基于matlab的qpsk調(diào)制解調(diào)仿真設(shè)計與研究設(shè)計說明書-文庫吧
2025-07-23 15:22 本頁面
【正文】 塊對 QPSK 的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)進行了仿真，對 QPSK 在高斯白噪聲信道中的性能進行了，分析了解 Simulink 中涉及到 QPSK 的各種模塊的功能。 【關(guān)鍵詞】 Matlab QPSK Simulnk 仿真 第一章 前 言 專業(yè)設(shè)計 任務(wù) 及要求 1了解并掌握 QPSK 調(diào)制與解調(diào)的基本原理； 2在通信原理課程的基礎(chǔ)上設(shè)計與分析簡單的通信系統(tǒng)； 3學(xué)會利用 編寫程序進行仿真， 根據(jù)實驗結(jié)果能分析所設(shè)計系統(tǒng)的性能。 4 學(xué)習 MATLAB 的基本知識，熟悉 MATLAB 集成環(huán)境下的 Simulink 的 仿真 平臺。 5 利用通信原理相關(guān)知識在仿真平臺中設(shè)計 QPSK 調(diào)制與解調(diào)仿真系統(tǒng)并用示波器觀察解調(diào)后的波形 6在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立完成課程設(shè)計的全部內(nèi)容，能正確的闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。 Matlab 簡介 MATLAB 是 MATrix LABoratory 的縮寫，是一款由美國 Math Works 公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件。 MATLAB 是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。除了矩 陣運算、繪制函數(shù) /數(shù)據(jù)圖像等常用功能外， MATLAB 還可以用來創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語言 (包括 C， C++和 FORTRAN)編寫的程序。盡管 MATLAB 主要用于數(shù)值計算 ,但是因為大量的額外 3 的工具箱它也適合于不同領(lǐng)域的應(yīng)用 ,如控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、圖像處理和信號處理和通信、金融建模和分析等。除了一個完整的 Simulink 包 ,提供了一個可視化的開發(fā)環(huán)境 ,通常用于系統(tǒng)仿真、動態(tài) /嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等。 Matlab 下的 simulink 簡介 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模 、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在該環(huán)境中只要通過簡單的鼠標操作，就可以構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。 Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、效率高、貼近實際、等優(yōu)點，基于以上優(yōu)點 Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。同時有大量的第三方軟件和硬件應(yīng)用于 Simulink。 通信系統(tǒng)模型 通信系統(tǒng)就是 傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿 (受信者 ) ，它的一般模型如圖 所示。 ? ? ? ?信 息 源 發(fā) 送 設(shè) 備 信 道 接 收 設(shè) 備 受 信 者 ? 噪 聲 源 圖 通信系統(tǒng)一般模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 所示。 ? ? ? ?信 息 源 調(diào) 制 器 信 道 解 調(diào) 器 受 信 者 ? 噪 聲 源 圖 模擬通信系統(tǒng)模型 4 第二章 QPSK調(diào)制 QPSK 介紹 Quadrature Phase Shift Keying 通過使用載波的四個各不相同的相位差來表示輸入的信息，是具有四進制的相移鍵控。 QPSK 是在 M=4 時的數(shù)字的調(diào)相技術(shù)，它通過約定的四種載波相位，分別為 45176。 ， 135176。 ， 225176。 ， 275176。 ，輸入數(shù)據(jù)為二進制的數(shù)字序列，因為載波 相位 是四進制的，所有我們需要把二進制的數(shù)據(jù)變?yōu)樗倪M制的，即把二進制序列中每兩個比特分成一組，四種排列組合，即00， 01， 10， 11，雙比特碼元即為一組。每兩位二進制信息比特構(gòu)成每一組，它們分別表示著著四個符號中的某一個符號。 QPSK 調(diào)制原理 QPSK 的調(diào)制有兩種產(chǎn)生方法相乘電路法和選擇法。 相乘法 輸入信號是二進制不歸零的雙極性碼元，它通過“串并變換”電路變成了兩路碼元。變成并行碼元 后，每個碼元的持續(xù)時間是輸入碼元的兩倍。用兩路正交載波去調(diào)制并行碼元。 5 圖 QPSK的調(diào)制中， QPSK信號可以看成是兩個載波正交的 2PSK信號調(diào)制器構(gòu)成。原理分析如下：基本原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu) QPSK 與二進制 PSK 一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中。個別的載波相位取四個等間隔值之一，如 л/4 、 3л/4 、5л/4 、 7л/4 。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號定義為： ????? ?????其他,00],4)12(2c o s [/2)( btTtifttEtS ?? 其中， i＝ 1， 2， 3， 4； E 是發(fā)射信號的每個符 號的能量， T 為符號的持續(xù)時間，載波頻率 f 等于 nc/T， nc 為固定整數(shù)。每一個可能的相位值對應(yīng)于一個特定的二位組。下面介紹 QPSK 信號的產(chǎn)生和檢測。如圖為典型的 QPSK 發(fā)射機框圖。輸入的二進制數(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，即負號 1和 0分別用 bE 和 bE 表示。該二進制波形被分接器分成兩個分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨立的二進制波形，這 兩個二進制波形分別用a1(t)和 a2(t)表示。此時，在任何一信號時間間隔內(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。這兩個二進制波形 a1(t)和 a2(t)被用來調(diào)制一對正交載波： ? ? ? ?tfTt c?? 2c o s/21 ? , ? ? ? ?tfTt c?? 2s in/2? 。這樣就得到一對二進制 PSK 信號。 ??t1? 和 ??t2? 的正交性使這兩個信號可以被獨立地檢測。最后，將這兩個二進制 PSK 信號相加，從而得期望的 QPSK。 選擇法 輸入基帶信號經(jīng)過串并變換后用于控制一個相位選擇電路，按照當時的輸 6 入雙比特 ab，決定選擇哪個相位的載波輸出。 圖 QPSK 調(diào)制原理框圖 圖 調(diào)制原理框圖 QPSK 調(diào)制 方式的 Matlab 仿真 I 路信號是用余弦載波，由 2 進制數(shù)據(jù)流的奇 數(shù)序列組成； Q路信號用正弦載波，由 2
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