QPSK誤碼率仿真分析

1、鍵入文字陜滿理工修魔通信工程專業(yè)通信原理課程設(shè)計(jì)題 目 QPSK 的誤碼率仿真分析學(xué)生姓名譚 夕 林 學(xué)號(hào) 1113024060而院（系）陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信工程專業(yè)1102班指導(dǎo)教師魏 瑞完成地點(diǎn) 陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室2014年3 月12 日通信原理課程設(shè)計(jì)通信工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書院（系） 物理與電信工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)通信 工 程專 業(yè)1102班 學(xué)生姓名譚夕林_、課程設(shè)計(jì)題目 QPSK的誤碼率仿真分析二、 課程設(shè)計(jì)工作自2014年 2 月 24 日 起至 2014年 3 月16 日止三、課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn)：物理與電 信 工 程 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 室四、課程

2、設(shè)計(jì)的內(nèi)容要求：利用仿真軟件等工具，結(jié)合所學(xué)知識(shí)和各渠道資料，對(duì)QPSKB高斯通道下的誤碼率進(jìn)行研究分析指導(dǎo)教 師 魏瑞 系（教研室）通信工程系接受任務(wù)開始執(zhí)行日期 2014年2月24日 學(xué)生簽名 譚夕林QPSK勺誤碼率仿真譚夕林陜西理工學(xué)院物理與電信工程學(xué)院通信 1102班，陜西 漢中 723003)指導(dǎo)教師：魏瑞【摘 要】為實(shí)現(xiàn)QPSK應(yīng)用到無線通信中，該文對(duì) QPSK系統(tǒng)性能進(jìn)行了理論研究。介紹了 QPSK調(diào)制解調(diào)原理，對(duì)高斯白噪聲信道的系統(tǒng)性能進(jìn)行了研究，分析對(duì)比了在高斯白噪聲信道下的系統(tǒng)誤碼性能。為基丁副載波QPSK無線激光通信系統(tǒng)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。使用MATLAB M語言完成Q

3、PSK勺蒙特卡羅仿真，得出在加性 高斯白噪聲的信道下，傳輸比特錯(cuò)誤率以及符號(hào)錯(cuò)誤率。并將比特錯(cuò)誤率與理論值相 比較，并得出關(guān)系曲線。使用simulink搭建在加性高斯白噪聲信道下的 QPSKM制解調(diào)系統(tǒng)，其中解調(diào)器使用相關(guān)器接收機(jī)。并計(jì)算傳輸序列的比特錯(cuò)誤率。通過多次 運(yùn)行仿真得到比特錯(cuò)誤率與信噪比之間的關(guān)系?！娟P(guān)鍵詞】：QPSK誤碼率，仿真，星座圖【中圖分類號(hào)】TN702文獻(xiàn)標(biāo)志碼A21QPSK BER simulation analysisTan Xilin(Grade11,Class2,Major of Communication Engineering , School of Phys

4、ics and telecommunication Engineering of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China) Tutor:Wei RuiAbstract For the application of the QPSK (Phase-Shift-Keying) to the wireless laser communication, this paper emphasizes the system of QPSK's performance, theoretically. In the paper, t

5、he principle of the QPSK's modulation and demodulation were introduced in brief and the performance of the system at white Gaussian noise (AWGN) channel was also analyzed carefully.The above results provide the theoretical foundation for the wireless laser communication system based on the QPSK

6、with sub-carrier. Use the MATLAB language to complete Monte Carlo simulation of QPSK, and to obtain the transmission sequence bit error rate and symbol error rate in the additive white Gaussian noise channel, comparing it with the theoretical value, then get curve. The second aspect is to learn how

7、to use Simulink and the functions and principles of various modules. Then we use Simulink to create the model of QPSK through additive white Gaussian noise channel. And take the advantage of the Correlator receiver to complete the operation of demodulation. Then calculate the transmission sequence b

8、it errorrate. By runningthe simulation repeatedly, we can get the relationship between the bit error rate and SNR.Keywords: QPSK, BER, simulation, constellation目錄摘要3.Abstract4一緒論61.1課題背景及仿真61.1.1QPSK系統(tǒng)的應(yīng)用背景簡(jiǎn)介 61.1.2 QPSK實(shí)驗(yàn)仿真的意義 61.1.3仿真平臺(tái)和仿真內(nèi)容 6二系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖和分析72.1 QPSK調(diào)制部分 72.2QPSK解調(diào)部分 8三QPSK特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 93.1

9、 QPSK 特點(diǎn)93.2誤碼率103.3QPSK時(shí)域信號(hào) 103.4 擴(kuò)充認(rèn)知 QPSK-OQPSK103.5QPSK的應(yīng)用領(lǐng)域 11四使用simulink搭建QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng) 124.1信源產(chǎn)生124.2QPSK系統(tǒng)理論搭建13五仿真模型參數(shù)設(shè)置及結(jié)果155.1仿真附圖及參數(shù)設(shè)置 155.2仿真結(jié)果165.3誤碼率曲線程序及其仿直結(jié)果 17六仿真結(jié)果分析19七總結(jié)與展望20致謝21參考文獻(xiàn)21一.緒論1.1課題背景及仿真：1.1.1QPSK系統(tǒng)的應(yīng)用背景簡(jiǎn)介QPS魁英文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

10、世紀(jì)80年代初期，人們選用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制。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)。19世紀(jì)80年代中期以后，四相絕對(duì)移相鍵控 （QPSK歧術(shù)以其抗十?dāng)_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。1.1.2 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)QPS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。了解 QPSKJ實(shí)現(xiàn)方法及數(shù)學(xué)原理。 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

11、率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方 法。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。理解QPSK制解調(diào)的基本原理，并使用MATLAB程實(shí)現(xiàn)QPSKT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。復(fù)習(xí) MATLAB程的基礎(chǔ)知識(shí)和編程的常 用算法以及使用MATLAB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。在完成要求任務(wù)的條 件下，嘗試優(yōu)化程序。通過本次課設(shè)，除了和隊(duì)友培養(yǎng)了默契學(xué)到了知識(shí)之外， 還可以將次課設(shè)作為一種 推廣，讓更

12、多的學(xué)生來深入一層的了解 QPSKZ至其他調(diào)制方式的原理和實(shí)現(xiàn)方法?？?以方便學(xué)生進(jìn)行測(cè)試和對(duì)比。足不出戶便可以做實(shí)驗(yàn)。1.1.3仿真平臺(tái)和仿真內(nèi)容（1）仿真平臺(tái)本實(shí)驗(yàn)是基于Matlab的軟件仿真，只需PC機(jī)上安裝MATLAB 6.0或者以上版本即 可。（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）仿真內(nèi)容構(gòu)建一個(gè)在AWGN斯白噪聲）信道條件下的QPS咽真系統(tǒng)，要求仿真結(jié)果有QPSK 信號(hào)星座圖高斯白噪聲信道條件下的誤碼性能以及高斯白噪聲的理論曲線，要求所有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2.1、QPSK調(diào)制部分，原

13、理框圖如圖1所示令 1 (t) = JT cos(a fct)*2 (t)=唇sin(2兀 fct)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)包含的信息都存在丁相位中。的別的載波相位取四個(gè)等間隔值之一，如 刀/4, 3 ji /4,5 ji /4,和7刀/4。相應(yīng)的，可將發(fā)射信號(hào)定義為V2E/t cos2 兀 ft + (2 i 1)n / 40 < t < TSi (t )=其他0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等丁 nc/T , nc為固定整數(shù)。每一個(gè)可能的相位值對(duì)應(yīng)丁一個(gè)特定的二位組。

14、例如, 可用前述的一組相位值來表示格密碼的一組二位組： 10, 00, 01, 11。下面介紹QPSK言號(hào)的產(chǎn)生和檢測(cè)。如果 a為典型的QPSKg射機(jī)框圖。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分別用后和-姮表示。接著，該二進(jìn)制波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al (t)，和a2 (t)表示。容易注意到，在任何一信號(hào)時(shí)間間隔內(nèi)al (t)，和a2 (t)的幅度恰好分別等丁 Si1和Si2，即由發(fā)送的二位組決定。這兩個(gè)二進(jìn)制波形al (t)，和a2 (t)被用來調(diào)制一對(duì)正交載波或者說

15、正交基本函數(shù)：8 1 (t) = g，cos(afct),。2 (t)=傍 sin(2兀fct)。這樣就得到一對(duì)二進(jìn)制 PSK信號(hào)。* 1 (t)和*2 (t)的正交性使這 兩個(gè)信號(hào)可以被獨(dú)立地檢測(cè)。最后，將這兩個(gè)二進(jìn)制PSK言號(hào)相加，從而得期望的QPSK2.2、QPSK解調(diào)部分，原理框圖如圖2所示:巾2 (t)正交信道門限=0圖2原理分析：QPSK接收機(jī)由一對(duì)共輸入地相關(guān)器組成。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)。相關(guān)器接收信號(hào)x (t)，相關(guān)器輸出地x1和x2被用來與門限值0進(jìn)行比較。如果x1>0,則判決同相信道地輸出為符號(hào)1;如果x1<0，則

16、判決同 相信道的輸出為符號(hào)00；類似地。如果正交通道也是如此判決輸出。最后同相信道和 正交信道輸出這兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列被復(fù)加器合并，重新得到原始的二進(jìn)制序列。在 AWG佶道中，判決結(jié)果具有最小的負(fù)號(hào)差錯(cuò)概率。、QPS麻點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域3.1、QPSK 特點(diǎn)QPSK數(shù)字解調(diào)包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換、抽取或插值、匹配濾波、時(shí)鐘和載波恢復(fù)等。 在實(shí)際的調(diào)諧解調(diào)電路中，采用的是非相干載波解調(diào)，本振信號(hào)與發(fā)射端的載波信號(hào) 存在頻率偏差和相位抖動(dòng)，因而解調(diào)出來的模擬I、Q基帶信號(hào)是帶有載波誤差的信號(hào)。 這樣的模擬基帶信號(hào)即使采用定時(shí)準(zhǔn)確的時(shí)鐘進(jìn)行取樣判決，得到的數(shù)字信號(hào)也不是 原來發(fā)射端的調(diào)制信號(hào)，誤差的積累將導(dǎo)致抽樣

17、判決后的誤碼率增大，因此數(shù)字QPSK 解調(diào)電路要對(duì)載波誤差進(jìn)行補(bǔ)償，減少非相干載波解調(diào)帶來的影響。此外， ADC的取 樣時(shí)鐘也不是從信號(hào)中提取的，當(dāng)取樣時(shí)鐘與輸入的數(shù)據(jù)不同步時(shí)，取樣將不在最佳 取樣時(shí)刻進(jìn)行所得到的取樣值的統(tǒng)計(jì)信噪比就不是最高，誤碼率就高，因此，在電路 中還需要恢復(fù)出一個(gè)與輸入符號(hào)率同步的時(shí)鐘，來校正固定取樣帶來的樣點(diǎn)誤差，并 且準(zhǔn)確的位定時(shí)信息可為數(shù)字解調(diào)后的信道糾錯(cuò)解碼提供正確的時(shí)鐘。校正辦法是由 定時(shí)恢復(fù)和載波恢復(fù)模塊通過某種算法產(chǎn)生定時(shí)和載波誤差，插值或抽取器在定時(shí)和 載波誤差信號(hào)的控制下，對(duì) A/D轉(zhuǎn)換后的取樣值進(jìn)行抽取或插值濾波，得到信號(hào)在最 佳取樣點(diǎn)的值，不同芯片

18、采用的算法不盡相同，例如可以采用據(jù)輔助法(DA)載波相位和定時(shí)相位聯(lián)合估計(jì)的最大似然算法。數(shù)字調(diào)制用 星座圖”來描述，星座圖中定義了一種調(diào)制技術(shù)的兩個(gè)基本參數(shù)：(1) 信號(hào)分布；(2)與調(diào)制數(shù)字比特之間的 映射關(guān)系。星座圖中規(guī)定了星座點(diǎn)與傳輸 比特問的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系稱為 映射”，一種調(diào)制技術(shù)的特性可由信號(hào)分布和映射 完全定義，即可由星座圖來完全定義。四相相移調(diào)制是利用載波的四種不同相位差來 表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制移相鍵控。QPSK是在M=4時(shí)的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45°, 135°, 225°, 315°,調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二

19、進(jìn)制數(shù)字序列, 為了能和四進(jìn)制的載波 相位配合起來,則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就 是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每兩個(gè)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。每一個(gè)雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成， 它們分別代表四進(jìn)制四個(gè)符號(hào)中的一個(gè)符號(hào)。QPSK中每次調(diào)制可傳輸2個(gè)信息比特，這些信息比特是通過 載波的四種相位來傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波信 號(hào)的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。首先將輸入的申行二進(jìn)制信息序列經(jīng)申并變換，變成m=log2M個(gè)并行數(shù)據(jù)流,每一路的數(shù)據(jù)率是R/m, R是申行輸入碼的數(shù)據(jù)率。I/Q信號(hào)發(fā)生器將每一個(gè)m比

20、特的字節(jié) 轉(zhuǎn)換成一對(duì)(pn, qn)數(shù)字，分成兩路速率減半的序歹0,電平發(fā)生器分別產(chǎn)生雙極性 二電平信號(hào)I(t)和Q(t)，然后對(duì)coswct和sinwct進(jìn)行調(diào)制，相加后即得到 QPSK信號(hào)。 QPSK是一種頻譜利用率高、抗干擾性強(qiáng)的數(shù)調(diào)制方式，它被廣泛應(yīng)用丁各種通信系統(tǒng) 中.適合衛(wèi)星廣播。例如，數(shù)字衛(wèi)星電視DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中，信道噪聲門限低至4. 5 dB, 傳輸碼率達(dá)到45M b2實(shí)施采用QPSK調(diào)制方式，同時(shí)保證了信號(hào)傳輸?shù)男屎驼`碼 性能。一般的QPSK的實(shí)施，也表明高階PSK的實(shí)施。在星座圖中的正弦和余弦波用 來傳輸方面的書面符號(hào)：這就產(chǎn)生了四個(gè)階段兀/ 4 3兀/ 4 5兀/削7

21、兀/ 4!要。這個(gè)結(jié)果與單位的基礎(chǔ)上功能在一個(gè)兩維的信號(hào)空間被用作信號(hào)的同相分量和正交分 量信號(hào)的第二首的基礎(chǔ)功能。因此，信號(hào)星座組成的信號(hào)空間4點(diǎn)，1/2的因素表明，兩家運(yùn)營商之間的分裂， 同樣的總功率。這些基礎(chǔ)功能，為BPSK比較活楚地表明如何觀看可以作為兩個(gè)獨(dú)立的 BPSK信號(hào)的 QPSK。注意的BPSK信號(hào)空間分不需要分裂BPSK的星座圖中顯示的兩家運(yùn)營商在該 計(jì)劃的符號(hào)（位）能源的。QPSK系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)在許多方面。發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)的 主要組成部分的說明如下。QPSK概念發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)。的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流分割成相和正交相的組成部分。這些都是再分別調(diào)制到兩個(gè)正交的基函數(shù)。在此實(shí)現(xiàn)中，兩個(gè)血賽

22、。之后，這兩個(gè)信號(hào)疊加，產(chǎn)生 的信號(hào)是QPSK信號(hào)。注意：使用極不返回到零編碼?？梢詳[在這些編碼器的二進(jìn)制 數(shù)據(jù)源，但已放置后，說明涉及數(shù)字調(diào)制的數(shù)字和模擬信號(hào)之間的概念差異。對(duì)丁 QPSK接收機(jī)結(jié)構(gòu)。匹配的過濾器，可以與相關(guān)器代替。每個(gè)檢測(cè)裝置使用的參 考閾值，以確定是否檢測(cè)到1或0。3.2、誤碼率QPSK的，雖然可以作為解調(diào)看，這是比較容易看到它作為兩個(gè)獨(dú)立的調(diào)制正交 載波。這種解釋，偶數(shù)（或奇數(shù)）位用丁調(diào)節(jié)承運(yùn)人在相位分量，而奇數(shù)（或偶數(shù)） 位被用來調(diào)制載波的正交相位分量。BPSK的兩家航空公司，它們可以是獨(dú)立的解調(diào)。 因此，QPSK的誤碼概率是相同的BPSK: 然而，為了達(dá)到相同的概率

23、為 BPSK的誤碼，QPSK的使用電源（因?yàn)閮晌煌瑫r(shí)傳輸） 的兩倍。符號(hào)錯(cuò)誤率計(jì)算公式如下：3.3、QPSK時(shí)域信號(hào)如果信號(hào)信噪比高（實(shí)際 QPSK系統(tǒng)是必要的）符號(hào)錯(cuò)誤的概率可近似： 調(diào)制信號(hào)為一個(gè)隨機(jī)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流的短段如下。兩個(gè)載波是一個(gè)余弦波和正弦波， 通過信號(hào)空間分析上述表示。在這里，奇數(shù)位已被分配到同相分量和正交分量（以1號(hào)的第一個(gè)位）的偶數(shù)位。總的信號(hào)-兩個(gè)組成部分的總和-顯示在底部?？梢钥闯觯?相位跳變的PSK改變了每個(gè)組件在每個(gè)位周期的開始階段。僅最上面的波形匹配的 BPSK上面給出的描述。用丁 QPSK的時(shí)序圖。時(shí)間軸下方所示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。兩個(gè)組件用自己的位 分配的信號(hào)顯

24、示的頂部和總，在底部的混合信號(hào)。注意：在第一階段的一些位期間邊 界的突然變化。這個(gè)波形傳達(dá)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)是：1 1 0 0 0 1 1 0。奇數(shù)位，在這里強(qiáng)調(diào)，在相分量：11000110即使位，在這里強(qiáng)調(diào)，作出貢獻(xiàn)的正交相位分量：110001103.4、擴(kuò)充認(rèn)知 QPSK-OQPSKOQPSK是在QPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種包包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)。這里，所謂包包 絡(luò)技術(shù)是指已調(diào)波的包絡(luò)保持為包定，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。包包絡(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)包定或起伏很 小；其二是已調(diào)

25、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。采用這種技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了多種調(diào)制方式。OQPSK信號(hào)，它的頻帶利用率較高， 理論值達(dá)Ib/sZHzo在QPSK中，當(dāng)碼組0011或0110時(shí)，產(chǎn)生180°的載波相位跳變。 這種相位跳變引起包絡(luò)起伏，當(dāng)通過非線性部件后，使已經(jīng)濾除的帶外分量乂被恢復(fù) 出來，導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展，增加對(duì)相鄰波道的干擾。為了消除180°的相位跳變，在QPSK基礎(chǔ)上提出了 OQPSK。一個(gè)已調(diào)波的頻譜特性與其相位路徑有著密切的關(guān)系，因此，為了控制已調(diào)波的 頻率特性，必須控制它的相位特性。包包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的發(fā)展正是始終圍繞著進(jìn)一步改 善已調(diào)波的相

26、位路徑這一中心進(jìn)行的。OQPSK也稱為偏移四相相移鍵控(offset-QPSK),是QPSK的改進(jìn)型。它與QPSK 有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)制。不同點(diǎn)在丁它將 同相和正交兩支路的碼流在時(shí)間上錯(cuò)開了半個(gè)碼元周期。由丁兩支路碼元半周期的偏 移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生兩支路碼元極性同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因 此，OQPSK信號(hào)相位只能跳變0°、坦0°，不會(huì)出現(xiàn)180°的相位跳變。3.5、QPSK的應(yīng)用領(lǐng)域QPSK數(shù)字電視調(diào)制器在對(duì)數(shù)據(jù)流的處理上采用能量擴(kuò)散的隨機(jī)化處理、RS編碼、卷積交織、收縮卷積編碼、調(diào)制前的基帶成形處理等，保證

27、了數(shù)據(jù)的傳輸性能。QPSK數(shù)字電視調(diào)制器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，完全符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)，接收端可直接用數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行接收。它不但能取得較高的頻譜利用率，具有很強(qiáng)的 抗干擾性和較高的性能價(jià)格比，而且和模擬 FM微波設(shè)備也能很好的兼容。性能特點(diǎn)：1、進(jìn)行原有的電視微波改造，可用 30M帶寬傳送5至8套DVD效果的圖像；2、用調(diào)頻微波的價(jià)格達(dá)到 MMDS的效果，實(shí)現(xiàn)全向發(fā)射；3、可進(jìn)行數(shù)字加密，對(duì)圖象絕無任何損傷。同時(shí)，中國的3G制式(CDMA2000 , WCDMA,TD-SCDMA )均在下行鏈路上采 用QPSK調(diào)制。四、使用simulink搭建QPS麻制解調(diào)系統(tǒng)4.1信源產(chǎn)生在搭建Q

28、PS朋制解調(diào)系統(tǒng)中直接使用貝努力信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生 01比特序列，每兩 比特代表一個(gè)符號(hào)。伯努利隨機(jī)生成二進(jìn)制 Generator模塊使用伯努利分布的二進(jìn)制 數(shù)字。產(chǎn)生參數(shù)為p伯努利分布。伯努利分布均值1 - p和方差p (1 - P )的。一個(gè) 零概率參數(shù)指定p,可以是任何0和1之間的實(shí)數(shù)。信號(hào)輸出屆性的輸出信號(hào)可以是基丁幀的矩陣，一個(gè)基丁采樣的行或列向量，或者一個(gè)樣本為基礎(chǔ)的一維數(shù)組。這些 屆性控制框架為基礎(chǔ)的輸出，每幀的樣品，并解釋向量參數(shù)為1 - D參數(shù)。看到信號(hào)的屆性參數(shù)指南隨機(jī)源在通信模塊庫的用戶更多的細(xì)節(jié)。參數(shù)為零的元素的初始種子 和概率成為輸出數(shù)歹0的框架為基礎(chǔ)或在數(shù)字內(nèi)容中，采樣

29、基丁欠量輸出。模塊參數(shù)設(shè)置 發(fā)送0的概率p=0.5，采樣時(shí)間為0.01s，傳輸信號(hào)為頻率100Hz。4.2、QPSK系統(tǒng)理論搭建(1) 申并裝換：首先使用buffer模塊實(shí)現(xiàn)將發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)為兩路。Buffer模塊為 重新分配的緩沖區(qū)塊的輸入樣本，輸出多個(gè)采樣率較低的幀信號(hào)。但會(huì)產(chǎn)生與緩沖區(qū) 容量相同的時(shí)延。(2) 將非極性信號(hào)轉(zhuǎn)換為極性信號(hào)：將 01序列減去1/2,再乘以2,則可得到1,-1序列，即極性信號(hào)。此過程中用到常數(shù)產(chǎn)生模塊，加法模塊，幅度增益模塊。調(diào)制：分別將兩路信號(hào)乘以相位相差/2載波可由正弦信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生。正弦波模塊可提供一個(gè)正弦波。模塊可以在基丁時(shí)間或基丁采樣的模式。(3) 傳輸

30、：將調(diào)制信號(hào)通過 AWG佶道WG祐道模塊AWGN信道模塊可以將加性高斯白噪聲加到一個(gè)實(shí)數(shù)的或復(fù)數(shù)的輸入信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)是實(shí)數(shù)時(shí)，這個(gè)塊增加了實(shí) 的高斯噪聲，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)數(shù)的輸出信號(hào)。當(dāng)輸入信號(hào)是復(fù)數(shù)的，這個(gè)模塊增加了復(fù)數(shù) 的高斯噪聲，產(chǎn)生復(fù)數(shù)的輸出信號(hào)。此塊繼承它的輸入信號(hào)的采樣時(shí)間。模塊使用信 號(hào)處理模塊隨機(jī)源塊產(chǎn)生的噪聲。隨機(jī)數(shù)生成方法是由MATLABandn函數(shù)產(chǎn)生。初始種子可以是一個(gè)標(biāo)量或欠量的長度相匹配的輸入信號(hào)通道數(shù)。種子的詳細(xì)資料初次， 查看隨機(jī)源塊模塊庫文件參考頁面中設(shè)置的信號(hào)處理。信號(hào)輸入只能是類型單一或雙。該端口的數(shù)據(jù)類型都繼承自該驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)塊。注意權(quán)力的所有值假設(shè)一個(gè)1歐

31、姆的標(biāo)稱阻抗?；奶幚砗洼斎刖S此塊可以處理多聲道信號(hào)，是基丁幀或樣本為基礎(chǔ)。根據(jù)數(shù)據(jù)的形狀和結(jié)構(gòu)狀況：如果你的輸入是一個(gè)示例為基礎(chǔ)的標(biāo)量，那么模塊加標(biāo)量高斯噪聲的信號(hào)。如果你的輸入是一個(gè)采樣基丁向量或一幀的行向量，則每 個(gè)通道增加了獨(dú)立的塊高斯噪聲。如果你的輸入是一幀的列向量，則增加了一個(gè)高斯 噪聲幀到您的單聲道信號(hào)。如果你的輸入是基丁幀的米由 n矩陣，則塊增加了一個(gè)框架高斯噪聲長度米獨(dú)立的頻道每 n。如果m和n是大丁 1。輸入不能是基丁采樣的信 號(hào)o(4) 解調(diào)：首先將信號(hào)分為兩路，分別乘以乘以相位相差 /2乘法器設(shè)置為默認(rèn)設(shè)置。使用相關(guān)器解調(diào)方法，乘以1信號(hào)即幅度為一得方波信號(hào)。使用常

32、數(shù)發(fā)生器與乘法器，設(shè)置為默認(rèn)設(shè)置。然后信號(hào)需要通過積分器使用積分器時(shí)，需要在時(shí)間t=T時(shí)使積分器復(fù)位，所以需要設(shè)置積分模塊續(xù)設(shè)置在時(shí)鐘上升沿時(shí)復(fù)位。 并需要與該之路碼元時(shí)間相同即發(fā)送信號(hào)碼元時(shí)間的兩倍的時(shí)鐘輸入。之后需采樣并保持信號(hào)，需要使用sample and hold 模塊，同時(shí)也要使用并需要與該之路碼元時(shí) 間相同即發(fā)送信號(hào)碼元時(shí)間的兩倍的時(shí)鐘輸入。此時(shí)各路信號(hào)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)單位的時(shí) 延。然后檢測(cè)并判斷輸出信號(hào)，使用 autothreshold 模塊，該模塊會(huì)根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)設(shè)置閥值，對(duì)輸入信號(hào)給出判定，輸出二進(jìn)制比特序列，并可輸出閥值。最后再經(jīng)過并申轉(zhuǎn)換，將兩路信號(hào)合一，使用N-sampl

33、e switch模塊實(shí)現(xiàn)。在第一路信號(hào)發(fā)出一個(gè)樣本時(shí)間按信號(hào)后，樣本時(shí)間設(shè)置為發(fā)送信號(hào)碼元時(shí)間，開關(guān)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)移到 第二路信號(hào)，此時(shí)換做第二路信號(hào)輸入，一個(gè)碼元時(shí)間后模塊重置，循環(huán)以上過程。此模塊也需要發(fā)送信號(hào)碼元時(shí)間的兩倍的時(shí)鐘輸入。(由丁 simulink中已經(jīng)有了 QPS協(xié)勺調(diào)制與解調(diào)模塊，所以直接可以進(jìn)行調(diào)用)(5) 比特錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)：比特錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)使用 Error Rate Calculation 模塊，該模 塊可自動(dòng)比較發(fā)送序列與接收序列并作出比較，將比特錯(cuò)誤率輸出，并使用 display 模塊顯示.五、仿真模型參數(shù)設(shè)置及結(jié)果5.1仿真附圖及參數(shù)設(shè)置Euntu-TlnaCuMtrTin

34、a圖中數(shù)據(jù)源為二進(jìn)制伯努利產(chǎn)生器，它產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制向量，向量的長度等丁 2, 分別代表QPSK調(diào)制器的兩個(gè)輸入信號(hào)，伯努利產(chǎn)生器的參數(shù)設(shè)置如下：Probability of a zero:0.5Initial seed:61 45Sample time:0.01Frame-based outputs:UncheckedInterpret vector parameters as 1-D:UncheckedQPSK Modulator Baseband模塊(QPSK調(diào)制器)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行 QPSK調(diào)制， 模塊的參數(shù)設(shè)置如下：Input type:BitConstellation orderin

35、g:GrayPhase offset (rad):pi/4Samples per symbol:1信道模塊在信號(hào)的傳輸過程中加入高斯白噪聲，其參數(shù)設(shè)置如下:Initial seed:67Mode:Signal to noise ratio (SNR)SNR (db):9Input signal power (watts) : 1QPSK Demodulator Baseband模塊(QPSK解調(diào)器)對(duì)信號(hào)進(jìn)行 QPSK解調(diào)，它 的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置與QPSK調(diào)制器模塊相同。Bit to Integer Converter模塊(數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊)的作用是將輸入的數(shù)值轉(zhuǎn)換成四進(jìn) 制整數(shù)。由丁伯努利產(chǎn)生器輸出

36、的信號(hào)是長度為2bit的二進(jìn)制向量，而QPSK解調(diào)器出來的信號(hào)則是一個(gè)二進(jìn)制序列，因此在對(duì)它們進(jìn)行比較之前，首先要轉(zhuǎn)換成相同的 整數(shù)形式，兩個(gè)數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊的參數(shù)設(shè)置如下：Number of bits per integer: 2Input bit order: MSB firstAfter bit packing,treat resulting integer values as: UnsignedOutput data type: Same as input5.2仿真結(jié)果untitledzhonqjie/Discrete-Time Scatter Plot Scope理論值（發(fā)射端）實(shí)際值(

37、接收端)5.3誤碼率曲線程序及其仿真結(jié)果close allclcclear allSNR_DB=0:1:12;sum=1000000;data= randsrc(sum,2,0 1);a1,b1=find(data(:,1)=0&data(:,2)=0);message(a1)=-1-j;a2,b2=find(data(:,1)=0&data(:,2)=1);message(a2)=-1+j;a3,b3=find(data(:,1)=1&data(:,2)=0);message(a3)=1-j;a4,b4=find(data(:,1)=1&data(:,2)=1

38、);message(a4)=1+j;scatterplot(message)title( 'B k ?D?o?M ?D?x 日 i ?A=1;Tb=1;Eb=A*A*Tb;P_signal=Eb/Tb;NO=Eb./(10.人(SNR_DB/10);P_noise=P_signal*NO;sigma=sqrt(P_noise);for Eb_NO_id=1:length(sigma)noise1=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum);noise2=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum);receive=message+noise1+noise2*j

39、;resum=0;total=0;m1=find(angle(receive)<=pi/2&angle(receive)>0);remessage(1,m1)=1+j;redata(m1,1)=1;redata(m1,2)=1;m2= find( angle(receive)>pi/2&angle(receive)<=pi);remessage(1,m2)=-1+j;redata(m2,1)=0;redata(m2,2)=1;m3=find( angle(receive)>-pi&angle(receive)<=-pi/2);reme

40、ssage(1,m3)=-1-j;redata(m3,1)=0;redata(m3,2)=0;m4=find( angle(receive)>-pi/2&angle(receive)<=0);remessage(1,m4)=1-j;redata(m4,1)=1;redata(m4,2)=0;resum,ratio1=symerr(data,redata);pbit(Eb_NO_id)=resum/(sum*2);total,ratio2=symerr(message,remessage);pe(Eb_NO_id)=total/sum;endscatterplot(recei

41、ve)title( 'C k ?D?o?M ?D?x 日 i ?Pe=1-(1-1/2*erfc(sqrt(10.人(SNR_DB/10)/2).人2;Pbit=1/2*erfc(sqrt(10.人(SNR_DB/10)/2);figure(3)semilogy(SNR_DB,pe, ':s' ,SNR_DB,Pe, '-*' ,SNR_DB,pbit, '-o' ,SNR_DB,Pbit, ':+') legend( 'QPSK ? o ? e 7 , 'QPSKd i ? o ? e ； 'QPSK ? 6 士倉 i ? e 'QPSKd i ? o ± e i ?e，,1)xlabel('D? 士 e /dB')ylabel('? e P')gird on誤碼率曲線圖六、仿真結(jié)果分析本次仿真研究了數(shù)字調(diào)制方式 QPSK對(duì)其誤碼率進(jìn)行了考察。通過理論誤碼率和 仿真誤碼的比較，了解了誤碼率的性能。本次課程設(shè)計(jì)通過運(yùn)用星座圖來對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 進(jìn)行仿真。本次實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論如下：誤碼率是誤比特率的兩倍。由丁仿真中各種條件 都是理想化的，包括數(shù)據(jù)在傳輸過程中，除了噪聲影響以外不會(huì)發(fā)生任何錯(cuò)誤所