【正文】 發(fā)射端和接收端的星座圖、誤碼性能 。 2 正文 2． 1 項目概述 通過工程訓練，理解調制解調是通信系統中實現通信信號傳輸與接收的核心技術之一，掌握現代通信系統中常用的 QPSK、 MQAM、 OFDM 等現代調制解調技術的原理、實現過程、性能分析方法等。 內容要求 1 目錄 目錄按章、節(jié)、條三級標題編寫，要求標題層次清晰。目錄中的標題要與正文中標題一致。 內容： （ 1）調制解調原理的仿真。 （ 2）無線調制解調系統仿真實驗。 （ 3）光纖調制解調系統實驗。 2． 2 報告主體 2． 2． 1 背景 2． 2． 2 項目組成 一 、 在 Matalab中建立基于 QPSK、 MQAM 及 OFDM調制解調技術的通信系統仿真模型，并通過該模型觀察不同信道條件下發(fā)射端和接收端的星座圖、誤碼性能。 QPSK是在 M=4時的調相技術，它規(guī)定了四種載波相位，分別為 45176。 225176。調制器輸入的數據是二進制數字序列，為了能和四進制的載 波相位配合起來，則需要把二進制數據變換為四進制數據，這就是說需要把二進制 數 字序列中每兩個比特分成一組，共有四種組合，即 00， 01， 10， 11，其中每一組稱 為雙比特碼元。 QPSK中每次調制可傳輸 2 個信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。 圖 21 QPSK 相位圖 以π /4 QPSK信號來分析 當輸入的數字信息為“ 10”碼元時，輸出已調載波 ?????? ?4ππ2c o s c tfA (21) 當輸入的數字信息為“ 00”碼元時，輸出已調載波 ?????? ?43 ππ2c o sc tfA (22) 當輸入的數字信息為“ 01”碼元時，輸出已調載波 ?????? ? 45 ππ2c o s c tfA (23) 當輸入的數字信息為“ 11”碼元時，輸出已調載波 001001 11 湖南大學工程訓練 第 3 頁 ?????? ? 47 ππ2c o s c tfA (24) QPSK調制框圖 QPSK調制規(guī)則 接收機收到某一碼元的 QPSK信號可表示為： yi(t)=a cos(2π fct+φ n) 其中 (25) .47 π,45 π,43 π,4π?n? 湖南大學工程訓練 第 4 頁 QPSK解調原理分析 由 QPSK的解調框圖得到： (26) (27) (28) (29) QPSK 信號解調器的判決準則 符號相位 n? n?cos 的極性 n?sin 的極性 判決器輸出 A B 4/? + + 1 1 4/3? + 0 1 4/5? 0 0 4/7? + 1 0 )π2c o s()()()( c niBA tfatytyty ?????c c cπ( ) c o s ( 2 π ) c o s ( 2 π ) s in ( 4 π ) s in2 2 2B n n naaz t a f t f t f t? ? ??? ? ? ? ? ?nBnA atxatx ?? s i n2)(,c o s2)( ??nnccA atfatftfatz ??? c o s2)π4c o s (2π2c o s)π2c o s ()( ????? 湖南大學工程訓練 第 5 頁 QPSK 通過改變已調信號的相位信息進行對數字信號的調制。首先 產生一系列隨機的 01碼序列，之后每兩個碼字分為一組進行判別、映射畫出 星座圖，使序列通過高斯聲在進行解調制， 畫 出星座圖，從中觀察信噪比 對于碼元傳輸的影響。 正交調幅信號有兩個相同頻率的 載波 ，但是相位相差 90度（四分之一周期，來自積分術語）。從數學角度將一個信號可以表示成正弦，另一個表示成余弦。到達目的地后，載波被分離，數據被分別提取然后和原始調制信息相混和。 QAM 是用兩路獨立的 基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調幅，利用這種已調信號的頻譜在同一帶寬內的正交性，實現兩路并行的數字信息的傳輸。 目前QAM 最高已達到 1024QAM。但并不是樣點數目越多越好，隨著樣點數目的增加， QAM 系統的誤碼率會逐漸增大，所以在對可靠性要求較高的環(huán)境，不能使用較多樣點數目的 QAM。 a 4QAM星座圖 b 16QAM 星座圖 QAM 采用格雷編碼，采用格雷碼的好處在于相鄰相位所代表的兩個比特只有一位不同，由于因相位誤差造成錯判至相鄰相位上的概率最大，故這樣編碼使之僅造成一個比 特誤碼的概率最大。圖中虛線大圓上的 4個大黑點表示第一個 QPSK信號矢量的位置，在這 4個位置上可以疊加上第二個 QPSK 矢量，后者的位置用虛線小圓上的 4 個小黑點表示。這種信號的一個碼元可以表示為 Sk(t)=Akcos(ω 0t+θ k) kTt≤ (k+1)T 式 31 式中， k取整數； Ak和 ?k分別可以取多個離散值。從上式看出， k(t)可以看作是兩個正交的振幅鍵控信號之和。 在發(fā)送端調制器中串 /并變換使得信息速率為 Rb的輸入二進制信號 分成兩個速率為 Rb/2 的二進制信號， 2/4 電平轉換將每個速率為 Rb/2 的二進制信號變?yōu)樗俾蕿?Rb/8的電平信號，然后分別與兩個正交載波相乘，再相加后即得 16QAM信號 。接受到的信號分兩路進入兩個正交的載波的相干解調器，再分別進入判決器形成 L進制信號并輸出二進制信號，最后經并 /串變換后得到基帶信號。而其幅度可以看作是一系列電平集合，這些電平通過 將比特序列映射為信號振幅獲得，而我所做的仿真中采用了 3 個電平，并且 映射的時候沒有采用函數庫里自帶的 modulate 和 demodulate 函數進行調制 與解調。這里再將分好組的比特數據進行坐