基于matlab的DQPSK基帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)瑞利信道

1、基于matlab的dqpsk基帶調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)(瑞利信道) 一、課程設(shè)計的主要內(nèi)容和基本要求 1主要內(nèi)容： 通過本課程設(shè)計鞏固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。學(xué)習(xí)使用matlab編程,實現(xiàn)dqpsk基帶信號調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真。 2. 基本要求： 構(gòu)建一個在瑞利信道系統(tǒng).通信原理基于matlab的計算機仿真m北京郵電大學(xué)出版社2006 一課程設(shè)計目的： 1. 通過本課程設(shè)計鞏固并擴展通信課程的基本概念、基本理論、分析方法和實現(xiàn)方法qpsk調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時復(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dqpsk的實現(xiàn)方法及數(shù)

2、學(xué)原理。 3.通過本課程設(shè)計鞏固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。學(xué)習(xí)使用matlab編程,實現(xiàn)dqpsk信號在瑞利信道下傳輸。 二課程設(shè)計原理： 1.調(diào)制原理 多進制數(shù)字相位調(diào)制又稱多相制，它利用載波的多種不同相位或相位差來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。qpsk信號的相干解調(diào)中，同樣需要使用平方環(huán)法或是科斯塔斯環(huán)法提取相干載波，這兩種方法因為存在相位模糊問題，在相干解調(diào)時會造成誤碼，因此可以模仿dpsk調(diào)制方法，先對基帶信號進行差分編碼再進行qpsk調(diào)制，這種調(diào)制方法稱為dqpsk。 dqpsk（四相相對移相調(diào)制）信號是利用前后碼元之間的相對相位變化

3、來表示數(shù)字信息。若以前一雙比特碼元相位作為參考，n為當(dāng)前雙比特碼元與前一雙比特碼元初相差，相對碼變換的邏輯關(guān)系如表一所示。 表一 dqpsk編碼與載波相位變化關(guān)系 本課程設(shè)計采用a方式。dqpsk信號的調(diào)制框圖如下圖所示： dqpsk信號的調(diào)制框圖 圖中，串/并變換器將輸入的二進制序列分為速率減半的兩個并行序列cn,dn。差分編碼的作用是將絕對碼變換為相對碼。編碼的規(guī)則是：（均采用模二加法）當(dāng)en-1+fn-1=0，en-1+cn=en；fn-1+dn=fn；當(dāng)en-1+fn-1=1，fn-1+cn=en；en-1+dn=fn。在進行形成雙極性不歸零脈沖序列之后，上下支路分別與coswt和-s

4、inwt相乘，相加以后形成dqpsk信號。相位與碼元對應(yīng)關(guān)系如下圖： 2解調(diào)原理 dqpsk信號的解調(diào)通常采用碼反變換加相干解調(diào)法。dqpsk信號可以看作兩個載波正交2dpsk信號的合成，因此對dqpsk信號的解調(diào)可以采用與2dpsk信號類似的解調(diào)方法進行解調(diào)。解調(diào)原理如下圖所示，它可以看成是由信號解調(diào)器和碼反變換器組成，同相支路和正交支路采用相干解調(diào)方式解調(diào)，經(jīng)抽樣判決，碼元形成，差分解碼和并/串變換器，將上、下支路得到的并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)，如此即可完成dqpsk信號的解調(diào)。 dqpsk信號的解調(diào)框圖 三.課程設(shè)計步驟 圖三為基于matlab/simulink的dqpsk通信系統(tǒng)仿真模型

5、 1.利用matlab的randn及sign函數(shù)產(chǎn)生一個隨機序列（1或者0）； 2.利用for循環(huán),將隨機序列分成兩個并行序列； 3.利用for循環(huán)和xor函數(shù)進行差分編碼； 4.進行電平映射0映射為+1；1映射為-1（為了符合設(shè)計原理）；利用conv函數(shù)將其形成雙極性不歸零脈沖序列 5. 上下支路分別與coswt和-sinwt相乘，相乘后相加即可得到dqpsk； 6信號通過瑞利信道并且加入高斯白噪聲的干擾 7.將接受端的信號分別與coswt,和-sinwt相乘，并讓其通過低通濾波器lpf； 8.在每個碼元的中間利用sign函數(shù)進行抽樣判決，并將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的碼。 9.對其進行解碼和并串轉(zhuǎn)換即

6、可得到輸出碼元。（調(diào)制的逆過程） 四實驗程序： clear all; clc; close all; m=4; fc=10; % 載波頻率 n_sample=32; % 基帶碼元抽樣點數(shù) n=200; % 碼元數(shù) ts=1;% 碼元寬度 a=1; % 載波幅度 dt=ts/fc/n_sample;% 抽樣時間間隔 t=0:dt:n*ts-dt; % 時間向量 %產(chǎn)生信源 d=sign(randn(1,n); d1=(d+1)/2; d=d*(-1); dd1=sigexpand(d1,fc*n_sample); gt1=ones(1,fc*n_sample); dm=conv(dd1,gt1)

7、; figure(1); subplot(5,2,1); plot(t,dm(1:length(t); axis(0,10,-0.2,1.2); xlabel('時間(s)'); ylabel('幅度(v)'); title('輸入碼元時域波形圖'); grid; f,dmf=t2f(t,dm(1:length(t); figure(1); subplot(5,2,2); plot(f,10*log10(abs(dmf).2/(n*ts); axis(-20,20,-40,40); xlabel('頻率(hz)'); ylabel

8、('功率譜密度(db/hz)'); title('輸入碼元功率譜圖'); grid; %串并轉(zhuǎn)換 s1=; s2=; m=1; k=1; for i=1:n if mod(i,2)=1 s1(m)=d1(i); m=m+1; else s2(k)=d1(i); k=k+1; end end gt2=ones(1,2*fc*n_sample); ss1=sigexpand(s1,2*fc*n_sample); sss1=conv(ss1,gt2); ss2=sigexpand(s2,2*fc*n_sample); sss2=conv(ss2,gt2); figur

9、e(1); subplot(5,2,3); plot(t,sss1(1:length(t); axis(0,10,-0.2,1.2); xlabel('時間(s)'); ylabel('幅度(v)'); title('串并轉(zhuǎn)換上支路碼元時域波形圖'); grid; figure(1); subplot(5,2,4); plot(t,sss2(1:length(t); axis(0,10,-0.2,1.2); xlabel('時間(s)'); ylabel('幅度(v)'); title('串并轉(zhuǎn)換下支路碼元

10、時域波形圖'); grid; %差分編碼 f1=; f2=; c=0 for i=1:n/2 if i=1 f1(1)=s1(1); f2(1)=s2(1); else if xor(f1(i-1),f2(i-1)=0 f1(i)=xor(f1(i-1),s1(i); f2(i)=xor(f2(i-1),s2(i); else f1(i)=xor(f2(i-1),s1(i); f2(i)=xor(f1(i-1),s2(i); end if s1(i)=s2(i); c=f1(i); f1(i)=f2(i); f2(i)=c; end end end gt2=ones(1,2*fc*n_

11、sample); ff1=sigexpand(f1,2*fc*n_sample); fff1=conv(ff1,gt2); ff2=sigexpand(f2,2*fc*n_sample); fff2=conv(ff2,gt2); figure(1); subplot(5,2,5); plot(t,fff1(1:length(t); axis(0,10,-0.2,1.2); xlabel('時間(s)'); ylabel('幅度(v)'); title('上支路編碼碼元時域波形圖'); grid; figure(1); subplot(5,2,6)

12、; plot(t,fff2(1:length(t); axis(0,10,-0.2,1.2); xlabel('時間(s)'); ylabel('幅度(v)'); title('下支路編碼碼元時域波形圖'); grid; %產(chǎn)生雙極性不歸零碼 for i=1:n/2 if f1(i)=1 f1(i)=-1; else f1(i)=1; end if f2(i)=1 f2(i)=-1; else f2(i)=1; end end gt2=ones(1,2*fc*n_sample); ff1=sigexpand(f1,2*fc*n_sample);

13、i=conv(ff1,gt2); ff2=sigexpand(f2,2*fc*n_sample); q=conv(ff2,gt2); figure(1); subplot(5,2,7); plot(t,i(1:length(t); axis(0,10,-1.2,1.2); xlabel('時間(s)'); ylabel('幅度'); title('上支路電平映射基帶信號時域波形圖'); grid; figure(1); subplot(5,2,8); plot(t,q(1:length(t); axis(0,10,-1.2,1.2); xlabe

14、l('時間(s)'); ylabel('幅度'); title('下支路電平映射后基帶信號時域波形圖'); grid; f2,if=t2f(t,i(1:length(t); figure(1); subplot(5,2,9); plot(f2,10*log10(abs(if).2/(n*ts); axis(-20,20,-40,40); xlabel('頻率(hz)'); ylabel('功率譜密度(db/hz)'); title('上支路基帶信號功率譜圖'); grid; f3,qf=t2f(t,q(1:length(t); figure(1); subplot(5,2,10); plot(f3,10*log10(abs(qf).2/(n*ts); axis(-20,20,-40,40); xlabel('