基于matlab的oqpsk調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-19 08:56 本頁(yè)面
【正文】 《 基于 MATLAB的 OQPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn) 》 第 1頁(yè) 共 22頁(yè) 基于 MATLAB的 OQPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn) 摘 要 本課程設(shè)計(jì) 的目標(biāo)在于深切理解 OQPSK調(diào)制 與解調(diào) 的基本原理 ，學(xué)會(huì)使用MATALB軟件中的 M文件來(lái)實(shí)現(xiàn) OQPSK的調(diào)制 與解調(diào)以及分析加入不同噪聲時(shí)對(duì)信號(hào)的影響程度。 首先產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字基帶信號(hào) ，接下來(lái)調(diào)用 MATLAB中的相應(yīng)函數(shù) 對(duì)這個(gè)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制 ， 然后分析調(diào)制后的波形 :，記錄結(jié)果后對(duì)調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，觀察解調(diào)結(jié)果并做好記錄，最后在 信號(hào) 中 加入噪聲 并 觀察其時(shí)頻圖 的變化 ，分析 信噪比的 噪聲對(duì)調(diào)制 結(jié)果 的影響。 本課程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn) 開(kāi)發(fā) /運(yùn)行平臺(tái)為 windowsXP/windows7，程序設(shè)計(jì)使用 MATLAB語(yǔ)言。通過(guò)調(diào)試運(yùn)行，基本完成設(shè)計(jì)目標(biāo) ,達(dá)到調(diào)制與解調(diào)的目的。 關(guān)鍵詞： MATLAB； M文件； OQPSK；調(diào)制與解調(diào)；噪聲 1 引 言 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)在數(shù)字通信中占有非常重要的地位 ，數(shù)字通信技術(shù)與 MATLAB 的結(jié)合是現(xiàn)代通信系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。在數(shù)字信號(hào)通信過(guò)程中，噪聲的影響往往比較大，同時(shí)我們都希望有較高的頻帶利用率和功率利用率，而 OQPSK也是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，其頻譜特 性好，既保留著 2PSK的高抗噪聲性能、高頻帶利用率和高功率利用率，又有效地減弱了 2PSK的“反相工作”缺陷，在通信研究中有著非常重要的意義，特別是在衛(wèi)星通信和移動(dòng)通信的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 MATLAB 作為當(dāng)前國(guó)際控制界最流行的面向工程與科學(xué)計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，在控制系統(tǒng)的分析、仿真與設(shè)計(jì)方面得到了非常廣泛的應(yīng)用，隨著其信號(hào)處理專業(yè)函數(shù)和專業(yè)工具箱的成熟，越來(lái)越受到通信領(lǐng)域人士的歡迎，其在通信領(lǐng)域的應(yīng)用也將更加廣泛。 《 基于 MATLAB的 OQPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn) 》 第 2頁(yè) 共 22頁(yè) 課程設(shè)計(jì)目的 熟悉 OQPSK的基本原理，掌握 MATLAB中 M文件的使用及相關(guān)函數(shù)的調(diào)用方 法，在此基礎(chǔ)上通過(guò)編程實(shí)現(xiàn) OQPSK的調(diào)制與解調(diào)，并通過(guò)加入的噪聲來(lái)判斷所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能。這次課程設(shè)計(jì)不僅讓我對(duì) OQPSK有了更加深入的了解，而且學(xué)會(huì)了如何利用MATLAB中的 M文件來(lái)實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)方面的應(yīng)用，最重要的是，自己能夠獨(dú)立完成一個(gè)小項(xiàng)目了，有了這方面的經(jīng)驗(yàn)，我在以后的學(xué)習(xí)中就會(huì)有更充足的信心和動(dòng)力。 課程設(shè)計(jì)要求 熟悉 MATLAB中 M文件的使用方法，并在深切理解 OQPSK調(diào)制解調(diào)原理的基礎(chǔ)上，編寫(xiě)出 OQPSK調(diào)制解調(diào)程序。繪制出 OQPSK信號(hào)解調(diào)前后在時(shí)域和頻域中的波形，并觀察解調(diào)前后頻譜 有何變化以加深對(duì) OQPSK信號(hào)解調(diào)原理的理解。 分別對(duì)信號(hào)疊加不同噪聲，并進(jìn)行解調(diào)，繪制出解調(diào)前后信號(hào)的時(shí)頻波形，分析不同噪聲對(duì)信號(hào)傳輸造成的影響大小。 課程設(shè)計(jì)步驟 先產(chǎn)生隨機(jī)信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，在調(diào)制和解調(diào)過(guò)程中加入高斯白噪聲，觀察現(xiàn)象。 產(chǎn)生四進(jìn)制數(shù)字作為數(shù)字基帶信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行調(diào)制； 將函數(shù)調(diào)制信號(hào)改為相應(yīng)的時(shí)域波形調(diào)制信號(hào)； 在函數(shù)調(diào)制信號(hào)中加入高斯白噪聲，生成加入噪聲后的時(shí)域波形調(diào)制信號(hào)； 分別生成沒(méi)加或加了噪聲的調(diào)制信號(hào)波形圖和頻譜圖； 分別對(duì)沒(méi)加或加了噪聲的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)； 計(jì)算誤碼率。 《 基于 MATLAB的 OQPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn) 》 第 3頁(yè) 共 22頁(yè) 2 OQPSK 調(diào)制解調(diào)原理 OQPSK 調(diào)制原理 OQPSK，即 Offset Quadrature Phase Shift Keying的縮寫(xiě)，中文意思為偏置正交相移鍵控，是 QPSK（正交相移鍵控，又有 4PSK之稱）的改進(jìn)，有關(guān) QPSK的資料請(qǐng)參考《通信原理（第六版）》 [1]，這里就不多贅述了。 OQPSK與 QPSK相同的是相位關(guān)系，即：把輸入信號(hào)分為兩路，然后正交調(diào)制。所不同的是， OQPSK把同相和正交兩支路的碼流在時(shí)間上錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)碼元周期。因?yàn)閮芍反a 元上偏移了半個(gè)周期，每次只能有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)。所以， OQPSK信號(hào)能跳變的相位只能是 0o、 +90o、 90o，不會(huì)發(fā)生 180o的跳變， OQPSK與 QPSK相比，信號(hào)的包絡(luò)波動(dòng)幅度有限，經(jīng)過(guò)限幅放大后的頻帶范圍也要小，所以性能也更加優(yōu)良。其星座映射圖如下（圖 21）所示： 圖 21 OQPSK星座映射圖 OQPSK的產(chǎn)生原理方框圖如下（圖 22）所示：輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)是二進(jìn)制不歸零雙極性碼元，它被“串 /并變換”電路變成兩路碼元 a和 b后，其每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間是輸入碼元的 2倍，且 b路碼元在產(chǎn)生后馬 上增加了一個(gè) Ts/2（半個(gè)周期）的延時(shí)電路。由 a路碼元和經(jīng)延時(shí)后的 b路碼元相加的信號(hào)即為 OQPSK調(diào)制信號(hào)。 《 基于 MATLAB的 OQPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn) 》 第 4頁(yè) 共 22頁(yè) 圖 22 OQPSK的產(chǎn)生原理框圖 OQPSK 解調(diào)原理 OQPSK信號(hào)的解調(diào)原理圖如下（圖 23）所示， OQPSK信號(hào)可以看作是兩個(gè)正交信號(hào) 2PSK信號(hào) a和 b,且 b路信號(hào)在時(shí)間上延遲了半個(gè)周期 Ts/2后再與 a路信號(hào)的疊加，所以用兩路正交的相干載波和一個(gè) Ts/2延時(shí)器就可以分離這兩路延遲正交的 2PSK信號(hào)，且 b路信號(hào)應(yīng)該先延時(shí) Ts/2再進(jìn)行抽樣判決 。這樣產(chǎn)生的兩路并行信號(hào) a和 b，經(jīng)過(guò)“并 /串變換”后，成為串行數(shù)據(jù)輸出，即解調(diào)信號(hào)。 圖 23 OQPSK的解調(diào)原理框圖 3 仿真實(shí)現(xiàn)過(guò)程 OQPSK 調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生 首先利用函數(shù) x = randint(a,1,[0 3])產(chǎn)生一串四進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)，其中 a， 1表示生成一個(gè)含 a個(gè)元素的行向量，在這里可以直接表示為生成 a個(gè)數(shù)字基帶信號(hào)碼元。 [0 3]表示產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)的范
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