【正文】 形被分接器分成兩個(gè)分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨(dú)立的二進(jìn)制波形，這兩個(gè)二進(jìn)制波形分別用a1（ t），和 a2（ t）表示。如果 a 為典型的 QPSK 發(fā)射機(jī)框圖。例如，可用前述的一組相位值來表示格雷碼的一組二位組： 10， 00， 01，11。 其他 其中， i＝ 1， 2， 2， 4； E 為發(fā)射信號(hào)的每個(gè)符號(hào)的能量， T 為符號(hào)持續(xù)時(shí)間，載波頻率 f 等于 nc/T， nc 為固定整數(shù)。的別的載波相位取四個(gè)等間隔值之一，如 л /4, 3л /4,5л /4,和 7л /4。 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 本實(shí)驗(yàn)是基于 Matlab 的軟件仿真，只需 PC 機(jī)上安裝 MATLAB 或者以上版本即可?？梢苑奖銓W(xué)生進(jìn)行測(cè)試和對(duì)比。在完成要求任務(wù)的條件下，嘗試優(yōu)化程序。 理解 QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，并使用 MATLAB編程實(shí)現(xiàn) QPSK信號(hào)在高斯信道和瑞利衰落信道下傳輸，以及該方式的誤碼率測(cè)試。并對(duì) “ 通信 ” 這個(gè)概念有個(gè)整體的理解，學(xué)習(xí)數(shù)字調(diào)制中誤碼率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法。 QPSK實(shí)驗(yàn)仿真的意義 通過完成設(shè)計(jì)內(nèi)容， 復(fù)習(xí) QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理，同時(shí)也要復(fù)習(xí)通信系統(tǒng)的主要組成部分，了解調(diào)制解調(diào)方式中最基礎(chǔ)的方法。這類數(shù)字調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是已調(diào)信號(hào)具有相對(duì)窄的功率譜和對(duì)放大設(shè)備沒有線性要求 ,不足之處是其頻譜利用率低于線性調(diào)制技術(shù)。 基于 MATLAB 的 QPSK 仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一 .前言 系統(tǒng)的應(yīng)用背景簡(jiǎn)介 QPSK 是英文 Quadrature Phase Shift Keying 的縮略語簡(jiǎn)稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式。在 19 世紀(jì) 80 年代初期 ,人們選用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制。 19 世紀(jì) 80 年代中期以后 ,四相絕對(duì)移相鍵控 (QPSK)技術(shù)以其抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn) ,廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng) 、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入、移動(dòng)通信及有線電視系統(tǒng)之中。了解 QPSK的實(shí)現(xiàn)方法及數(shù)學(xué)原理。同時(shí)還要復(fù)習(xí)隨機(jī)信號(hào)中時(shí)域用自相關(guān)函數(shù)，頻域用功率譜密度來描述平穩(wěn)隨機(jī)過程的特性等基礎(chǔ)知識(shí)，來理解高斯信道中噪聲的表示方法，以便在編程中使用。復(fù)習(xí) MATLAB編程的基礎(chǔ)知識(shí)和編程的常用算法以及使用 MATLAB仿真系統(tǒng)的注意事項(xiàng)，并鍛煉自己的編程能力，通過編程完成 QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的仿真，以及誤碼率測(cè)試，并得出響應(yīng)波形。 通過本次實(shí)驗(yàn)，除了和隊(duì)友培養(yǎng)了默契學(xué)到了知識(shí)之外，還可以將次實(shí)驗(yàn)作為一種推廣，讓更多的學(xué)生來深入一層的了解 QPSK以至其他調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法。足不出戶便可以做實(shí)驗(yàn)。 （本實(shí)驗(yàn)附帶基于 Matlab Simulink （模塊化）仿真，如需使用必須安裝simulink 模塊） 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 QPSK 仿真 系統(tǒng) ,要求仿真結(jié)果有 信號(hào)及其功率 譜 信號(hào) 星座圖 AWGN（ 高斯白噪聲 ） 信道 條件下的 QPSK 仿真 系統(tǒng) ，要求仿真結(jié)果有 信號(hào) 及其功率譜 信號(hào) 星座圖 ， 要求 所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制 3 驗(yàn)可選做擴(kuò)展內(nèi)容要求： 構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過 Rayleigh（ 瑞利 衰落 信道 ），再通過 AWGN（ 高斯白噪聲 ） 信道 條件下的條件下的 QPSK 仿真 系統(tǒng) ，要求仿真結(jié)果有 信號(hào) 及其功率譜 衰落 信道之前和之后的信號(hào)星座圖 ，前后進(jìn)行比較 瑞利衰落信道 和 在高斯白噪聲條件下的誤碼性能曲線， 并和二 . 中所要求的誤碼性能曲線 在 同一坐標(biāo)比例下繪制 二、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖和分析 、 QPSK 調(diào)制部分，原理框圖如圖 1 所示 ? 1（ t）＝ 2 cos(2 )cftT ? ? 2（ t）＝ 2 sin(2 )cftT ? 圖 1 原理分析： 基本原理及 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) QPSK 與二進(jìn)制 PSK 一樣，傳輸信號(hào)包含的信息都存在于相位中。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號(hào)定義為 2 / c o s[ 2 ( 2 1 ) / 4 ]E t ft i???? 0≤ t≤ T 極性 NRZ 電平編碼器 分離器 ? 二進(jìn)制 數(shù)據(jù)序列 QPSK 信號(hào) s（ t） Si（ t） ＝ 0。每一個(gè)可能的相 位值對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的二位組。 下面介紹 QPSK 信號(hào)的產(chǎn)生和檢測(cè)。輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列首先被不歸零（ NRZ）電平編碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為極性形式，即負(fù)號(hào) 1和 0 分別用 bE 和－ bE 表示。容易注意到，在任何一信號(hào)時(shí)間間隔內(nèi) a1（ t），和a2（ t）的幅度恰好分別等于 Si1 和 Si2，即由發(fā)送的二位組決定。這樣就得到一對(duì)二進(jìn)制 PSK信號(hào)。最后，將這兩個(gè)二進(jìn)制 PSK 信號(hào)相加，從而得期望的 QPSK。這兩個(gè)相關(guān)器分別提供本地產(chǎn)生地相干參考信號(hào) ? 1（ t）和 ? 2（ t）。如果 x10,則判決同相信道地輸出為符號(hào) 1；如果 x10 ,則判決同相信道的輸出為符號(hào) 0。如果正交通道也是如此判決輸出。在 AWGN 信道中，判決結(jié)果具有最小的負(fù)號(hào)差錯(cuò)概率。并且可以看出調(diào)制解調(diào)的結(jié)果沒有誤碼。 在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號(hào)的波形發(fā)生了明顯的變化，其功率譜密度函數(shù)相對(duì)于圖 1 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。 、 先通過瑞利衰落信道再通過高斯 信道的仿真。最后顯示的是高斯信道和瑞利衰落信道的誤碼率對(duì)比。 至此，仿真實(shí)驗(yàn)就全部完成。也感謝隊(duì)友之間的相互合作。 附錄 參考文獻(xiàn)： 《 MATLAB 寶典》 陳杰等編著 電子工業(yè)出版社 《 MATLAB 信號(hào)處理 》 劉波 , 文忠 , 曾涯編著 北京電子工業(yè)出版社 《數(shù)字信號(hào)處理的 MATLAB 實(shí)現(xiàn)》 萬永革編著 北京 科學(xué)出版社 網(wǎng)上資料 Simulink 仿真數(shù)據(jù)： 調(diào)制框圖，如圖 6 所示 圖 6 解調(diào)模塊如圖 7 所示 圖 7 調(diào)制信號(hào)及其功率譜密度如圖 8 所示 圖 8 調(diào)制信號(hào)的星座圖如圖 9 所示： 圖 9 基帶信號(hào)與調(diào)制信號(hào)之間的關(guān)系如圖 10 所示： 圖 10 附錄 2： %主文件 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%題目： 理想信道 瑞利衰落信道 高斯信道 下的 QPSK 仿真 %%%%%%%作者： 陳鎮(zhèn)沅 %%%%%%%完成日期： 202146 %%%%%%%郵箱： %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clear。 % 基帶信號(hào)寬度，也就是頻率 fc=10/T。 % 調(diào)制信號(hào)類型的一個(gè)標(biāo)志位（選取 2 的原因見 23 行） nb=100。 % 采樣間隔 fs=1/delta_T。 % 信噪比 t=0:delta_T:nb*Tdelta_T。 % 采樣數(shù) %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%% 調(diào)制部分 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%