QPSK的瑞利衰落ppt課件

1、1*2011-11-17 QPSK的瑞利衰落的瑞利衰落2 內(nèi)內(nèi) 容容 3QPSK的調(diào)制原理的調(diào)制原理 QPSK又叫四相絕對相移調(diào)制，又叫四相絕對相移調(diào)制，QPSK利用載波的利用載波的四種不同相位來表征數(shù)字信息。由于每一種載波相位四種不同相位來表征數(shù)字信息。由于每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息，故每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱為雙比代表兩個(gè)比特信息，故每個(gè)四進(jìn)制碼元又被稱為雙比特碼元。我們把組成雙比特碼元的前一信息比特用特碼元。我們把組成雙比特碼元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用代表，后一信息比特用b代表。雙比特碼元中兩個(gè)信代表。雙比特碼元中兩個(gè)信息比特息比特ab通常是按格雷碼排列的，它與載波相位的關(guān)

2、通常是按格雷碼排列的，它與載波相位的關(guān)系如表系如表1所示，矢量關(guān)系如圖所示，矢量關(guān)系如圖1所示。圖（所示。圖（a）表示）表示A方式時(shí)方式時(shí)QPSK信號矢量圖，圖（信號矢量圖，圖（b）表示）表示B方式時(shí)方式時(shí)QPSK信號的矢量圖。由于正弦和余弦的互補(bǔ)特性，信號的矢量圖。由于正弦和余弦的互補(bǔ)特性，對于載波相位的四種取值，在對于載波相位的四種取值，在A方式中：方式中：45、135、225、315，則數(shù)據(jù)通過處理后輸出的，則數(shù)據(jù)通過處理后輸出的成形波形幅度有兩種取值成形波形幅度有兩種取值；B方式中：方式中：0、90、180、270，則數(shù)據(jù)通過處理后輸出的成形波形，則數(shù)據(jù)通過處理后輸出的成形波形幅度有三

3、種取值幅度有三種取值1、0。4QPSK的調(diào)制原理的調(diào)制原理表表1 雙比特碼元與載波相位關(guān)系雙比特碼元與載波相位關(guān)系圖圖1 QPSK信號的矢量圖信號的矢量圖5QPSK的調(diào)制原理的調(diào)制原理 QPSK的產(chǎn)生可采用相位選擇法或正交調(diào)制法。的產(chǎn)生可采用相位選擇法或正交調(diào)制法。相位選擇法的方框圖如圖相位選擇法的方框圖如圖2所示。圖所示。圖2中中, 輸入的二進(jìn)輸入的二進(jìn)制信息序列經(jīng)串制信息序列經(jīng)串/并變換后去控制邏輯選相電路的相并變換后去控制邏輯選相電路的相位輸出。由圖位輸出。由圖2可看出，系統(tǒng)工作在可看出，系統(tǒng)工作在A方式。方式。 圖2相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號的方框圖6QPSK的調(diào)制原理的調(diào)制原理正交調(diào)

4、制法產(chǎn)生正交調(diào)制法產(chǎn)生QPSK信號的方框圖如圖信號的方框圖如圖3所示。所示。從圖可看出，它由兩路正交的從圖可看出，它由兩路正交的2PSK調(diào)相電路組合而成。調(diào)相電路組合而成。二進(jìn)制信息序列經(jīng)串二進(jìn)制信息序列經(jīng)串/并變換后，分為并變換后，分為A、B兩路，每路兩路，每路的碼元速率是輸入數(shù)據(jù)速率的一半。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)相，加的碼元速率是輸入數(shù)據(jù)速率的一半。為了實(shí)現(xiàn)調(diào)相，加到乘法器的調(diào)制信號必須是雙極性的，因此到乘法器的調(diào)制信號必須是雙極性的，因此A、B兩路兩路都接入了單都接入了單/雙極性變換器。圖雙極性變換器。圖3中給出了輸出信號的矢中給出了輸出信號的矢量圖。由圖可看出，系統(tǒng)工作在量圖。由圖可看出，系統(tǒng)工作

5、在B方式。方式。圖3正交調(diào)制法產(chǎn)生QPSK信號的方框圖7QPSK的解調(diào)原理的解調(diào)原理 QPSK信號的相干正交解調(diào)方框圖如下。因?yàn)樾盘柕南喔烧唤庹{(diào)方框圖如下。因?yàn)镼PSK信號是兩個(gè)正交的信號是兩個(gè)正交的2PSK信號合成的，因此，可信號合成的，因此，可仿照仿照2PSK相干檢測法，在同相路和正交路中分別設(shè)相干檢測法，在同相路和正交路中分別設(shè)置兩個(gè)相關(guān)器，即用兩個(gè)相互正交的相干信號分別對置兩個(gè)相關(guān)器，即用兩個(gè)相互正交的相干信號分別對兩個(gè)二相信號進(jìn)行相干解調(diào)，得到兩個(gè)二相信號進(jìn)行相干解調(diào)，得到I(t)和和Q(t)，再經(jīng)，再經(jīng)電平判決和并電平判決和并/串變換后即可恢復(fù)原始數(shù)字信息。此串變換后即可恢復(fù)原始

6、數(shù)字信息。此法也稱為極性比較法。法也稱為極性比較法。圖4QPSK信號的相干解調(diào)方框圖8瑞利衰落信道瑞利衰落信道 瑞利衰落信道（瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。這種模是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計(jì)模型。這種模型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機(jī)的，表現(xiàn)為機(jī)的，表現(xiàn)為“衰落衰落”特性，并且多徑衰落的信特性，并且多徑衰落的信號包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱號包絡(luò)服從瑞利分布。由此，這種多徑衰落也稱為瑞利衰落。為瑞利衰落。 瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)到接收瑞利衰落只適用于從發(fā)射機(jī)

7、到接收機(jī)不存在直射信號的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落機(jī)不存在直射信號的情況，否則應(yīng)使用萊斯衰落信道作為信道模型。信道作為信道模型。注意：信道的瑞利衰落僅影響信號的幅度，而不影響注意：信道的瑞利衰落僅影響信號的幅度，而不影響信號的相位！信號的相位！9MATLAB仿真仿真瑞利衰落仿真模型用來仿真由瑞利衰落仿真模型用來仿真由QPSK調(diào)制的調(diào)制的信號經(jīng)過多路瑞利衰落的效果，該模型結(jié)構(gòu)如信號經(jīng)過多路瑞利衰落的效果，該模型結(jié)構(gòu)如圖圖5所示。所示。圖5QPSK瑞利衰落仿真模型10MATLAB仿真仿真內(nèi)容：內(nèi)容： 1.構(gòu)建一個(gè)理想信道基本構(gòu)建一個(gè)理想信道基本QPSK仿真系統(tǒng)仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果有仿真結(jié)果有a.基帶輸

8、入波形基帶輸入波形 b.QPSK信號及頻譜信號及頻譜 c.解調(diào)輸出解調(diào)輸出2.構(gòu)建一個(gè)在構(gòu)建一個(gè)在AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的（高斯白噪聲）信道條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果有仿真結(jié)果有a.QPSK信號及頻譜信號及頻譜 b.QPSK信號星座圖信號星座圖 c.高斯白噪聲波形高斯白噪聲波形 3.構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過Rayleigh，再通過，再通過AWGN信道條件下的條件下的信道條件下的條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果有仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果有a.QPSK信號及其功率譜信號及其功率譜 b.通過瑞利衰落信道之前和之后的信號星座圖，前后進(jìn)行比較通過瑞利衰落信道之前和之后的信號星

9、座圖，前后進(jìn)行比較c.在瑞利衰落信道和在高斯白噪聲條件下的誤碼性能曲線在瑞利衰落信道和在高斯白噪聲條件下的誤碼性能曲線11MATLAB仿真仿真仿真結(jié)果及分析：仿真結(jié)果及分析：一、理想信道下的仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：一、理想信道下的仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：結(jié)果分析：結(jié)果分析：如圖上結(jié)果顯示，完成了如圖上結(jié)果顯示，完成了QPSK信號在理想信道上的調(diào)制，傳輸，信號在理想信道上的調(diào)制，傳輸，解調(diào)的過程，并且可以看出調(diào)制解調(diào)的結(jié)果沒有誤碼。解調(diào)的過程，并且可以看出調(diào)制解調(diào)的結(jié)果沒有誤碼。12MATLAB仿真仿真仿真結(jié)果及分析：仿真結(jié)果及分析：二、高斯信道下的仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：二、高斯信道下的仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：結(jié)果分析：結(jié)果分析：在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號的波形發(fā)生了明顯的變化，功率在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號的波形發(fā)生了明顯的變化，功率頻譜相對于前圖中的調(diào)制信號的頻譜發(fā)生了變化。星座圖反映可頻譜相對于前圖中的調(diào)制信號的頻譜發(fā)生了變化。星座圖反映可接收信號早高斯噪聲的影響下發(fā)生了誤碼，但是大部分還是保持接收信號早高斯噪聲的影響下發(fā)生了誤碼，但是大部分還是保持了原來的特性。了原來的特性。13MATLAB仿真仿真仿真結(jié)果及分析：仿真結(jié)果及分析：三、高斯信道下的仿先通過瑞利衰落信道再通過高斯信道的仿真：三、高斯信道下的仿先通過瑞利衰落信道再通過高斯信道的仿真：結(jié)果分析：結(jié)果分析：得