【正文】 原理框圖 QDPSK 信號(hào)的極性比較法解調(diào)原理和 QPSK 信號(hào)的一樣，只是多一步逆碼變換，將相對(duì)碼變成絕對(duì)碼。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( ) ( ) ( )2sW 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。則在圖 32 中，對(duì)于矢量 ―11‖來(lái)說(shuō)，判決門限就應(yīng)該設(shè)定在 0176。由于誤碼率決定于各個(gè)相干檢測(cè)器輸入 的信噪比，而此處信號(hào)功率為接收信號(hào)功率的 1/2 倍，噪聲功率為 。到 20 世紀(jì) 90 年代， MATLAB 已經(jīng)成為國(guó)際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用靈活方便，庫(kù)函數(shù)極其豐富。 MATLAB 的缺點(diǎn)是，他和其他高級(jí)程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。 QPSK 系統(tǒng)仿真結(jié)果： 從圖 47 可以看出，對(duì)于 QPSK 系統(tǒng)誤碼率隨著信噪比的增大而減小，并且隨著信噪比的增大，仿真誤碼率越來(lái)越接近理論誤碼率，這也與理論上比較符合。 對(duì)于 QPSK 與 QDPSK 系統(tǒng)，在同一信噪比下， QPSK 的誤碼率比 QDPSK 的誤碼率要 小，要使 QDPSK 的誤碼率與 QPSK 的誤碼率相同，要通過(guò)增大 QDPSK系統(tǒng)的信噪比才可以達(dá)到，因此 QPSK 的抗噪聲性能要優(yōu)于 QDPSK 系統(tǒng)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我收獲頗多，不僅加深了對(duì)數(shù)字通信、 QPSK 系統(tǒng)和 QDPSK系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的理解，鞏固了自己的專業(yè)知識(shí)，還鍛煉了綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)解決面臨的實(shí)際問(wèn)題的能力 ；同時(shí)也反映出自己在專業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備方面還十分的欠缺。 %全局變量 Ts=。 p=[1 0 1 1 0 1 0 0 1 1]。 subplot (4,1,1)。pQ]39。,1)。Q]39。QPSK 映射后的 I 路信號(hào) 39。 subplot(4,1,4) plot(t,s) axis([t(1) t(end) ]) title(39。 fs=1/Ts。 %在發(fā)送串后補(bǔ)零 d=[d1。) %抽取 IQ 信號(hào) QDPSK 兩個(gè)基帶符號(hào)為一組 ， 映射到一對(duì) IQ pQI=reshape(p,2,5)。 %mI=pulstran(,dI,39。 Q(pQ==1)=1/sqrt(2)。,1)。) %載波信號(hào) fc=10 %載波頻率 c1=cos(2*pi*fc*t+pi/2)。 p1=10。 index=0:round(nfft/21)。 Fs=1000。 k=index*Fs/nfft。 x = randint(100000,1,M)。%計(jì)算仿真誤比特率 end for i=1:length(SNR) SNR1(i)=10^(SNR(i)/10)。)。)。 close all。)。 %曲線名稱 grid on xlabel(39。 %不同顏色畫出誤比特率曲線對(duì)比 hold on semilogy(SNR,BER,39。 % 加高斯噪聲 r1 = pskdemod(r,M)。 clc。 %傅里葉變換 Pxx=abs(CSk)。) %QDPSK 功率譜密度 m=。 %計(jì)算序列的自相關(guān)函數(shù) CSk=fft(cs_n,nfft)。QDPSK 進(jìn)入信道的信號(hào) s=s1+s239。) subplot(4,1,3) plot(t,mQmap) axis([t(1) t(end) ]) grid on title(39。 mImap=pulstran(,dImap,39。 %IQ 值映射 “ 0” 映射成 +1，“ 1” 映射成 1 I(pI==1)=1/sqrt(2)。 %dI=[d2。 plot(t,m) axis([t(1) t(end) ]) grid on title(39。 %待傳送的編碼串 d1=[0::t(end)]。 %時(shí)間分辨率 (時(shí)點(diǎn)間間隔），抽樣時(shí)間間隔 t=0:Ts:5。 s2=mQmap.*c2。,1)。I]39。 %mQ=pulstran(,dQ,39。 d2=[0:1:t(end)1]。rectpuls39。 f=n*df。 clear all。在實(shí)際的仿真過(guò)程當(dāng)中，第一次得到的結(jié)果往往與理論值有很大的誤差，經(jīng)過(guò)多次更改程序可以縮小誤差使得仿真結(jié)果更貼近理論值。 仿真結(jié)論 通過(guò) QPSK 與 QDPSK 的誤碼率曲線，我們可以看到在進(jìn)制數(shù) M 一定的情況下，誤碼率隨著信噪比的增大而減小。 QPSK 系統(tǒng)和 QDPSK 系統(tǒng)的仿真 仿真 流程圖 根據(jù) QPSK、 QDPSK 系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)的原理，制定仿真思路見(jiàn)圖 41 圖 41 QPSK/QDPSK 系統(tǒng)仿真流程圖 設(shè)置參數(shù) QPSK/QDPSK調(diào)制 加性高斯白噪聲 QPSK/QDPSK 解調(diào) 計(jì)算誤碼率 得到已調(diào)信號(hào)和功率譜密度 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 0 . 500 . 511 . 5基帶信號(hào) p0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5101Q P S K 映射后的 I路信號(hào)0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5101Q P S K 映射后的 Q 路信號(hào)0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5101Q P S K 進(jìn)入信道的信號(hào) s = s 1 s 2 圖 42 QPSK 信號(hào)波形 0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5 0 . 500 . 511 . 5基帶信號(hào) p0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5101Q D P S K 映射后的 I路信號(hào)0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5101Q D P S K 映射后的 Q 路信號(hào)0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5 3 3 . 5 4 4 . 5 5101Q D P S K 進(jìn)入信道的信號(hào) s = s 1 + s 2 圖 43 QDPSK 信號(hào)波形 用 間接 法求信號(hào)的功率譜，對(duì) 上述的 QPSK 已調(diào)信號(hào)和 QDPSK 已調(diào)信號(hào)求自相關(guān)函數(shù)，再進(jìn)行傅里葉變換得到功率譜密度如 圖 44 和圖 45 所示。在 FORTRAN 和 C 語(yǔ)言里，繪圖都很不容易，但在 MATLAB 里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單。 MATLAB 用更直觀的、符合人們 思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN語(yǔ)言的冗長(zhǎng)代碼，給用戶帶來(lái)最直觀、最簡(jiǎn)潔的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境。 20 世紀(jì) 70 年代，美國(guó)新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任 Cleve Moler 為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用 FORTRAN 編寫的最早的 MATLAB。另知接收信號(hào)與噪聲之和為 式中： ； n(t)的方差為 ，噪聲的兩個(gè)正交分量的方差為 。則將錯(cuò)判為 ―01‖。 逆碼變換表 314 前一時(shí)刻輸入的一對(duì)碼元 當(dāng)前時(shí)刻輸入的一對(duì)碼元 當(dāng)前時(shí)刻應(yīng)當(dāng)給出的逆 變換后的一對(duì)碼元 )4cos( 0 ?? ?t)4c o s (21)4(2c o s21)4c o s ()c o s ( 000 ????????? ???????? ????? kkk ttt)4c o s (21)4(2c o s21)4c o s ()c o s ( 000 ????????? ???????? ????? kkk ttt)4cos(21 ?? ?k)4cos(21 ?? ?k ck1 dk1 ck dk ak bk 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 表中的碼元關(guān)系可以分為兩類 ： (1)當(dāng) 時(shí)， (2)當(dāng) 時(shí)， QPSK 和 QDPSK 系統(tǒng)的功率譜密度 對(duì)于 QPSK 系統(tǒng)，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。但是，在電路中用于相乘的信號(hào)應(yīng)該是不歸零二進(jìn)制雙極性矩形脈沖。這 16 種關(guān)系如圖 310 所示。在 ITUT 的建議 中速率 1200b/s 的雙工調(diào)制解調(diào)標(biāo)準(zhǔn)采用的就是 A方式的編碼規(guī)則。 圖 36 QPSK 解調(diào)框圖 由圖 36 可見(jiàn)，兩路 2PSK 信號(hào)分別調(diào)至在相互正交的載波上，這也是 QPSK信號(hào)被稱為正交載波調(diào)制的原因。變成并行碼元 a 和 b 后，其每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間是輸入碼元的 2 倍如圖 34 所示。各種排列的相位之間的關(guān)系通常都按照格雷碼安排，表 31 列出了 QPSK 信號(hào)的這種編碼方案之一，其矢量圖見(jiàn) 圖 32。調(diào)制器輸 入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配合起來(lái)，則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說(shuō)需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每?jī)杀忍胤殖梢唤M，共有四種組合，即 00， 01， 10， 11，其中每一組稱為雙比特碼元。由 ―0‖和 ―1‖表示的二進(jìn)制調(diào)制 信號(hào)通過(guò)電平轉(zhuǎn)換后，變成由 ―–1‖和 ―1‖表示的雙極性 NRZ（不歸零）信號(hào)，然后與載波相乘，即可形成 2PSK 信號(hào)，在 MPSK 中，最常用的是四相相移鍵控 QPSK，在衛(wèi)星信道中傳送數(shù)字電視信號(hào)時(shí)采用的就是 QPSK 調(diào)制方式。如果一個(gè)波比另一個(gè)波相差半個(gè)周期，兩個(gè)波的相位差 180 度，也就是反相。而當(dāng)調(diào)制信號(hào)為多進(jìn)制數(shù)字信號(hào)時(shí)，則稱為多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。調(diào)制不僅可以對(duì)被調(diào)制信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移和擴(kuò)頻，而且對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸可 靠性有很大影響，因此，調(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。 第二，在相同的信息速率下，由于多進(jìn)制方式 的信道 傳輸速率 可以比二進(jìn)制的低，因而多進(jìn)制信號(hào)碼源的持續(xù)時(shí)間要比二進(jìn)制的寬。在同步通信中可用平衡調(diào)制器實(shí)現(xiàn)抑制載波的雙邊帶調(diào)制（ DSBSC）。在調(diào)頻時(shí)相角也有相應(yīng)的變化，但這種相角變化并不與調(diào)制信號(hào)成比例。 ⑵ 調(diào)頻 (FM）：用調(diào)制信號(hào)控制載波的振蕩頻率，使載波的頻率隨著調(diào)制信號(hào)變化。根據(jù)控制的載波參量的不同，數(shù)字調(diào)制有調(diào)幅 (AM)、調(diào)相 (PM)和調(diào)頻 (FM)三種基本形式，并可以派生出多種其他形式。因此，研究基于 MATLAB 的 QPSK 和 QDPSK 調(diào)制 解調(diào) 系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn) 具有理論指導(dǎo)意義，而且具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 現(xiàn)在常用的數(shù)字調(diào)制方式有二相移相鍵控 (BPSK： Binary Phase Shift Keying)、正交移相鍵控(QPSK： Quadrature Phase Shift Keying)、 相對(duì) 移相鍵控 (QDPSK： Quadrature differential Phase Shift Keying)、最小移頻鍵控 (MSK： Minimum Shift Keying)等。 QDPSK。 (QDPSK Quadrature Differential Phase Shift Keying ) 除了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于調(diào)制解調(diào)制度的要求的目標(biāo)以外，還擁有抗噪聲性能好，適應(yīng)信道變化的能力強(qiáng)，頻帶利用率高，相對(duì)鄰頻道的干擾小，盡量節(jié)省發(fā)送功率，設(shè)備簡(jiǎn)單并易于制造等優(yōu)點(diǎn)。 以四進(jìn)制為例對(duì)比 MPSK 與 MDPSK 系統(tǒng)的抗噪聲性能。理想的通信目標(biāo)是在任何時(shí)候、在任何地方、與任何人都能及時(shí)的進(jìn)行最小出錯(cuò)率的溝通聯(lián)系、以及信息交流。綜合考慮， QPSK 和 QDPSK 調(diào)制綜合性能相對(duì)較好，而被 廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信系統(tǒng)。第三章是對(duì)具體的 QPSK 調(diào)制系統(tǒng)和 QDPSK 調(diào)制系統(tǒng)的原理介紹及理論值分析。因此，大部分現(xiàn)代通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。 調(diào)頻系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)稍復(fù)雜，占用的頻帶遠(yuǎn)較調(diào)幅波為寬，因此必須工作在超短波波段。這兩個(gè)頻帶統(tǒng)稱為邊 頻帶 或邊