【文章內容簡介】 似，包括數字混頻器、數字控制振蕩器 (NCo)和低通濾波器 (LPF)三部分組成。影響數字下變頻器性能的主要因素有兩個：一是表示數字本振、輸入信號以及混頻乘法運算的樣本數值的有限字長所引起的誤差；二是數字本振相位分辨率不夠而引起數字本 振樣本數值的近似取值。也就是說，數字混頻器和數字本振的數據位數不夠寬，存在尾數截斷的情況；數字本振相位的樣本值存在近似的情況。它主要涉及數控振蕩器 NCO，抽取濾波器 (即積分．清洗濾波器 )等技術。 在數字通信系統(tǒng)中，解調器的任務是恢復出傳輸來的原始數據系列。解調器的構成方案通?？梢苑譃閮深悾和浇庹{和異步解調。兩者的區(qū)別在于，同步解調需要一個相干同步的本地載波。一般地說，同步解調性能較為優(yōu)良。但是，對于抑制載波分量的調制信號來說，要從接收的信號中恢復出參考載波，必須進行相應的處理。 在數字通信中，除了載波同步 外，還需要位同步。因為消息是一串連續(xù)的碼元系列，解調時必須知道碼元的起止時刻，即碼同步。位同步可分為自同步和外同步兩種。自同步是直接從接收的信號中提取位同步信息，而外同步是在發(fā)射端專門發(fā)射導頻信號。例如，在基帶信號頻譜的零點，插入所需的導頻信號，在接收端，利用窄帶濾波器，就可以從解調后的基帶信號中提取所需的同步信息。插入導頻也可西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 以使數字信號的包絡，隨同步信號的某種波形而變化。在相移或頻移鍵控時，在接收端只要進行包絡檢波就可得到同步信號。 其 它 QPSK 簡介 上面說的 QPSK 調制方式，當基帶信號經過脈沖 成形時 (如升余弦滾降信號 )，QPSK 信號將失去恒包絡的性質，當發(fā)生幅度為 π 的相移時 (每個符號間的兩位都改變 )，將會導致信號包絡瞬間過零點。任何一種在過零點的硬限幅或非線性放大，都將由于信號在低電壓時的失真而在傳輸過程中帶來已被濾除的旁瓣，這顯然是并不希望的。為了防止旁瓣再生和頻譜擴展，必須使用效率較低的線性放大器放大 QPSK信號。因而，產生了一種改進型的 QPSK 信號， OQPSK，即交錯或參差 QPSK。它的原理是讓兩路信號 I(t)和 Q(t)錯開，讓在任意時刻只有兩個比特中的一個改變它的值，這樣符號間的相移都只 限制在 177。 90176。 ，消除了 180176。 相位跳變帶來的負面影響。因為180176。 相位跳變消除了，所以 OQPSK 信號的帶限不會導致信號包絡經過零點。帶限處理會造成一定程度的 ISI, 特別是在 90176。 相位點。但是，包絡的變化小多了，因此對 OQPSK 的硬限幅或非線性放大不會再生出像在 QPSK 中那么多的高頻旁瓣。 還有一種 QPSK 調制方式，被稱作 π /4QPSK，它是 OQPSK 和 QPSK 的折衷，它的符號間的最大相位跳變是177。 135176。 ，因此， π /4QPSK 比 QPSK 有更好的恒包絡性質，但是對包絡的變化比 OQPSK 更敏感。但是， π /4QPSK 的最吸引人的地方是它能夠非相干解調，可使接收端設計簡化。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT第三章 QPSK 調制 與 解調的軟件實現 SIMULINK 功能介紹 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設計環(huán)境，是實現動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數字控制及數字信號處理的建模和仿真中。 Simulink 可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系 統(tǒng)模型， Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復雜的系統(tǒng)。 Simulink 具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 Simulink 已被廣泛應用于控制理論和數字信號處理的復雜仿真和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于 Simulink。 SIMULINK 特點 1 豐富的可擴充的預定義模塊庫 2 交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖 ； 3 以設 計功能的層次性來分割模型，實現對復雜設計的管理 ； 4 通過 Model Explorer 導航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數、屬性，生成模型代碼 ； 5 提供 API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成 ； 6 使用 Embedded MATLAB? 模塊在 Simulink 和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調用 MATLAB算法 ； 7 使用定步長或變步長運行仿真，根據仿真模式 (Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運行或以編譯 C代碼的形式來運 行模型 ； 8 圖形化的調試器和剖析器來檢查仿真結果，診斷設計的性能和異常行為 ； 9 可訪問 MATLAB 從而對結果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數和測試數據 ； 10 模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤 。 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 QPSK 調制 與 解調的軟件 設計 QPSK 調制 與 解調的軟件實現方框圖 本課題采用 MATLAB 自帶的 SIMULINK 來設計 QPSK 調制與解調的仿真過程，仿真的方框圖如圖 。 圖 QPSK 調制與解調 simulink 實現過 程 如圖 所示，上半部分是 QPSK調制的過程，是將二進制伯努利隨即信號調制成為 QPSK 信號，而下半部分是其解調過程，是將上半部分的 QPSK 已調信號 進行 解調 。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT QPSK 調制解調 過程主要 組件的功能 1串 /并傳換器 功能 :此模塊組是實現將一路串信號轉 按照奇數位輸出一路信號，然后按照偶數位輸出另一路信號 ，即所謂的串 /并傳換器 。 2 單極性信號轉雙極性信號模塊組 功能 :此模塊組是實現將單極性伯努利二進制隨機信號轉換成雙極性信號。 3 正弦相干載波產生器 功能：此模塊組是實現給輸 入的信號加相干正弦載波。 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 4 抽樣判決器 功能：此模塊組是實現對輸出信號進行抽樣判決的作用。 5并 /傳轉換器 功能：此模塊組是實現將奇數位信號和偶數位信號合并成一路串信號，即所謂的并 /串轉換器。 QPSK 調制解調仿真 過程及其 波形圖 QPSK 調制過程及其波形圖 本課題 QPSK 調制解調過程的 信號源 選定 為伯努利二進制 隨機 信號 。 其參數如圖 所示 ,波形如圖 所示 : The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 圖 伯努利二進制 信號 發(fā)生器 參數 圖 輸入 ()st 數字信號序列 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 對輸入基帶數字信號有串并變換電路分為 () ()abs t s t 兩個并行序列，分別如下圖 所示 。 其中圖 中 ()ast是輸入序列 ()st 的奇數序列，圖 是 ()bst實序列的偶數序列 : 圖 ()st 經過串并轉換的序列 ()ast 圖 ()st 經過串并轉換的序列 ()bst The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT隨后兩路信號分別經過單 /雙極性轉換器將此前的單極性信號轉換為雙極性信號。 其兩路轉換后相對應的波形如圖 和圖 ： 圖 ()ast經過單 /雙極性轉換后的 序列 ()cSt 圖 ()bst 經過單 /雙極性轉換后的信號 ()dSt 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁 所加相干載波的波形分別為 和 所示 : 圖 0 相位正弦載波信號 sinct? 圖 π 相位正弦載波信號 cos ct? The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT此時，經過雙極性轉換的信號一路與相位為 0 的正弦載波相干，另一路則與相位為π的正弦載波相干。 信號相干后的波形如圖 分別為圖 和圖 所示： 圖 ()cSt經載波相干后的信號 ()eSt 圖 ()dSt經載波相干后的信號 ()fSt 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 其中與信號相干的 0 相位正弦載波和π相位正弦載波的參數分別如圖 和圖 所示： 圖 0 相位相干正弦載波參數 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 圖 π相位相干正弦載波參數 相干后的兩路信號在經過一個相加模塊，就得到了 QPSK 信號 。 經調制后的 QPSK 信號 ()QPSKSt如圖 所示： 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 圖 ()st 經調制后的 QPSK 信號 ()QPSKSt QPSK 解調過程及其波形圖 QPSK 信號通過加兩路相位分別為 0 和π的正弦載波進行相干解調。 解調后 信號 ( ) ( )ghS t S t 的波形 分別 如圖 和 所示： The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT 圖 0 相位載波相干后信號 ()gSt 圖 π相位載波相干后信號 ()hSt 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 23 頁 其兩路正弦載波的參數分別與圖 7 和圖 8 相一致。 經過載波相干后的信號通過低通濾波器進行低通濾波處理。 其低通濾波后 的信號 ( ) ( )ijS t S t 的波形 分別 如圖 和 所示 圖 ()gSt低通濾波后的信號 ()iSt 圖 ()hSt低通濾波后的信號 ()jSt The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT此時 信號 ( ) ( )ijS t S t 經過抽樣判決后將模擬信號轉換為數字信號 序列 ( ) ( )mnS t S t 經抽樣判決后 信號 ( ) ( )mnS t S t 的波形 分別 如圖 和 所示： 圖 ()iSt經抽樣判決后信號 ()mSt 圖 ()jSt經抽樣判決后信 號 ()nSt 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁 然后 將這兩路 雙極性信號 ( ) ( )mnS t S t 轉換成單極性二進制信號 ( ) ( )pqS t S t ， 轉換后的單極性二進制信號 ( ) ( )pqS t S t 分別 如圖 和 所示： 圖 ()mSt經極性轉換后的信號 ()pSt 圖 ()nSt經極性轉換后的信號 ()qSt The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT最后通過并 /串轉換器 將信號 ()pSt放置其奇數位，將另信號 ()qSt放置其偶數位，轉換成一路二進制單極性信號，此時的信號即是 QPSK 信號解調后最終的信號 39。()St。 ()QPSKSt信號 的 解調信號 39。()St如圖 ： 圖 ()QPSKSt信號的解調信號 39。()St 西安文理學院本科畢業(yè)設計（論文） 第 27 頁 QPSK 調制解調仿真過程正確性的驗證 為了最后能夠更好的驗證此次課題的正確性，本人將 QPSK調制與解調過程放置于一個系統(tǒng)中。所以從理論上來說，信號源發(fā)送的伯努利二進制隨機信號經過調制之后，再經過解調，結果得到信號應該與信號源發(fā)送的 伯努利二進制隨機信號相一致。經驗證，解調后的波形和調制前的波形是相一致，波形如圖 所示： 圖 發(fā)送信號 ()St 與調制解調后信號 39。()St 由圖 可見，解調后的波形和調制前的波形是一致的（其調制解調過程中會有一定的延遲），因此可以證明此次 QPSK調制解調的 SIMULINK 實現過程是正確的。 The genral stf(1mpoyidvc,uh)0jb。5wT結束語 經過了兩個多月的學習和工作，我終于完成了《 QPSK 調制與解調的軟件實現 》的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項 目。在這段時間里，我學到了