【正文】 經(jīng)過(guò)反復(fù)的上機(jī)調(diào)試，得到了如圖 示波形 圖 用 MANLAB 編程得到 這個(gè)圖形后，我覺(jué)得不是很滿意，因?yàn)樵?+ 1 間跳變的時(shí)候有延時(shí)。也就是說(shuō)用 cos 函數(shù)乘以 I 支路信號(hào)，用 sin 函數(shù)乘以 Q 支路信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)，再用相加器把得到的 I、 Q 支路載波調(diào)制后信號(hào)合成就可以得到 QPSK 已調(diào)信號(hào)了。 QPSK 信號(hào)和 PSK 信號(hào)的功率譜比較 （ 1） 對(duì)于 QPSK，有 0( ) ( ) c o s ( )SkkS t g t k T w t ?? ? ?? （ ） 式 中 ， g(t)為基帶波形， ST 為碼元寬度， k? 對(duì)應(yīng)有四種取值。 分析研究完 QPSK 與 PSK 的功率譜組成后，開(kāi)始考慮怎么用 MATLAB 軟件編程實(shí)現(xiàn)他們的功率譜波形，分析比較它們之間的差異以及優(yōu)缺點(diǎn)。 Ts=1。 x4=x2./(pi.*(ffc).*Ts)。 x8=10*log10(x7)。 y5=10*log10(y4)。 axis([0,20,40,5])。 ylabel(39。qpsk 的功率譜 39。 程序運(yùn)行后得到的圖形如圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 23 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 QPSK 與 PSK 的功率譜 剛剛調(diào)試成功畫(huà)出這個(gè)圖形的時(shí)候，我懷疑它是不是錯(cuò)誤的，因?yàn)闀?shū)本上面的功率譜都是從 0dB 開(kāi)始衰減的，而我的 MATLAB 軟件編程得到的 QPSK 功率譜是從 0dB 開(kāi)始衰減的，可是 PSK 卻是從 50dB 開(kāi)始衰減的。在百思不得其解的情況下，我問(wèn)了身邊會(huì)用 MATLAB 軟件的同學(xué)，我們一起討論了一下，結(jié)果也是找不到問(wèn)題的所在，只好再去咨詢我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師。老師看我迷茫的樣子，把問(wèn)題的所在緩緩道來(lái)：書(shū)上面的分析都是歸一化之后的功率譜，所以都是從 0dB 開(kāi)始衰減的，是一種理想化的功率譜，而你的功率譜波形是沒(méi)有歸一化的，所以兩者都是正確的。 從圖 的 QPSK 功率譜比 PSK 功率譜窄一半。功率譜中比峰值低 3dB 的兩個(gè)頻率的間隔。以功率譜峰值為高和以等效噪聲帶寬為寬的矩形面積等于總的接收信號(hào)功率。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 24 頁(yè) 共 30 頁(yè) QPSK 誤碼率和星座圖 剛開(kāi)始考慮如何對(duì) QPSK 誤碼率和星座圖進(jìn)行仿真和研究是，還是決定從 Smulink模塊開(kāi)始仿真會(huì)比較容易實(shí)現(xiàn)。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生兩支 路碼元同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。濾波后的 OQPSK 信號(hào)中包絡(luò)的最大值與最小值之比約為 2 ，不可能出現(xiàn)比值為無(wú)限大的情況，因而 OQPSK 信號(hào)在非線性限帶 信號(hào)具有 優(yōu)于 QPSK 的頻譜利用性能。兩者的缺點(diǎn)表現(xiàn)為，功率譜旁瓣占有能量大，要求很寬的帶寬；而且，在 OQPSK 和 QPSK 輸出端必須有復(fù)雜的濾波器限帶，否則在移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用中很難滿足臨道輻射小于 60dB。而 OQPSK 的功率譜主瓣包含功率的 92． 5％，第一個(gè)每點(diǎn)在 (R 為碼元速率 )。相位跳變，信號(hào)通過(guò) BPF 后包絡(luò)起伏小，性能得到了改善，因此受到廣泛重視。但是在用 MATLAB軟件語(yǔ)言編寫(xiě)具體程序是卻花了很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，后來(lái)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師建議我用 Simulink模塊來(lái)仿真 OQPSK，我聽(tīng)從了老師的意見(jiàn)，開(kāi)始著手思 考怎么用Simulink模塊來(lái)仿真 OQPSK。當(dāng)然了，在信道環(huán)境很好的情況下， PSK 的誤碼率性能也是可以接受的，因?yàn)?PSK 的調(diào)制解調(diào)實(shí)現(xiàn)起來(lái)成本比較低，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，所以在信道環(huán)境比較好的情況下還是會(huì)被采用。 不同性噪比下誤碼率的比較 （ 1） 在 SNR==5dB 時(shí)，三種調(diào)相方式的誤碼率分別如圖 、 、 所示 圖 PSK 誤碼率 圖 QPSK 誤碼率 圖 OQPSK 誤碼率 （ 2） 在 SNR==0dB 時(shí)，三種調(diào)相方式的誤碼率分別如 圖 、 、 所示 圖 PSK 誤碼率 圖 QPSK 誤碼率 圖 OQPSK 誤碼率 （ 3）在 SNR==6dB 時(shí)，三種調(diào)相方式的誤碼率分別如圖 、 、 所示 圖 PSK 誤碼率 圖 QPSK 誤碼率 圖 OQPSK誤碼率 以上各圖中，第三行顯示的是在仿真中發(fā) 送的碼元數(shù)，第二行顯示的是接收端收到的錯(cuò)誤碼元數(shù)，第一行顯示的就是誤碼率。的相位跳變，因而高頻滾降慢，使得頻帶較寬。故 OQPSK 性能優(yōu)于 QPSK。在差分檢測(cè)中， OQPSK 比 QPSK 性能差，原因是 OQPSK在 差分檢測(cè)時(shí)引入了碼間干擾。 OQPSK 和 QPSK 有相同的誤比特性能。土 90176。它與 QPSK 有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路， 然后進(jìn)行正交調(diào)制。實(shí)際上是一種 百分比能量帶寬，或是以給定滾降系數(shù) ? 的限帶濾波器的帶寬。通常以 0f 為中心，稱(chēng)由 sf 到 + sf 范圍的功率譜為功率譜主瓣，以功率譜主瓣為寬度也稱(chēng)零 —零帶寬。 帶寬的定義不是唯一的，可以根據(jù)使用要求認(rèn)為的確定。后來(lái)我再查閱參考文獻(xiàn)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)書(shū)上都有提及為了便于分析比較，便于理解書(shū)上很多圖形都是作了歸一化后作出來(lái)的。他說(shuō)我的仿真結(jié)果是對(duì)的，書(shū)上的功率譜圖形也是對(duì)的。我再次認(rèn)真的看了參考文獻(xiàn)上面關(guān)于功率譜的分析，再仔細(xì)對(duì)照了我編寫(xiě)的程序，覺(jué)得應(yīng)該是沒(méi)有錯(cuò)誤的。psk 的功率譜 39。)。fc39。r39。 y2=y1./(2*pi.*(ffc).*Ts)。 x6=abs(x4).^2。 x2=sin(pi.*(ffc).*Ts)。 fc=10。根據(jù)式 ， k? 等概率取值時(shí)，可以計(jì)算得到 QPSK 信號(hào)的功率譜為 ? ?22001( ) ( ) ( )2 sW f f G f f G f f? ? ? ? （ ） 式中， sT =1/ f =2 bT ， G（ f）為基帶波形 g(t)的傅立葉 變換。從解調(diào)原理圖可以看出，要實(shí)現(xiàn) QPSK 解調(diào)，首先要實(shí)現(xiàn)載波恢復(fù)，載波恢復(fù)后要進(jìn)行積分，然后進(jìn)行抽樣判決，再進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，就可以得到 QPSK 解調(diào)信號(hào)。后來(lái)經(jīng)過(guò)不斷嘗試、調(diào)試，得到如圖 示波形 圖 QPSK 基帶源信號(hào)和串并變換后 I、 Q 支路的矩形波顯示 得到這個(gè)波形之后，可以接著思考 I、 Q 支路載波調(diào)制的 MATLBA 軟件程序?qū)崿F(xiàn)。于是我就決定先把載波調(diào)制放一放，先思考如何才能用 MATLAB 編程語(yǔ)言把二維桿圖轉(zhuǎn)換成矩形波來(lái)顯示。攻克了串并邊換這 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁(yè) 共 30 頁(yè) 個(gè)問(wèn)題后，我信心更加充足了，馬上進(jìn)入 I、 Q 支路載波調(diào)制的思考。通過(guò)認(rèn)真查閱資料和自己認(rèn)真的思考，我知道編程的錯(cuò)誤出在哪里了。怎么會(huì)是這種圖形呢，不是應(yīng)該 是矩形波的嗎？我心理產(chǎn)生了一個(gè)大大的疑問(wèn)，我甚至懷疑是不是方法除了問(wèn)題。通過(guò)這三句語(yǔ)句就可以實(shí)現(xiàn)串并變換了。 上述程序首先是用 randint(1e3, 1, [0 1])隨機(jī)產(chǎn)生 1000 個(gè)離散的 0、 1 基帶信號(hào)，即輸入比特 bit_in，然后對(duì) bit_in 進(jìn)行串并變換。 bit_Q = bit_in(2:2:1e3)。于是，我再次認(rèn)真看了幾遍QPSK 調(diào)制解調(diào)的基本原理，在加深了對(duì) QPSK 調(diào)制解調(diào)的基本原理理解之后，我開(kāi)始嘗試按照它的基本調(diào)制解調(diào)原理編寫(xiě)程序。 剛開(kāi)始我考慮在編寫(xiě)程序時(shí)，用十進(jìn)制的 0、 3 分別對(duì)應(yīng)四進(jìn)制的 00、 0 11，當(dāng)基帶信號(hào)為不同的值時(shí)， 用 while 和 if語(yǔ)句使其分別與相差 /2? 相位的載波相乘，進(jìn)行調(diào)制。 圖 QPSK 調(diào)制框圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 QPSK 解調(diào)框圖 在已經(jīng)用 MATLAB 對(duì) PSK 調(diào)制解調(diào)進(jìn)行仿真和研究之后，我掌握了查閱資料的方法也積累了一些心得。 QPSK可以表示為： ( ) c os( 2 )ckS t f t???? () 表 雙比特碼元和載波相位的關(guān)系 雙比特碼元 載波相位 a b A 方式 B 方式 0 0 0 /4? 0 1 /2? 3/4? 1 1 ? 5/4? 1 0 3/2? 7 /4? 隨著輸入數(shù)字序列的變化， Φk 有四種不同的取值。四相調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式 用式 ()表示時(shí)，相位的在 (0,2π )內(nèi)等間隔地取四種可能相位。由于每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息，故每個(gè)四進(jìn) 制碼元又稱(chēng)為雙比特碼元。 PSK信號(hào)的性能 調(diào)制解調(diào)完成之后，開(kāi)始研究 PSK 信號(hào)的性能。閱覽室的書(shū)是不外借的，所以我們不用擔(dān)心自己想看的書(shū)找不到，遇到很適合自己使用的書(shū)本和資料，雖然不能外借，但是可以復(fù)印后把復(fù)印件拿回來(lái)慢慢學(xué)習(xí)研究。我覺(jué)得不晚，人要是想改變自己什么時(shí)候都不晚，合理的利用圖書(shū)館不僅幫助我順利的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，也使我養(yǎng)成了積極查閱資料的習(xí)慣，這必將會(huì)使我終生受益的。我采用的方法是到圖書(shū)館去查閱相關(guān)資料，如果導(dǎo)師有時(shí)間就積極和導(dǎo)師交流，會(huì) MATLAB 軟件的同學(xué)或和自己一樣畢業(yè)設(shè)計(jì)做的是用 MATLAB 軟件進(jìn)行各種仿真研究的同學(xué)都會(huì)成為我的 ―導(dǎo)師 ‖。老師中肯的指導(dǎo)和批評(píng)使我茅塞頓開(kāi)，我不再心浮氣噪，而是耐心的思考 MATLAB 軟件報(bào)錯(cuò)的地方，為什么會(huì)報(bào)錯(cuò)。 PSK 的 Simulink 同步顯示模塊如圖 所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 30 頁(yè) 圖 PSK 調(diào)制解調(diào)的 Simulink 仿真模塊 在整個(gè)程序的調(diào)試過(guò)程中，遇到了很多困難。grid 運(yùn)行后得到的波形如圖 所示 圖 PSK 波形 調(diào)制完成之后，開(kāi)始考慮解調(diào)。title(39。)。 figure(1) subplot(2,1,1)。 x2=rm2。 if m==ceil(n/64) y([(64*m63):(64*m)]39。x=[x(n)]39。如下面的程序也能實(shí)現(xiàn)PSK 調(diào)制，但是調(diào)制后的波形不是很理想。 f=0::1。%data_in39。 剛剛開(kāi)始上機(jī)調(diào)試遇到一些困難在所難免，經(jīng)過(guò)我反復(fù)的調(diào)試和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)用如下的語(yǔ)句可以解決以上兩個(gè)困難： bit_in = randint(1e3, 1, [0 1])。 。 課題的主要工作流程 4 研究和仿真的構(gòu)思和理論 由于 PSK的原理相對(duì)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方法也相對(duì)容易，所以本設(shè)計(jì) 先從 PSK入手，深入理解 PSK的調(diào)制解調(diào)原理后，循序漸進(jìn)，仿真 QPSK和 OQPSK的調(diào)制解調(diào)，研究它們的性能差異以及實(shí)際應(yīng)用。 研究和仿真的任務(wù) 對(duì) PSK、 QPSK、 OQPSK 的調(diào)制解調(diào)原理深入的分析研究，用 MATLAB 編程對(duì) PSK、QPSK、 OQPSK 的各步驟波形的變化和實(shí)現(xiàn)過(guò)程 具體演示出來(lái)，并對(duì)它們的性能差異進(jìn)行比較。 SIMULINK 提供的通信系統(tǒng)仿真模塊（ Communication Blocket） ,主要用于在移動(dòng)通信系統(tǒng)的建模和仿真的應(yīng)用。用戶可以通過(guò)編輯自己的功能程序，然后使用 Simulink 提供的 SFUNCTION 模塊對(duì)其進(jìn)行調(diào)用，從而獲得具有自編程序功能的新的 Simulink 模塊。其采用了模塊組合的方法來(lái)創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型，可以比較快速、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的建模仿真。函數(shù)可以是數(shù)學(xué)上的函數(shù)，也可以是程序塊或子程序，十分豐富，而且便于調(diào)試。 Math Works 公司針對(duì)不同領(lǐng) 域的應(yīng)用，推出了自動(dòng)控制、信號(hào)處理、圖象處理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、通信、最優(yōu)化、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、偏微分方程、財(cái)政金融等 30 多個(gè)具有專(zhuān)門(mén)功能 MATLAB 工具箱。 （ 1）編程簡(jiǎn)潔，效率高 矩陣和向量運(yùn)算是工程數(shù)學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)， MATLAB 是一種以矩陣為基本變量單元的可視化的程序語(yǔ)言，其基本數(shù)據(jù)單元是既不需要指定維數(shù)、也不需要說(shuō)明數(shù)據(jù)類(lèi)型的矩陣，而且數(shù)學(xué)表達(dá)形式和運(yùn)算規(guī)則與通常的習(xí)慣相同。相移鍵控有很多方式，如 PSK、 DPSK、 QPSK、 OQPSK、 pi/4DQPSK等。 數(shù) 字調(diào)制方式有三種：幅度鍵控、頻移鍵控和相移鍵控。在傳輸脈沖時(shí)，傳輸系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，如果其幅度為反極性并超過(guò)脈沖的幅度，則產(chǎn)生誤碼。實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)南到y(tǒng)如圖 所示。 （ 2） 數(shù)字基帶