【正文】 ............ 20 二、 QPSK 的系統(tǒng)平臺(tái)建模 .................................................................................. 21 三、仿真結(jié)果分析 ............................................................................................... 25 四、舉例分析 ....................................................................................................... 25 第三節(jié) 仿真總結(jié)及遇到的問(wèn)題 ................................................................................ 29 一、仿真結(jié)果 ....................................................................................................... 29 二、遇到的問(wèn)題及解決情況 ............................................................................... 29 三、未解決的問(wèn)題 ............................................................................................... 30 第四節(jié) 本章小結(jié) ..................................................................................................... 31 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 33 致 謝 ................................................................................................................................. 34 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 35 附 錄 ................................................................................................................................. 36 一、英文原文： .......................................................................................................... 36 Bandwidth Efficient QPSK in Cochannel Interference and Fading ...................... 36 二、英文翻譯： .......................................................................................................... 42 在共信道干擾和衰落下的 QPSK 的帶寬效率 ................................................... 42 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 在當(dāng)今高度信息化的社會(huì)，信息和通信已成為現(xiàn)代社會(huì)的“命脈”。從 1837 年莫爾斯發(fā)明的有線電報(bào)開始，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，通信的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：以 1837 年友明電報(bào) (莫爾斯電碼 )為標(biāo)志的通信初級(jí)階段；以 1948 年香農(nóng)提出的信息論開始的近代通信階段；以 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn)的光纖通信為代表的和以綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)崛起為標(biāo)志的現(xiàn)代通信階段。 相較于模擬通信，數(shù)字通信還是有很多的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)今，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展應(yīng)用，這些缺點(diǎn)也在得到解決。因此數(shù)字傳輸方式正逐漸受到更廣泛的應(yīng)用。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第一章 正交相移鍵控 (QPSK)系統(tǒng)概述 第一節(jié) QPSK 的系統(tǒng)簡(jiǎn)介 數(shù)字通信現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)頻段和各種通信方式中 , 成為當(dāng)今通信發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)在于用數(shù)字信號(hào)傳送信息易于再生 , 可減小傳輸中的失真易于用脈沖數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn) , 設(shè)備可做到體積小、重量輕可以引入計(jì)算技術(shù) , 應(yīng)用微處理器及單片微機(jī) , 發(fā)揮各種數(shù)字信號(hào)處理及智能化控制功能數(shù)字信號(hào)易于加密便于采用糾錯(cuò)編碼和擴(kuò)頻技術(shù) , 提高抗干擾能力。除上述各點(diǎn)外 , 在頻帶和功率的有效利用方面也更為有利計(jì)算技術(shù)和微電子學(xué)的進(jìn)展為通信的數(shù)字化提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)人們?cè)谏鐣?huì)生活中對(duì)多種功能綜合服務(wù)的需要是數(shù)字通信發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。數(shù)字 專用 集成電路 的發(fā)展 使得通信傳輸中的發(fā)送與接收設(shè)備可以更加 變得更加 緊湊， 使用的 成本更低， 并大大 減小 了功耗，同時(shí)也 提高 了設(shè)備的安全 性。 目前，無(wú)論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。與模擬通信相比，數(shù)字通信具有以下一些優(yōu)點(diǎn)： ① 易于控制傳輸中的差錯(cuò)。 ③ 易于加密處理，且保密性好。 ⑤ 便于和現(xiàn)今用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)去處理、存儲(chǔ)需要的數(shù)字信息。在 19 世紀(jì) 80 年代初期 ， 人們利用具有 恒定包絡(luò) 特性的調(diào)制技術(shù)來(lái)進(jìn)行 數(shù)字調(diào)制。 后來(lái) ， Quadrature Phase Shift Keying 技術(shù) 逐漸以具有較強(qiáng)的抗干擾能力 、 誤碼率低 、 具有較高的頻譜利用率 等 一系列 優(yōu)點(diǎn) ， 大量的應(yīng)用在 寬帶接入、數(shù)字微波通信系統(tǒng)、移動(dòng)通信及有線電視系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)之中。包括模擬調(diào)制中的幅度調(diào)制 (AM)如雙邊帶幅度調(diào)制 (DSB)、 單邊帶幅度調(diào)制 (SSB)、常規(guī)幅度調(diào)制；角度調(diào)制中的相位調(diào)制 (FM)和頻率調(diào)制 (PM)。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)及其計(jì)算方法。 理解了 QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理后，使用 MATLAB 工具建模實(shí)現(xiàn) QPSK 信號(hào)在高斯信道下傳輸，以及該方式下的誤碼率測(cè)試。在完成要求的任務(wù)的 前提 條件下，嘗試優(yōu)化 整個(gè)系統(tǒng)的模型 。對(duì)電路的設(shè)計(jì)稍作一些了解。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 二、 論文需要完成的任務(wù) 設(shè)計(jì)使用 Simulink 基礎(chǔ)模塊搭建 QPSK 的 調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，并使用示波器顯示調(diào)制解調(diào)過(guò)程中各點(diǎn)波形，驗(yàn)證是否與理論相符。 需要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)有 Matlab 的基本用法，以及 Simulink 的基本方法使用，和 Simulink 各個(gè)模塊的使用。任何信息攜帶的一切都可以作為一個(gè)信號(hào)，信號(hào)是信息的物理性能。信號(hào)包含的信息進(jìn)行處理，提取人想要的信息。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)已廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音處理，通信系統(tǒng)，聲納，雷達(dá)，地震信號(hào)，空間技術(shù)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)，儀器儀 表，生 物醫(yī)學(xué)工程和家用電器 及其他。再加上集成的半導(dǎo)體技術(shù)，計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備的發(fā)展，通過(guò) WWW 廣泛的互聯(lián)網(wǎng)接入，電纜連接的快速發(fā)展和最終用戶對(duì)服務(wù)的需求增加蜂窩，所有這一切都鼓勵(lì)人們努力實(shí)現(xiàn)“任何人，任何時(shí)間，任何地點(diǎn)”可以實(shí)現(xiàn)通信的夢(mèng)想。通信和計(jì)算設(shè)備集成，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛使用提供潛力無(wú)限的電話會(huì)議，視頻點(diǎn)播，萬(wàn)維網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)電話的用戶。在不久的將來(lái)，“任何人，任何時(shí)間，任何地方都可以很方便的通信的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)，但也有困難的技術(shù)挑戰(zhàn)：需要新的理論和復(fù)雜的信號(hào)處理技術(shù)，高速光纖連接，包括無(wú)線，有線和數(shù)字預(yù)環(huán)為重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 未來(lái)的多媒體通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)技術(shù)，最重要的特征之一，在今天的通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是多樣化的通信需求 。隨著數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛， 正交相位偏移鍵控 (QPSK)將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。在某些具有低通特性的有線信道中，特別是在傳輸距離不太遠(yuǎn)的情況下，基帶信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)載波調(diào)制而直接進(jìn)行傳輸。這種不經(jīng)過(guò)載波調(diào)制而直接傳輸數(shù)字基帶信號(hào)的系統(tǒng)，稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。在二進(jìn)制通信系統(tǒng)中，由 1和 0的序列組成二進(jìn)制數(shù)據(jù)來(lái)傳輸波形。并且是互為統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。 (n(t)的功率譜為 n0/2(W/Hz)) 那么，接收信號(hào)可以表示為 r(t)= (t)ts +n(t)， i=1,0 0 ??t bT (21) 最佳接收機(jī)，即接受機(jī)的任務(wù)就是觀察收到信號(hào) r(t)后，要判斷該碼元區(qū)間發(fā)送的是 1 還是 0，并利用最小差錯(cuò)概率原則，此時(shí)即為最佳接收機(jī)。此次實(shí)驗(yàn)涉及的是信號(hào)相關(guān)器，下面對(duì)其進(jìn)行介紹。 圖 接收信號(hào)與兩個(gè)發(fā)送信號(hào)互相關(guān) 其中， ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?000=r * = = tr t t h t r h t d r s T t d? ? ? ? ? ??? ?????? (24) 所以，可以看出，當(dāng) t=T 時(shí)，相關(guān)器與匹配濾波器是等效的。 在瞬時(shí)采樣 t = bT 時(shí)刻，相關(guān)器的輸出為 r=ε+ n， (n為加性噪聲分量 ) ? ? ? ?0n= bT n s d? ? ?? 因?yàn)榧有愿咚拱自肼暿蔷禐榱愕模?n的方差為 ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ?22000002000=E=N=2N=2N=2bbbbbTTTTTnE n n s t s d tdt s t s d tds t d t?? ? ? ?? ? ? ??????????? (25) 那么當(dāng)發(fā)送為 S(t)時(shí)，信號(hào) r的概率密度為 (26) 同理可得，當(dāng)發(fā)送為 S(t)時(shí)，輸入為 r=ε+n， 此時(shí)， r 的概率密度為 (27) 對(duì)于等概率的波形，最佳檢測(cè)器將 r與閥值 0 進(jìn)行 比較。 被發(fā)送；若 r0，則判決為 s(t) 被發(fā)送。檢測(cè)器的差錯(cuò)概率可由 27 式計(jì)算出。若 r0，則判決為 s(t)被發(fā)送；若 r0，則判決為 s(t)被發(fā)送。此次實(shí)驗(yàn)中，我們假設(shè)信號(hào)是經(jīng)過(guò)加性高斯白噪聲信道傳輸?shù)?，傳輸若?(t)ts ，此時(shí)接收信號(hào)為 r(t)= (t)ts +n(t),接收機(jī)接收信號(hào)并作出判斷。 二、 AGWN 下的多進(jìn)制信號(hào)傳輸 我們將信號(hào) r(t)通過(guò)一組并聯(lián)的 M 個(gè)相關(guān)器。 R(t)和 M 個(gè)信號(hào)中每一個(gè)作互相關(guān)，在t=T 時(shí)刻進(jìn)行采樣，相關(guān)器的輸出為 ? ? ? ?0= , = 0 ,1 ,2 , , 1Tiir s t r t dt i M? (210) 假設(shè)傳輸?shù)氖切盘?hào)波形那么 (t)0S ,則 ? ? ? ? ? ?20 0 0 000= + = +TTr s t dt n t s t dt n??? (211) ? ? ? ? ? ? ? ?000= + = , = 1 , 2 , 1TTi i i ir s t s t dt n t s t dt n i M?? (212) 其中， ? ? ? ?0= Tiin n t s t dt? (213) ? ? ? ?0 = , , = 0 ,1 , , 1T i k iks t s t dt i k M???重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 我們可知，輸出是由一個(gè)信號(hào)分量和一個(gè)噪聲分量所組成，而其余的 M1 個(gè)分量輸出是僅由噪聲組成。在 ??0st被傳輸?shù)那闆r下，得到正確的結(jié)果的概率是 0irr的概率，或者 可以得到如下結(jié)論 (217) 當(dāng) M=2 時(shí) ， 2 0= bPQ N???????