit)=Q(sqrt(10.0237)=7.7116e-4 (bit error rate)%where Q=.5*erfc(sqrt(10.0237)/1.414)%Ps=2*Q-Q2=2*(7.7116e-4)-(7.7116e-4)2=1.5e-3 (symbol error rate)%SNR=9dB%SNRbit=10(9/10)=7.943 get ratio推薦精