BPSK和QPSK調(diào)制解調(diào)原理及MATLAB程序

1、PSK調(diào)制方式PSK®理介22(以2-PSK為例)移相鍵控(PSK)又稱為數(shù)字相位調(diào)制,二進(jìn)制移相鍵控記作2PSK絕對相移是利用載波的相位(指初相)直接表示數(shù)字信號的相移方式。二進(jìn)制相移鍵控中，通常用相位0和冗來分別表示“0”或“1"。2PSK已調(diào)信號的時(shí)域表達(dá)式為s2psk(t)=s(t)cosct,2PSK移相鍵控中的基帶信號與頻移鍵控和幅度鍵控是有區(qū)別的，頻移鍵控和幅度鍵控為單極性非歸零矩形脈沖序列，移相鍵控為為雙極性數(shù)字基帶信號，就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號的方法比較，只是對s(t)要求不同，因此2PSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。在

2、二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進(jìn)制數(shù)字基帶信號離散變化時(shí)，則產(chǎn)生二進(jìn)制移相鍵控(2PSK)信號。通常用已調(diào)信號載波的0°和1800分別表示二進(jìn)制數(shù)字基帶信號的1和0。二進(jìn)制移相鍵控信號的時(shí)域表達(dá)式為e2PSK(t)=ang(t-nTs)coswctn其中，an與2ASKf口2FSK寸的不同，在2PSKS制中，an應(yīng)選擇雙極性。l1,發(fā)送概率為Pan=YM,發(fā)送概率為1-P若g(t)是脈寬為Ts,高度為1的矩形脈沖時(shí)，則有Lcosct,發(fā)送概率為Pe2PSK(t)=V-coLct,發(fā)送概率為1-P由上式可看出，當(dāng)發(fā)送二進(jìn)制符號1時(shí)，已調(diào)信號e2PSK(t)取0°相位，

3、發(fā)送二進(jìn)制符號0時(shí)，e2PSK(t)取180°相位。若用小n表示第n個(gè)符號的絕對相位，則有.00,發(fā)送1符號小n=Y18。10,發(fā)送0符號由于在2PSK信號的載波恢復(fù)過程中存在著180°的相位模糊，所以2PSK信號的相干解調(diào)存在隨機(jī)的“倒冗”現(xiàn)象，從而使得2PSK方式在實(shí)際中很少采用。為了解決2PSK信號解調(diào)過程的反向工作問題，提出了二進(jìn)制差分相位鍵控(2DPSK),這里不再詳述。2-PSK調(diào)制解調(diào)二進(jìn)制移相鍵控信號的調(diào)制原理：如圖9所示。其中圖(a)是采用模擬調(diào)制的方法產(chǎn)生2PSK信號,圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號。解調(diào)器原理：如圖10所示。2PSK信號的

4、解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的2PSK信號同頻同相的相干載波。雙極性不歸零(a)模擬調(diào)制產(chǎn)生2PSK信號開關(guān)電路(b)數(shù)字鍵控的方法產(chǎn)生2PSK信號圖92PSK信號的調(diào)制原理圖圖102PSK信號的解調(diào)原理圖11100100_v_v_圖112PSK信號相干解調(diào)各點(diǎn)時(shí)間波形就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號S(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出,這時(shí)s(t)為單極性NRZIE雙極性NRZ脈沖序列信號均可。當(dāng)基帶信號為0時(shí)候，連通開關(guān)0,產(chǎn)生無差別的載波，當(dāng)所發(fā)出的信號為1時(shí)，既連通開關(guān)口改變載波的相位。在移相鍵控中還有一種差分移相鍵，他和普通的移相鍵控區(qū)別在與，差分移相

5、鍵只有在當(dāng)前傳輸?shù)拇a元和上次傳輸?shù)拇a元產(chǎn)生差別時(shí)才會(huì)產(chǎn)生相位的變化。移相鍵控相對與幅度鍵控和移頻鍵控有著更好的抗干擾性，也更適合于在信道中傳輸。QPSKS制QPSK號可以看作兩個(gè)載波正交2PSK言號的合成。用調(diào)相法產(chǎn)生QPS喇制器框圖如圖12所示，QPSK勺調(diào)制器可以看作是由兩個(gè)BPSKM制器構(gòu)成，輸入的串行二進(jìn)制信息序列經(jīng)過串并變換，變成兩路速率減半的序列，電平發(fā)生器分別產(chǎn)生雙極性的二電平信號I(t)和Q(t),然后對cosAt和sinAt進(jìn)行調(diào)制，相加后即可得到QPSK言號二進(jìn)制信息Q(t)載波友生命移相90度Asin(wt)Acos(wt)輸出QPSK言號 圖12QPSK調(diào)制器框圖QPS

6、K軍調(diào)QPSKJ號的解調(diào)原理如圖3-5的方框圖所示。解調(diào)是從已調(diào)信號中提取信號的過程，在某種意義上解調(diào)是調(diào)制的逆過程。由于QPSC號可以看作是兩正交2PSK信號的疊加，故用兩路正交的相干載波去解調(diào)，這樣能夠很容易地分離出這兩路正交的2PSK信號。相干解調(diào)后的兩路并行碼元a和b經(jīng)過“并/用”轉(zhuǎn)換后成為串行數(shù)據(jù)輸出。圖3-5 QPSK信號解調(diào)原理方框圖BPS緘制解調(diào)程序%勾造載波，產(chǎn)生8個(gè)碼元，生成已調(diào)信號a=randsrc(1,8,0:1);% l=linspace(0,2*pi,50);% f=sin(2*l);%生成載波t=linspace(0,10*pi,400);% 點(diǎn)數(shù)out=1:40

7、0;%規(guī)定已調(diào)信號產(chǎn)生8個(gè)隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)利用linspace函數(shù)創(chuàng)建數(shù)組,2pi長度取點(diǎn)50個(gè)模擬一個(gè)碼元定義時(shí)軸length為10pi,取點(diǎn)400個(gè)，代表8個(gè)碼元的總?cè)觔=1:400;%規(guī)定基帶信號 w=1:400;%規(guī)定載波 length %fc成PSK信號 for i=1:8if a(i)=0for j=1:50out(j+50*(i-1)=f(j); % endelselength length若碼元為0則將載波輸出for j=1:50out(j+50*(i-1)=-f(j); % end若碼元為1則將載波反相輸出endend%俞出載波和基帶信號 %for i=1:8for j=1:

8、50b(j+50*(i-1)=a(i); %b作為調(diào)制信號輸出w(j+50*(i-1)=f(j); %w end作為載波輸出endsubplot(3,3,1),plot(t,b),axis(0 10*pi 基帶信號 ');grid on;subplot(3,3,2),plot(t,w),axis(0 10*pi 載波 '); grid on;subplot(3,3,3),plot(t,out),axis(0 '),title('PSK 波形 ');grid on;%已調(diào)信號加入高斯白噪聲%noise=awgn(out,80,'measured&#

9、39;)比 80), xlabel('t'),ylabel('), xlabel('t'),ylabel('10*pi),xlabel('t'),ylabel('幅度 '),title('幅度 '),title('幅度產(chǎn)生噪音并加入到已調(diào)信號 out 中, 信噪subplot(334);plot(t,noise);ylabel('幅度');title('噪音+信號');xlabel('t');axis(0 10*pi ); grid on;%信

10、號通過BPF%Fs=400;%t=(1:400)*10*40/Fs;%b,a=ellip(4,40,10,25*2/Fs);%sf=filter(b,a,noise);%subplot(335); plot(t,sf);%xlabel('t'); ylabel(' 幅度 ');title(' axis(0 10*pi );grid on; %信號經(jīng)過相乘器%抽樣頻率 400HZ時(shí)軸步進(jìn)設(shè)計(jì) IIR-BPF信號通過該濾波器畫出信號通過該 BPF的波形通過BPF后的波形)；f=f f f f f f f f;%調(diào)整載波函數(shù)的長度，與 BPF輸出函數(shù)統(tǒng)leng

11、ths=sf.*f;%信號與載波相乘s=(-1).*s;subplot(336);plot(t,s);%畫出信號通過該相乘器的波形xlabel('t');ylabel('幅度');title('通過相乘器后波形');axis(010*pi-11);gridon;%信號通過LPF%Fs=400;%t=(1:400)*10*pi/Fs;%b,a=ellip(4,40,10*2/Fs);%sf=filter(b,a,s);%subplot(337);plot(t,sf);%xlabel('t'); ylabel(' 幅度 

12、9;);title('抽樣頻率 400HZ時(shí)軸步進(jìn)設(shè)計(jì) IIR-LPF信號通過該濾波器畫出信號通過該低通濾波器的波形通過LPF后的波形)；axis(010*pi-11);gridon;%抽樣判決%b=;%fori=1:8forj=1:50ifsf(j+50*(i-1)>bsf(j+50*(i-1)=1;%elsesf(j+50*(i-1)=0;%endendendsubplot(338);plot(t,sf);%xlabel('t');ylabel('幅度');title('抽樣判決后波形');axis(310*pi);gridon

13、;QP頒制解調(diào)程序(1)調(diào)制%調(diào)相法clearallcloseallt=-1:;tt=length(t);x1=ones(1,800);fori=1:ttif(t(i)>=-1&t(i)<=1)|(t(i)>=5&t(i)<=7);x1(i)=1;elsex1(i)=-1;endendt1=0:;t2=0:;t3=-1:i=1:tt1if(t1(i)>=0&t1(i)<=2)|(t1(i)>=4&t1(i)<=8);x2(i)=1;elsex2(i)=-1;end設(shè)置判決門限若sf>判決門限，說明此時(shí)碼元為1

14、若sf<判決門限，說明此時(shí)碼元為0畫出信號通過抽樣判決器的波形endf=0:1;xrc=+*cos(pi*f);y1=conv(x1,xrc)/;y2=conv(x2,xrc)/;n0=randn(size(t2);f1=1;i=x1.*cos(2*pi*f1*t);q=x2.*sin(2*pi*f1*t1);I=i(101:800);Q=q(1:700);QPSK=sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q;QPSK_n=(sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q)+n0;n1=randn(size(t2);i_rc=y1.*cos(2*pi*f1*t3);q_rc=

15、y2.*sin(2*pi*f1*t4);I_rc=i_rc(101:800);Q_rc=q_rc(1:700);QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc);QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1;figure(1)subplot(4,1,1);plot(t3,i_rc);axis(-18-11);ylabel('a序列');subplot(4,1,2);plot(t4,q_rc);axis(-18-11);ylabel('b序列');subplot(4,1,3);plot(t2,QPSK_rc);axis(-18-11

16、);ylabel('合成序列');subplot(4,1,4);plot(t2,QPSK_rc_n1);axis(-18-11);ylabel('加入噪聲');(2)解調(diào)%設(shè)定T=1,不加噪聲clearallcloseall%調(diào)制bit_in=randint(1e3,1,01);bit_I=bit_in(1:2:1e3);bit_Q=bit_in(2:2:1e3);data_I=-2*bit_I+1;data_Q=-2*bit_Q+1;data_I1=repmat(data_I',20,1);data_Q1=repmat(data_Q',20,1

17、);fori=1:1e4data_I2(i)=data_I1(i);data_Q2(i)=data_Q1(i);end;t=0:;f=0:1;xrc=+*cos(pi*f);data_I2_rc=conv(data_I2,xrc)/;data_Q2_rc=conv(data_Q2,xrc)/;f1=1;t1=0:1e3+;I_rc=data_I2_rc.*cos(2*pi*f1*t1);Q_rc=data_Q2_rc.*sin(2*pi*f1*t1);QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc);%解調(diào)I_demo=QPSK_rc.*cos(2*pi*f1*t1);Q_demo=QPSK_rc.*sin(2*pi*f1*t1);I_recover=conv(I_demo,xrc);Q_recover=conv(Q_demo,xrc);I=I_recover(11:10010);Q=Q_recover(11:10010);t2=0:;t3=0:;data_recover=;fori=1:20:10000data_recover=data_recoverI(i:1:i+19)Q(i:1:i+19);end;ddd=-2*bit_in+1;ddd1=repmat(ddd',10,1);fori=1:1e4ddd2(