【正文】 基于MATLAB的QPSK仿真設(shè)計與實現(xiàn)QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的縮略語簡稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。在19世紀(jì)80年代初期,人們選用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制。這類數(shù)字調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點是已調(diào)信號具有相對窄的功率譜和對放大設(shè)備沒有線性要求,不足之處是其頻譜利用率低于線性調(diào)制技術(shù)。19世紀(jì)80年代中期以后,四相絕對移相鍵控(QPSK)技術(shù)以其抗干擾性能強、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入、移動通信及有線電視系統(tǒng)之中。 QPSK實驗仿真的意義通過完成設(shè)計內(nèi)容， 復(fù)習(xí)QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時也要復(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QPSK的實現(xiàn)方法及數(shù)學(xué)原理。并對“通信”這個概念有個整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測試的標(biāo)準(zhǔn)及計算方法。同時還要復(fù)習(xí)隨機信號中時域用自相關(guān)函數(shù)，頻域用功率譜密度來描述平穩(wěn)隨機過程的特性等基礎(chǔ)知識，來理解高斯信道中噪聲的表示方法，以便在編程中使用。 理解QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，并使用MATLAB編程實現(xiàn)QPSK信號在高斯信道和瑞利衰落信道下傳輸，以及該方式的誤碼率測試。復(fù)習(xí)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，并鍛煉自己的編程能力，通過編程完成QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及誤碼率測試，并得出響應(yīng)波形。在完成要求任務(wù)的條件下，嘗試優(yōu)化程序。通過本次實驗，除了和隊友培養(yǎng)了默契學(xué)到了知識之外，還可以將次實驗作為一種推廣，讓更多的學(xué)生來深入一層的了解QPSK以至其他調(diào)制方式的原理和實現(xiàn)方法。可以方便學(xué)生進行測試和對比。足不出戶便可以做實驗。 實驗平臺和實驗內(nèi)容本實驗是基于Matlab的軟件仿真，只需PC機上安裝MATLAB 。（本實驗附帶基于Matlab Simulink （模塊化）仿真，如需使用必須安裝simulink 模塊） ,要求仿真結(jié)果有 （高斯白噪聲）信道條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有 ，要求所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制3驗可選做擴展內(nèi)容要求：構(gòu)建一個先經(jīng)過Rayleigh（瑞利衰落信道），再通過AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有 ，前后進行比較，二、系統(tǒng)實現(xiàn)框圖和分析、QPSK調(diào)制部分，原理框圖如圖1所示1（t）＝QPSK信號s（t）二進制數(shù)據(jù)序列極性NRZ電平編碼器分離器 2（t）＝ 圖1原理分析：基本原理及系統(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。的別的載波相位取四個等間隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號定義為 0≤t≤TSi（t） ＝ 0。， 其他其中，i＝1，2，2，4；E為發(fā)射信號的每個符號的能量，T為符號持續(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。例如，可用前述的一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11。下面介紹QPSK信號的產(chǎn)生和檢測。如果a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(fù)號1和0分別用和－表示。接著，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。容易注意到，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)制一對正交載波或者說正交基本函數(shù)：1（t）＝，2（t）＝。這樣就得到一對二進制PSK信號。1（t）和2（t）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。、QPSK解調(diào)部分，原理框圖如圖2所示： 1（t） 同相信道 門限＝0發(fā)送二進制序列的估計判決門限低通filrer判決門限復(fù)接器接收信 號x（t）低通filrer 2（t） 正交信道 門限＝0 圖2原理分析： QPSK接收機由一對共輸入地相關(guān)器組成。這兩個相關(guān)器分別提供本地產(chǎn)生地相干參考信號1（t）和2（t）。相關(guān)器接收信號x（t），相關(guān)器輸出地x1和x2被用來與門限值0進行比較。如果x10,則判決同相信道地輸出為符號1；如果x10 ,則判決同相信道的輸出為符號0。；類似地。如果正交通道也是如此判決輸出。最后同相信道和正交信道輸出這兩個二進制數(shù)據(jù)序列被復(fù)加器合并，重新得到原始的二進制序列。在AWGN信道中，判決結(jié)果具有最小的負(fù)號差錯概率。三、實驗結(jié)果及分析根據(jù)圖1和圖2的流程框圖設(shè)計仿真程序，得出結(jié)果并且分析如下：、理想信道下的仿真，實驗結(jié)果如圖3所示 圖3實驗結(jié)果分析： 如圖上結(jié)果顯示，完成了QPSK信號在理想信道上的調(diào)制，傳輸，解調(diào)的過程，由于調(diào)制過程中加進了載波，因此調(diào)制信號的功率譜密度會發(fā)生變化。并且可以看出調(diào)制解調(diào)的結(jié)果沒有誤碼。、高斯信道下的仿真，結(jié)果如圖4所示： 圖4實驗結(jié)果分析： 由圖4可以得到高斯信道下的調(diào)制信號，高斯噪聲，調(diào)制輸出功率譜密度曲線和QPSK信號的星座圖。 在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號的波形發(fā)生了明顯的變化，其功率譜密度函數(shù)相對于圖1中的調(diào)制信號的功率譜密度只發(fā)生了微小的變化，原因在于高斯噪聲是一個均值為0的白噪聲，在各個頻率上其功率是均勻的，因此此結(jié)果是真確的。星座圖反映可接收信號早高斯噪聲的影響下發(fā)生了誤碼，但是大部分還是保持了原來的特性。、先通過瑞利衰落信道再通過高斯信道的仿真。實驗結(jié)果如圖5所示： 圖5實驗結(jié)果分析： 由圖5可以得到瑞利衰落信道前后的星座圖，調(diào)制信號的曲線圖及其功率譜密度。最后顯示的是高斯信道和瑞利衰落信道的誤碼率對比。由圖可知瑞利衰落信道下的誤碼率比高斯信道下的誤碼率高。至此，仿真實驗就全部完成。四、致謝 感謝指導(dǎo)老師**老師對我們的指導(dǎo)，幫我們解決了不少的問題。也感謝隊友之間的相互合作。希望以后再接再厲，努力學(xué)習(xí)。附錄參考文獻：《MATLAB 寶典》 陳杰等編著 電子工業(yè)出版社《MATLAB信號處理》 劉波, 文忠, 曾涯編著 北京電子工業(yè)出版社《數(shù)字信號處理的MATLAB實現(xiàn)》 萬永革編著 北京科學(xué)出版社網(wǎng)上資料Simulink 仿真數(shù)據(jù)：調(diào)制框圖，如圖6所示 圖6解調(diào)模塊如圖7所示 圖7調(diào)制信號及其功率譜密度如圖8所示 圖8調(diào)制信號的星座圖如圖9所示： 圖9基帶信號與調(diào)制信號之間的關(guān)系如圖10所示： 圖10附錄2：%主文件%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%題目： 理想信道 瑞利衰落信道 高斯信道 下的QPSK仿真%%%%%%%作者： 陳鎮(zhèn)沅%%%%%%%完成日期： 201146%%%%%%%郵箱：forgiveme1989@