【導(dǎo)讀】題目來源□自然科學(xué)基金與部、省、市級以上科研課題；□企、事業(yè)單位委托課題；□院級課題；■自擬課題□其他。定性、定量分析的方法）；要求有獨(dú)立的見解，設(shè)計(jì)內(nèi)容要詳細(xì)寫明具體步驟和技術(shù)指標(biāo)]。數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)是把數(shù)字基帶信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后送往信道傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)?；窘Y(jié)構(gòu)由發(fā)送濾波器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、接收濾波器等部分構(gòu)成。研究數(shù)字通信的基礎(chǔ)，現(xiàn)代大多數(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)都是頻帶通信系統(tǒng)。數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)，理論分析其性能，并用程序仿真驗(yàn)證分析結(jié)果。②論文的中文摘要：200-300字左右，包含關(guān)鍵詞，并譯成英文。英文摘要以250個(gè)左右實(shí)詞為。⑤參考文獻(xiàn)中，主要的文獻(xiàn)應(yīng)達(dá)到10篇以上，其中外文文獻(xiàn)在2篇以上。第3周根據(jù)查詢的資料確定總體設(shè)計(jì)思路，完成開題報(bào)告并上交。第8周完成論文中期檢查報(bào)告。業(yè)設(shè)計(jì)答辯資格審查。第16周進(jìn)行畢設(shè)答辯。申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。

　　

【正文】 式 (59) （ 2）在理想限帶及加性高斯白噪聲信道條件下 QPSK 最佳接收 在理想限帶及加性高斯白噪聲加性高斯白噪聲信道條件下的 QPSK最佳頻帶傳輸系統(tǒng)的框圖 如 57 所示，他在實(shí)際限帶通信系統(tǒng)中獲廣泛應(yīng)用。 圖 57在理想限帶及加性高斯白噪聲信道條件下的 QPSK最佳頻帶傳輸系統(tǒng) 若發(fā)端信源的 “1” 和 “0” 等概率出現(xiàn)，其最佳接收 的平均誤比特率為 ： 00212 bbb EEP e rfc QNN? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 式 (510) 綜上所述，將 QPSK 與 2PSK 相比較，在兩者的信息速率、信號(hào)發(fā)送功率、噪聲北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 功率譜密度相同的條件下， QPSK 與 2PSK 的平均誤比特率是相同的，而 QPSK 的功率譜主瓣寬度比 2PSK 的窄一半。 程序仿真 圖 58 理想信道下的信號(hào)及對 應(yīng)的功率譜密度 圖 59 高斯噪聲曲線，高斯信道下的調(diào)制信號(hào)，調(diào)制輸出功率譜密度曲線 由 圖 58 上 可知 ，完成了 QPSK 信號(hào)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(jìn)了載波，因此調(diào)制信號(hào)的功率譜密度會(huì)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。 由 圖 59， 圖 510 可知，在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號(hào)的波形發(fā)生了明顯的北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 變化，其功率譜密度函數(shù)相對于 圖 58 中的調(diào)制信號(hào)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(gè)均值為 0 的白噪聲，在各個(gè)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(hào) 在 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。 圖 510 QPSK的星座圖 圖 511 高斯信道和瑞利衰落信道的誤碼率對比 由 圖 511 可知 實(shí)際通過高斯信道下的信號(hào)誤比特率和理論值基本相似。 瑞利衰落信道下的誤碼率比高斯信道下的誤碼率高。 偏移 四相移相鍵控 （ OQPSK） 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 在 QPSK 數(shù)字調(diào)制中，若將二進(jìn)制雙極性不歸零矩陣脈沖序列串并變換后在進(jìn)行正交載波調(diào)制，則所得到的 QPSK 信號(hào)包絡(luò)是恒定的。在實(shí)際數(shù)字通信中，往往要求信道帶寬是有限的 ，為了對 QPSK 信號(hào)帶寬進(jìn)行限制，經(jīng)常在 QPSK 數(shù)字調(diào)制器中，先將基帶雙極性矩陣不歸零脈沖序列經(jīng)過基帶成形濾波器限帶，再進(jìn)行正交 。 載波調(diào)制，將限帶的基帶信號(hào)功率譜搬移到載頻上，成為限帶的 QPSK 信號(hào)，但此時(shí)的限帶 QPSK 信號(hào)包絡(luò)不再恒定，并且在相鄰四進(jìn)制符號(hào)的載波相位發(fā)生 ? 相移突變處，會(huì)出現(xiàn)包絡(luò)為零的現(xiàn)象，如 圖 512 所示 。 若將此包絡(luò)起伏很大的限帶 QPSK 信號(hào)再進(jìn)行硬限幅或非線性功率放大， 雖然此已調(diào)信號(hào)包絡(luò)的起伏 可減弱，但卻使非線性功率放大后的信號(hào)功率譜旁瓣增生，頻率又被擴(kuò)展，其旁瓣將會(huì)干擾鄰近頻道的信號(hào)，這是不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象。因而對限帶 QPSK 信號(hào)的功率放大，只能采用線性功放，但線性功放的功率轉(zhuǎn)換效率低，為此人們要探討能應(yīng)用非線性功率放大的限帶數(shù)字調(diào)制方式，其中之一是 QPSK 的修正形式：偏移四相移相鍵控 OQPSK(或稱為參差 QPSK)的調(diào)制方式。 OQPSK 調(diào)制 OQPSK 是在 QPSK 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種恒包絡(luò)數(shù)字 調(diào)制技術(shù) 。這里，所謂恒包絡(luò)技術(shù)是指已調(diào)波的包絡(luò)保持為恒定，它與多進(jìn)制調(diào)制是從不同的兩個(gè)角度來考慮調(diào)制技術(shù)的。恒包絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的已調(diào)波經(jīng)過發(fā)送帶限后，當(dāng)通過非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。這種形式的已調(diào)波具有兩個(gè)主要特點(diǎn)，其一是包絡(luò)恒定或起伏很?。黄涠且颜{(diào)波頻譜具有高頻快速滾降特性，或者說已調(diào)波旁瓣很小，甚至幾乎沒有旁瓣。 OQPSK 的調(diào)制框圖如 圖 513 所示 。 將雙極性二 進(jìn)制序列串并變換后成為速率減半的同相支路及正交支路序列，其符號(hào)間隔 2sbTT? 。它與 QPSK 不同的是，他的正交支路碼元與同相支路碼元在時(shí)間上要偏移一個(gè)比特間隔。同相及正交序列經(jīng)過成形濾波后再分別進(jìn)行正 交載波調(diào)制，圖 512 QPSK信號(hào)限帶濾波前后的波形 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 其中 I(t)及 Q(t)的基帶波形如 圖 514 所示。 圖 513 產(chǎn)生 OQPSK信號(hào)的框圖 k 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ??ka +1 +1 +1 +1 1 1 +1 +1 1 1 +1 1 +1 +1 +1 1 圖 514 OQPSK的同相及正交支路基帶波形 圖 514 中的 OQPSK 信號(hào)表示為 ： ? ? ? ? ? ?c o s sinO Q P S K c cs t A I t t Q t t???????? 式 (511) 其中 ， ? ? ? ?2 2n T bnI t a g t n T?? ????? 式 (512) ? ? ? ?21 21n T bnQ t a g t n T? ?? ? ?? ? ?????? 式 (513) ??Tgt是成形濾波器沖擊響應(yīng)，若 ??Tgt是不歸零矩陣脈沖，可表示為 ： ? ? 1 0 20 bT tTgt t ???? ?? 為 其 他 式 (514) 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 關(guān)于 OQPSK 及 QPSK 信號(hào)波形示于 圖 515 及 圖 516。 圖 515 OQPSK 信號(hào)波形 圖 516 QPSK信號(hào)波形 從 圖 515 及 圖 516 看出， QPSK 信號(hào)在每隔 sT 時(shí)間，其信號(hào)載波相位可能發(fā)生? 的相位突變現(xiàn) OQPSK 信號(hào)在每隔 bT 時(shí)間，其信號(hào)載波相位有可能發(fā)生 90? 相位變化，不會(huì)發(fā)生 ? 的相位突變現(xiàn)象，因而此限帶的 OQPSK 信號(hào)的包絡(luò)起伏小，限帶 OQPSK信號(hào)包絡(luò)的最大值與最小值之比約為 2 ，該信號(hào)經(jīng)線性功放后，不會(huì)引起功率譜旁瓣有大的增生，所以它適于在限帶非線性信道中使用。 OQPSK 信號(hào)的最佳接收及誤比特率 圖 517 在加性白高斯噪聲干擾下 OQPSK的最佳接收框圖 （ 1） OQPSK 信號(hào) 的平均功率譜密度 由于 OQPSK 也可以看為是由同相及正交支路的 2PSK 信號(hào)的疊加，所以 OQPSK 的功率譜與 QPSK 的相同。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 （ 2） OQPSK 的最佳接收及其誤比特率 在加性白高斯噪聲信道條件下， OQPSK 最佳接收框圖如圖 518 所示 。 OQPSK 最佳接收的平均誤比特率與 QPSK 相同 ： 12 bb O Q P S K b Q P S KoEP P e r fc N?? ???? ???? 式 (515) 程序仿真 圖 519 QPSK及 OQPSK經(jīng)帶通濾波器后波形及功率譜密度 經(jīng)過帶通濾波器后， QPSK 信號(hào)的包絡(luò)起伏明顯變大，而 OQPSK 信號(hào)的包絡(luò)起伏相對小得多，再經(jīng)過非線性功率放大器后，此時(shí) QPSK 信號(hào)的功率譜旁瓣比 OQPSK 信號(hào)大。因此 OQPSK 信號(hào)性能優(yōu)于 QPSK 信號(hào) 。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 本論文的題目是基于 MATLAB 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)仿真。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我在老師的指導(dǎo)下，通過由不 能熟練應(yīng)用 MATLAB 這款軟件，到自學(xué)其中的知識(shí)，并且在網(wǎng)絡(luò)上查找窗口中的界面的介紹，結(jié)合老師所給的參 考的資料書目內(nèi)容，自學(xué)這款軟件，并獨(dú)立完成全部的仿真的內(nèi)容 。 在這次 設(shè)計(jì)中 ， 我 仿真出了 QPSK 在加性高斯白噪聲下的最佳接收，比較 并 分析了 QPSK 及 OQPSK 的性能 。仿真 后 的 得到的 QPSK 在加性高斯白噪聲下的誤比特率與理論值接近 。 OQPSK 的性能 優(yōu) 于 QPSK， 結(jié)果與預(yù)想中的一樣。 我通過自己獨(dú)立思考，統(tǒng)籌課本的知識(shí)點(diǎn)，然后一步一步著手實(shí)踐，最后完成了全部報(bào)告。 在數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)中， QPSK 調(diào)制解調(diào)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)揮著極為重要的作用。而在通信技術(shù)高速發(fā)展的今天，單一的數(shù)字調(diào)制技術(shù)已經(jīng)無法滿足 通信的要求，根據(jù)不同通信方式而采取不同的調(diào)制方法，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)混合調(diào)制的方式，因此對基本的 QPSK 的研究與學(xué)習(xí)將為其他復(fù)雜的調(diào)制方法提供扎實(shí)的基礎(chǔ)。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 致謝 首先，我要感謝北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院給我提供這么一個(gè)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，為我們在校本科生提供如圖書館之類的各種學(xué)習(xí)場所，及可以完成實(shí)踐的學(xué)習(xí)工作條件。 其次，要衷心感謝 通信工 老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段給予我的指導(dǎo) ，從最初定題，到收集資料，寫作，修改，定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。使我能夠在短時(shí)間內(nèi)有很大的進(jìn)步，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)工作。對于一名本科生來說，這是難得的鍛煉機(jī)會(huì)，我從中受益匪淺。 感謝在大學(xué)四年中所有關(guān)心我的任課老師 ， 同學(xué)和朋友們，感謝我的父母，因?yàn)橛兴麄兊闹С郑也拍懿粩嘞蚯斑~進(jìn)。 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 參考文獻(xiàn) [1] 樊昌信，詹道庸，徐炳祥，吳成柯 ． 通信原理 [M]． 北京 ：國防工業(yè)出版社，1980： 171~260． [2] 薛鵬騫．電子與通信電路計(jì)算機(jī)仿真 [M]． 北京 ：煤炭工業(yè)出版社， 2021：113~144． [3] 鄧華． MATLAB 通信仿真及應(yīng)用實(shí)例詳解 [M]． 北京 ：人民郵電出版社， 2021：99~115． [4] 陳懷?。?MATLAB 及其在理工課 程中的應(yīng)用指南 [M]． 西安 ：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021： 146~180． [5] 張謙．通信系統(tǒng)中 MATLAB 基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用 [M]． 西安 ：西安電子科技大學(xué)出版社， 2021： 85~109． [6] 孫屹． MATLAB 通信仿真開發(fā)手冊 [M]． 北京 ：國防工業(yè)出版社， 2021： 138~168． [7] 王立寧，樂光新，詹菲． MATLAB 與通信仿真 [M]． 北京 ：人民郵電出版社， 2021：74~86． [8] 約翰 G 普羅克斯．現(xiàn)代通信系統(tǒng) 的 使用 MATLAB[M]． 西安 ：西安交通學(xué)出版社， 2021： 95~121． [9] 陳萍．現(xiàn)代通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真 [M]． 北京 ：國防工業(yè)出版社， 2021：171~260． [10] 孫亮． MATLAB 語言與控制系統(tǒng)仿真 [M]． 北京 ：北京工業(yè)大學(xué)出版社， 2021：64~83． [11] William A Shay． Understanding Data Communications and Networks[M]：Wadsworth Publishing Company， 1998： 162~164． [12] William Stallings． Data and Computer Communications， Seventh Edition[M]: Prentice Hall， 2021： 201~207． 北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 附錄 MATLAB 仿真程序： 一． QPSK 仿真 clear。 T=1。 fc=10/T。 ml=2。 nb=100。 delta_T=T/200。 fs=1/delta_T。 SNR=0。 t=0:delta_T:nb*Tdelta_T。 N=length(t)。 data=randn(1,nb)。 datanrz=data.*21。 data1=zeros(1,nb/delta_T)。 for q=1:nb data1((q1)/delta_T+1:q/delta_T)=datanrz(q)。 end % 將基帶信號(hào)變換成對應(yīng)波形信號(hào) data0=zeros(1,nb/delta_T)。 for q=1:nb data0((q1)/delta_T+1:q/delta_T)=data(q)。 % end % 發(fā)射的信號(hào) data2=abs(fft(data1))。 % 串并轉(zhuǎn)換，將奇偶位數(shù)據(jù)分開 idata=datanrz(1:ml:(nb1))。 qdata=datanrz(2:ml:nb)。 % QPSK 信號(hào)的調(diào)制 ich=zeros(1,nb/delta_T/2)。 for i=1:nb/2 ich((i1)/delta_T+1:i/delta_T)=idata(i)。 end for ii=1:N/2 a(ii)=sqrt(2/T)*cos(2*pi*fc*t(ii))。 end 北京郵電