【正文】 噪聲性能通信設(shè)備的性能指標(biāo)在很大程度上與噪聲和干擾有關(guān)，噪聲與干擾可能來自接收系統(tǒng)外部，也可能來自系統(tǒng)內(nèi)部，但都表現(xiàn)為干擾有用信號(hào)的某種不期望的擾動(dòng)。逆碼變換原理框圖如圖 313 所示。所以，現(xiàn)在的相移 Δθk 應(yīng)該視前一時(shí)刻的狀態(tài)加到對(duì)應(yīng)的前一時(shí)刻載波相位 θk1上。圖中 a 和 b 為經(jīng)過串/并變換后的一對(duì)碼元，它需要再經(jīng)過碼變換器變換成相對(duì)碼 c 和 d 后才能與載波相乘。表 32 QPSK 基帶信號(hào)與支路信號(hào)基帶信號(hào) 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1I 路 1 1 1 1 1Q 路 1 1 1 1 1則經(jīng)過相乘電路的調(diào)制，兩路信號(hào)合并得到 QPSK 調(diào)制信號(hào)，理論分析結(jié)果如圖 37。圖中矢量 a(1)代表 a 路的信號(hào)碼元二進(jìn)制“1”，a(0)代表 a 路信號(hào)碼元二進(jìn)制“0”；類似的，b(1)代表 b 路信號(hào)碼元二進(jìn)制“1”，b(0)代表 b 路信號(hào)碼元二進(jìn)制 “0”。將信號(hào)表達(dá)式進(jìn)行改寫 )cos()iitwAt??)sincos(twtAci??? （）若 θi 為 π/3π/4 、5π/7π/4， ，則 21sin。 解 調(diào) 器 根 據(jù) 星 座 圖 及 接 收 到 的 載 波 信 號(hào) 的 相 位 來 判 斷 發(fā) 送 端 發(fā)送 的 信 息 比 特 。 四 相 相 移 調(diào) 制 是 利 用 載 波 的 四 種 不 同 相 位 差 來 表 征 輸 入 的 數(shù) 字 信 息 ，是 四 進(jìn) 制 移 相 鍵 控 。 相 移 鍵 控 有 很 好 的 抗 干 擾 性 ,在 有 衰 落 的 信 道 中 也 能 獲 得 很 好 的 效 果 。 第三章 QPSK 與 QDPSK 調(diào)制原理本章主要介紹 QPSK 和 OQPSK 的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，首先引入的是通信的基本構(gòu)架，了解調(diào)制解調(diào)在通信系統(tǒng)中所處的位置，以便對(duì)調(diào)制解調(diào)可能要面臨的問題的背景有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí)。但是，在一定的噪聲情況下，根據(jù)對(duì)載波的調(diào)制方法和解調(diào)方法的不同，誤碼的發(fā)生概率也不同。這說明 MASK 應(yīng)用對(duì) SNR 的要求比普通 OOK 要高。MASK，又稱多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制法。這兩個(gè)頻帶統(tǒng)稱為邊頻帶或邊帶。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。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)。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。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)。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。以四進(jìn)制為例對(duì)比 MPSK 與 MDPSK 系統(tǒng)的抗噪聲性能。 (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)。 QDPSK。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 ：Q uadrature Phase Shift Keying)、相對(duì)移相鍵控(QDPSK： Quadrature differential Phase Shift Keying)、最小移頻鍵控(MSK：M inimum Shift Keying)等。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。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。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。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。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） 。 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。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。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。 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 。 由 “0”和 “1”表 示 的 二 進(jìn) 制 調(diào) 制 信 號(hào) 通 過 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 。 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 ， 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 需 要 把 二 進(jìn) 制 數(shù) 字 序 列 中 每 兩 比 特 分 成 一 組 ， 共 有 四 種 組 合 ，即 00， 01， 10， 11， 其 中 每 一 組 稱 為 雙 比 特 碼 元 。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，其矢量圖見圖 32。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。圖 36 QPSK 解調(diào)框圖由圖 36 可見，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。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。這 16 種關(guān)系如圖 310 所示。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。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ck1 dk1 ck dk ak bk)4cos(21)4(2cos1)4cos()cos( 000 ???????? ???????????? kkk ttt )4cos(21)4(2cos1)4cos()cos( 000 ?????? ??????????kkk ttt )(k)4cos(21???k0 0 00110110001101100 1 00110110100100111 1 00110110110010011 0 0011011001101100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 （()()cos()SkkStgtTwt?????1） 式 中，g(t) 為基帶波形， 為碼元寬度， 對(duì)應(yīng)有四種取值。當(dāng)不同發(fā)送矢量等概率出現(xiàn)時(shí)，合理的判決門限應(yīng)該設(shè)定在和相鄰矢量等距離的位置。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 。時(shí)至今日，經(jīng)過 Math Works 公司的不斷完善，MATLAB 已經(jīng)發(fā)展成為適合多種學(xué)科、多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)勁的大型軟件。MATLAB 程序書寫形式自由，利用其豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。由于MATLAB 的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2022151010105100SNR (dB)BERQDPSK仿仿AWGN仿仿 仿仿BER仿仿 BER 圖 48 QDPSK 誤碼率曲線QDPSK 系統(tǒng)仿真條件：即對(duì)于進(jìn)制數(shù) M=4 時(shí)，信噪比范圍在 020dB 下，輸入 40000 個(gè)隨機(jī)數(shù)，通過蒙特卡洛仿真方法，得出 QDPSK 系統(tǒng)的誤碼率曲線。第五章 結(jié)束語QPSK 調(diào)制解調(diào)和 QDPSK 調(diào)制解調(diào)因其相對(duì)較高的性能而廣泛應(yīng)用于數(shù)字通信的調(diào)制解調(diào)當(dāng)中。希望經(jīng)過這次設(shè)計(jì)，自己能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短，為以后的學(xué)習(xí)和工作積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 %時(shí)間分辨率(時(shí)點(diǎn)間間隔） ，抽樣時(shí)間間隔t=0:Ts:5。 %待傳送的編碼串d1=[0::t(end)]。plot(t,m)axis([t(1) t(end) ])grid ontitle(39。%dI=[d2。 %IQ 值映射 “0”映射成1， “1”映射成 1I(pI==1)=1/sqrt(2)。mImap=pulstran(,dImap,39。)subplot(4,1,3)plot(t,mQmap)axis([t(1) t(end) ])grid ontitle(39。QPSK 進(jìn)入信道的信號(hào) s=s1s239。df=fs/(N1)。p1]39。pQ=pQI(2,:)。rectpuls39。Q(pQ==0)=+1/sqrt(2)。mQmap=pulstran(,dQmap,39。c2=sin(2*pi*fc*tpi/2)。Fs=1000。 k=index*Fs/nfft。nfft=1024。 plot_Pxx=10*log10(Pxx(index+1))。 % 隨機(jī)序列s= pskmod(x,M)。 % 信噪比 BERtheory(i)=1(*erfc(sqrt(SNR1(i)/2)))^2。 %不同顏色畫出誤比特率曲線對(duì)比legend(39。 ylabel(39。clc。 else I(i)=1。I_diff(1)=I(1)。 elseif I_diff(i1)==1amp。 else I_diff(i)=1。 elseif I_diff(i1)==1amp。 else I_diff(i)=1。 elseif I_diff(i1)==1amp。 else I_diff(i)=1。Q_diff(i1)==1 I_diff(i)=1。 end endend%%零內(nèi)插zero=5。 elseif I_diff(i1)==1amp。 end else if I_diff(i1)==1amp。Q_diff(i1)==1 I_diff(i)=1。 end elseif I(i)==1amp。Q_diff(i1)==1 I_diff(i)=1。 end elseif I(i)==1amp。Q_diff(i1)==1 I_diff(i)=1。for i=2:data_len if I(i)==1amp。 end else if input(i)==1 Q(i1)=1。data_len=10000。)。,39。endfiguresemilogy(SNR,BERtheory,39。 % 信噪比范圍for n = 1:length(SNR)r = awgn(s,SNR(n),39。 title(39。unbiased39。 figureplot(k,plot_Pxx)。 cs_n=xcorr(s,39。s2=mQmap.*c2。,1)。I]39。%mQ=pulstran(,dQ,39。d2=[0:1:t(end)1]。rectpuls39。f=n*df。clear all。)%載波信號(hào)fc=10 %載波頻率c1=cos(2*pi*fc*t)。,1)。Q(pQ==1)=1/sqrt(2)。%mI=pulstran(,dI,39。)%抽取 IQ 信號(hào) QPSK 兩個(gè)基帶符號(hào)為一組，映射到一對(duì) IQpQI=reshape(p,2,5)。 %在發(fā)送串后補(bǔ)零d=[d1。fs=1/Ts。在論文完成之際，首先衷心感謝林老師對(duì)我的深切關(guān)懷和諄諄教導(dǎo)。本次設(shè)計(jì)課題內(nèi)容涉及的 QPSK 和 QDPSK 調(diào)制都是在專業(yè)課學(xué)習(xí)當(dāng)中基礎(chǔ)且重要的知識(shí)內(nèi)容，要想對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步深入的模擬仿真和性能比較，就不僅僅局限于課本上的簡(jiǎn)單介紹的理論知識(shí)了。在得出的理論值與仿