QPSK系統(tǒng)的誤碼率和星座圖仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)踐課題設(shè)計(jì)報(bào)告題 目 QPSK系統(tǒng)的誤碼率和星座圖仿真 專 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 目 錄一、課題內(nèi)容.1二、設(shè)計(jì)目的.1三、設(shè)計(jì)要求.1四、實(shí)驗(yàn)條件.1五、系統(tǒng)設(shè)計(jì).2六、詳細(xì)設(shè)計(jì)與編碼.41. 設(shè)計(jì)方案.42. 編程工具的選擇.43. 程序代碼.54. 運(yùn)行結(jié)果及分析. 8七、設(shè)計(jì)心得. 9八、參考文獻(xiàn).10專心-專注-專業(yè)一、課題內(nèi)容基于MATLAB或C語言模擬仿真OFDM通信系統(tǒng)。主要功能：1、搭建基帶OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)OFDM信號(hào)體制與解調(diào)；2、能夠畫出輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的星座圖；3、能在不同信噪比信道的

2、情況下，對(duì)信號(hào)進(jìn)行誤碼分析。3、能夠和理論誤碼率公式比較二、設(shè)計(jì)目的1、綜合應(yīng)用Matlab原理及應(yīng)用、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理等多門課程知識(shí)，使學(xué)生建立通信系統(tǒng)的整體概念；2、培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)開發(fā)的思想；3、培養(yǎng)學(xué)生利用軟件進(jìn)行通信仿真的能力。三、設(shè)計(jì)要求1、每人獨(dú)立完成不同子系統(tǒng)的詳細(xì)功能；2、對(duì)通信系統(tǒng)有整體的較深入的理解，深入理解自己仿真部分的原理的基礎(chǔ)，畫出對(duì)應(yīng)的通信子系統(tǒng)的原理框圖；3、提出仿真方案；4、完成仿真軟件的編制；5、仿真軟件的演示；6、提交詳細(xì)的設(shè)計(jì)報(bào)告。四、實(shí)驗(yàn)條件計(jì)算機(jī)、Matlab軟件五、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.四相絕對(duì)移相鍵控（QPSK）的調(diào)制基本理論四相絕對(duì)移相鍵控利用

3、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a代表，后一信息比特用b代表。雙比特碼元中兩個(gè)信息比特ab通常是按格雷碼（即反射碼）排列的，它與載波相位的關(guān)系如表1所列。表1 雙比特碼元與載波相位的關(guān)系雙比特碼元載波相位abA方式B方式0004501901351118022510270315由于四相絕對(duì)移相調(diào)制可以看作兩個(gè)正交的二相絕對(duì)移相調(diào)制的合成，故兩者的功率譜密度分布規(guī)律相同。2.四相絕對(duì)移相鍵控（QPSK）的調(diào)制基本方法下面我們來討論QPSK信號(hào)的產(chǎn)生與解調(diào)。QPSK信號(hào)的產(chǎn)生方法與2PSK信

4、號(hào)一樣，也可以分為調(diào)相法和相位選擇法。(1)調(diào)相法用調(diào)相法產(chǎn)生QPSK信號(hào)的組成方框圖如下所示。圖4 QPSK信號(hào)的組成方框圖設(shè)兩個(gè)序列中的二進(jìn)制數(shù)字分別為a和b，每一對(duì)ab稱為一個(gè)雙比特碼元。并設(shè)經(jīng)過串并變換后上支路為a,下支路為b。雙極性的a和b脈沖通過兩個(gè)平衡調(diào)制器分別對(duì)同相載波及正交載波進(jìn)行二相調(diào)制。圖5 QPSK信號(hào)相位編碼星座圖表2 QPSK信號(hào)相位編碼邏輯關(guān)系a1001b1100A路平衡調(diào)制器輸出01801800B路平衡調(diào)制器輸出2702709090合成相位31522513545(2)相位選擇法用相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號(hào)的組成方框圖如下所示。 圖6 相位選擇法產(chǎn)生QPSK信號(hào)方

5、框圖六、詳細(xì)設(shè)計(jì)與編碼1. 設(shè)計(jì)方案如圖所示。圖7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)框圖2. 編程工具的選擇本仿真所用的工具軟件是MATLAB。該軟件的功能強(qiáng)大，最擅長矩陣處理，并在系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號(hào)處理、圖形圖像分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、通信及自動(dòng)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，特別是MATLAB中Simulink在通信上的應(yīng)用，它可以用來仿真完整的通信系統(tǒng)，同時(shí)MATLAB內(nèi)部有許多與通信有關(guān)的函數(shù)，這樣程序編寫方便，也便于觀察波形特征。3. 程序代碼clear M=4;SNR=(0:1:10); %信噪比nsymbol=;data= randsrc(nsymbol,2,0 1); a1,b1=find(data(:,1)=

6、0&data(:,2)=0); message(a1)=-1-1i; %225a2,b2=find(data(:,1)=0&data(:,2)=1);message(a2)=-1+1i; %135a3,b3=find(data(:,1)=1&data(:,2)=0);message(a3)=1-1i; %275a4,b4=find(data(:,1)=1&data(:,2)=1);message(a4)=1+1i; %45scatterplot(message)title(系統(tǒng)的星座圖)Es=norm(message).2/nsymbol; %求方形QPSK系統(tǒng)每個(gè)符號(hào)的平均功率Eb=Es/(

7、log2(M); %求方形QPSK系統(tǒng)每比特的平均功率snr=10.(SNR/10); %信噪比轉(zhuǎn)化為線性值NO=Eb./snr; sigma=sqrt(NO/2); for EbNO=1:length(sigma) n1=sigma(EbNO)*randn(1,nsymbol); n2=sigma(EbNO)*randn(1,nsymbol); receive=message+n1+n2*1i; resum=0; total=0; m1=find(angle(receive)0); %解調(diào) remessage(1,m1)=1+1i; redata(m1,1)=1; redata(m1,2)=

8、1; m2=find(angle(receive)pi/2&angle(receive)-pi&angle(receive)-pi/2&angle(receive)=0); %解調(diào) remessage(1,m4)=1-1i; redata(m4,1)=1; redata(m4,2)=0; resum,ratio1=biterr(data,redata); Pb(EbNO)=resum/(nsymbol*2); total,ratio2=symerr(data,redata); Pe(EbNO)=total/nsymbol;endscatterplot(receive)title(接收信號(hào)的星座

9、圖)Pbtho=qfunc(sqrt(2*snr); %理論誤比特率Petho=Pbtho*log2(M); %理論誤符號(hào)率figure(3)semilogy(SNR,Pe,-ro,SNR,Petho,-g*,SNR,Pb,-bv,SNR,Pbtho,-g+)legend(QPSK仿真誤碼率,QPSK理論誤碼率,QPSK仿真誤比特率,QPSK理論誤比特率)title(QPSK載波調(diào)制信號(hào)在AWGN信道下的性能)xlabel(信噪比/dB);ylabel(誤比特率和誤符號(hào)率)grid on4. 運(yùn)行結(jié)果及分析（1）、系統(tǒng)的星座圖（2）、接收信號(hào)的星座圖（3）、QPSK載波調(diào)制信號(hào)在AWGN信道下

10、的性能可見對(duì)應(yīng)于方形QPSK的仿真，當(dāng)信噪比小于等于8dB時(shí)，仿真值可以很好的逼近理論值，但當(dāng)信噪比大于9dB時(shí)，仿真值與理論值略有偏差。七、設(shè)計(jì)心得在本次課程設(shè)計(jì)中，我收獲很多，學(xué)會(huì)了應(yīng)用MATLAB來處理問題，加深了對(duì)通信原理中部分公式和概念的理解。實(shí)驗(yàn)過程中也遇到了不少問題，在星座圖映射上，一開始將00，01，10，11看成一個(gè)整體，這樣對(duì)整體編程存在很大困難，因此后來嘗試將其分開看，并成功映射；在計(jì)算噪聲的過程中，由于通信原理的知識(shí)未能牢固掌握，在分析和計(jì)算的過程中花了很多時(shí)間；實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)會(huì)了使用find函數(shù)來代替for循環(huán)的功能，從而使程序運(yùn)行更加快，大大加快了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度。通過本次MATLAB的實(shí)踐，應(yīng)該加強(qiáng)MATLAB在各個(gè)學(xué)科的應(yīng)用，學(xué)會(huì)用MATLAB來處理實(shí)際問題。八、參考文獻(xiàn)1.Bernad Sklar美.數(shù)字通信基礎(chǔ)與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社.2006年10月2.