基于matlab的qpsk調(diào)制解調(diào)仿真設(shè)計與研究設(shè)計說明書-在線瀏覽
2024-10-29 15:22本頁面
【正文】 ................................................ 20 2 摘 要 正交相移鍵控（ QPSK），是一種數(shù)字調(diào)制方式。 QPSK 技術(shù)具有抗干擾能力好、誤碼率低、頻譜利用效率高等一系列優(yōu)點。 【關(guān)鍵詞】 Matlab QPSK Simulnk 仿真 第一章 前 言 專業(yè)設(shè)計 任務(wù) 及要求 1了解并掌握 QPSK 調(diào)制與解調(diào)的基本原理； 2在通信原理課程的基礎(chǔ)上設(shè)計與分析簡單的通信系統(tǒng)； 3學會利用 編寫程序進行仿真， 根據(jù)實驗結(jié)果能分析所設(shè)計系統(tǒng)的性能。 5 利用通信原理相關(guān)知識在仿真平臺中設(shè)計 QPSK 調(diào)制與解調(diào)仿真系統(tǒng)并用示波器觀察解調(diào)后的波形 6在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立完成課程設(shè)計的全部內(nèi)容，能正確的闡述和分析設(shè)計和實驗結(jié)果。 MATLAB 是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(huán)境。盡管 MATLAB 主要用于數(shù)值計算 ,但是因為大量的額外 3 的工具箱它也適合于不同領(lǐng)域的應(yīng)用 ,如控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、圖像處理和信號處理和通信、金融建模和分析等。 Matlab 下的 simulink 簡介 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模 、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 Simulink 提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。同時有大量的第三方軟件和硬件應(yīng)用于 Simulink。 ? ? ? ?信 息 源 發(fā) 送 設(shè) 備 信 道 接 收 設(shè) 備 受 信 者 ? 噪 聲 源 圖 通信系統(tǒng)一般模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖 所示。 QPSK 是在 M=4 時的數(shù)字的調(diào)相技術(shù)，它通過約定的四種載波相位，分別為 45176。 ， 225176。 ，輸入數(shù)據(jù)為二進制的數(shù)字序列，因為載波 相位 是四進制的，所有我們需要把二進制的數(shù)據(jù)變?yōu)樗倪M制的，即把二進制序列中每兩個比特分成一組，四種排列組合，即00， 01， 10， 11，雙比特碼元即為一組。 QPSK 調(diào)制原理 QPSK 的調(diào)制有兩種產(chǎn)生方法相乘電路法和選擇法。變成并行碼元 后，每個碼元的持續(xù)時間是輸入碼元的兩倍。 5 圖 QPSK的調(diào)制中， QPSK信號可以看成是兩個載波正交的 2PSK信號調(diào)制器構(gòu)成。個別的載波相位取四個等間隔值之一，如 л/4 、 3л/4 、5л/4 、 7л/4 。每一個可能的相位值對應(yīng)于一個特定的二位組。如圖為典型的 QPSK 發(fā)射機框圖。該二進制波形被分接器分成兩個分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨立的二進制波形，這 兩個二進制波形分別用a1(t)和 a2(t)表示。這兩個二進制波形 a1(t)和 a2(t)被用來調(diào)制一對正交載波： ? ? ? ?tfTt c?? 2c o s/21 ? , ? ? ? ?tfTt c?? 2s in/2? 。 ??t1? 和 ??t2? 的正交性使這兩個信號可以被獨立地檢測。 選擇法 輸入基帶信號經(jīng)過串并變換后用于控制一個相位選擇電路，按照當時的輸 6 入雙比特 ab，決定選擇哪個相位的載波輸出。下面的 a 是 Idata， b 就是 Qdata，它們分布與各自的載波相乘分別輸出 I 路信號和 Q 路信號。當 I 路載波信號是 0相位時為 1，是 180176。 相位時為 0。 Bernoulli Binary Generator 模塊利用伯努利分布的原理，相應(yīng)得到參數(shù)為 p 的伯努利分布。一個零概率參數(shù)指定 p。采樣時間可根據(jù)需要進行設(shè)置，例如測誤碼率時采樣時間設(shè)為 。Buffer 模塊可以重新分配緩沖區(qū)塊的輸入樣本，用到了 Demux，可以將一個復(fù)合輸入轉(zhuǎn)化為多個單一輸出，即可以輸出多個采樣率較低的幀信號。所以，我們可以設(shè)置 buffer 的參數(shù)容量為 2。利用加法模塊和常數(shù)產(chǎn)生模塊將 1 和 0 的序列各自減去 1/2，再利用比例運算模塊乘以 2，就得到了 1和 1 的雙極性序列。載波由正弦信號發(fā)生器產(chǎn)生。我們設(shè)上支路的相位為 0，下支路的相位為 。這兩個相關(guān)器分別提供本地產(chǎn)生地相干參考信號 ??t1? 和 ??t2? 。如果 x10,則判決同相信道地輸出為符號 1；如果 x10 ,則判決同相信道的輸出為符號 0。最后同相信道和正交信道輸出這兩個二進制數(shù)據(jù)序列被復(fù)加器合并，重新得到原始的二進制序列。用兩路具有相互正交特性的載波來解調(diào)信號，可以分離這兩路正交的 2PSK 信號。 QPSK 解調(diào)原理框圖 圖 QPSK 解調(diào)方式 Matlab 仿真 正交支路和同相支路分別設(shè)置兩個相關(guān)器 (或匹配濾波器 ) ,得到 I(t)和Q(t) ,經(jīng)電平判決和并 /串變換后即可恢復(fù)原始信息。 % 解調(diào) (相干解調(diào)，與載波相乘 ) Q_demo=QPSK_rc_n0.*sin(2*pi*f1*t1)。 % 低通濾波 Q_recover=conv(Q_demo,xrc)。解調(diào)可以使用相關(guān)器或者匹配濾波器進行解調(diào)，本次實驗使用的是相關(guān)器，這時信號需要通過設(shè)置的積分器。并需要設(shè)置參數(shù)為使用外部信號， 此時，時鐘設(shè)置為與該支路碼元時間相同，即是發(fā)送信號碼元時間的兩倍輸入。此時各路傳輸?shù)男盘栂鄳?yīng)地會使一個單位的時延產(chǎn)生。最后使用Nsample switch 模塊來實現(xiàn)并串轉(zhuǎn)換，因 為我們最后需要的是最原始的信號，將兩路信號合二為一，在第一路信號發(fā)出一個樣本時間后，樣本時間設(shè)置為發(fā)送信號碼元時間，開關(guān)會自動轉(zhuǎn)換到第二路信號，此時換做第二路信號輸入，一個碼元時間后模塊重置，如此循環(huán)。 圖 圖 16 圖 傳輸信道 本次實驗使用的是高斯信道和理想信道。 AWGN 信道模塊可以將加性高斯白噪聲加到一個實數(shù)的或復(fù)數(shù)的輸入信號。此塊繼承它的輸入信號的采樣時間。初始種子可以是一個標量或矢量的長度相匹配的輸入信號通道數(shù)。該端口的數(shù)據(jù)類型都繼承自該驅(qū)動器的信號塊。 圖 仿真結(jié)果
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