基于simulink的數(shù)字調(diào)制解調(diào)仿真與設(shè)計說明

1、 PAGE30 / NUMPAGES28 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc8774 前 言 PAGEREF _Toc8774 1 HYPERLINK l _Toc29012 1 軟件Matlab/Simulink的介紹 PAGEREF _Toc29012 2 HYPERLINK l _Toc5680 1.1 Matlab/Simulink的簡介 PAGEREF _Toc5680 2 HYPERLINK l _Toc12193 2 通信系統(tǒng)與數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)原理 PAGEREF _Toc12193 3 HYPERLINK l _Toc12831 2.1 通信技術(shù)

2、的歷史和發(fā)展 PAGEREF _Toc12831 3 HYPERLINK l _Toc362 2.1.1 通信的概念 PAGEREF _Toc362 3 HYPERLINK l _Toc2665 2.2 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) PAGEREF _Toc2665 4 HYPERLINK l _Toc22840 3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理與仿真設(shè)計 PAGEREF _Toc22840 5 HYPERLINK l _Toc1042 3.1 二進制振幅鍵控(2ASK) PAGEREF _Toc1042 5 HYPERLINK l _Toc32670 3.1.1 二進制振幅鍵控(2ASK)的原理 PAGEREF

3、_Toc32670 5 HYPERLINK l _Toc4833 3.1.2 2ASK基于simulink的調(diào)制與解調(diào)仿真設(shè)計 PAGEREF _Toc4833 7 HYPERLINK l _Toc6360 3.2 二進制頻移鍵控(2FSK) PAGEREF _Toc6360 11 HYPERLINK l _Toc4965 3.2.1 二進制頻移鍵控(2FSK)的原理 PAGEREF _Toc4965 11 HYPERLINK l _Toc23382 3.2.2 FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 PAGEREF _Toc23382 13 HYPERLINK l _Toc1512 3.3 二進制相移鍵控(

4、2PSK) PAGEREF _Toc1512 17 HYPERLINK l _Toc17262 3.3.1 二進制相移鍵控(2PSK)的原理 PAGEREF _Toc17262 17 HYPERLINK l _Toc30113 3.3.2 2PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真 PAGEREF _Toc30113 19 HYPERLINK l _Toc18788 3.4 QPSK設(shè)計原理 PAGEREF _Toc18788 23 HYPERLINK l _Toc19491 3.4.1 QPSK星座圖 PAGEREF _Toc19491 23 HYPERLINK l _Toc4994 3.4.2 QPSK的調(diào)

5、制 PAGEREF _Toc4994 23 HYPERLINK l _Toc4706 3.4.3 QPSK的解調(diào) PAGEREF _Toc4706 24 HYPERLINK l _Toc14097 3.4.4 QPSK設(shè)計結(jié)果與分析 PAGEREF _Toc14097 25 HYPERLINK l _Toc13128 4 總結(jié) PAGEREF _Toc13128 26 HYPERLINK l _Toc14067 5 參考文獻 PAGEREF _Toc14067 27前 言數(shù)字信號的傳輸方式分為基帶傳輸和帶通傳輸，在實際應(yīng)用中，大多數(shù)信道具有帶通特性而不能直接傳輸基帶信號。為了使數(shù)字信號在帶通信

6、道中傳輸，必須使用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，以使信號與信道的特性相匹配。這種用數(shù)字基帶信號控制載波，把數(shù)字基帶信號變換為數(shù)字帶通信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制。通常使用鍵控法來實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，比如對載波的振幅、頻率和相位進行鍵控。其次，還有4PSK、16QAM等調(diào)制方式。Simulink是Mathworks公司推出的基于Matlab平臺的著名仿真環(huán)境Simulink作為一種專業(yè)和功能強大且操作簡單的仿真工具，目前已被越來越多的工程技術(shù)人員所青睞，它搭建積木式的建模仿真方式既簡單又直觀，而且已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要是以simulink為基礎(chǔ)平臺，對2ASK、2FSK、2PSK以與QPSK

7、信號的仿真。文章第一章容是對simulink的簡單介紹和說明；第二章是對通信原理系統(tǒng)通信技術(shù)的未來展望和發(fā)展前景的簡單介紹以與對數(shù)字傳輸系統(tǒng)的分析與介紹；第三章是對2ASK、2FSK和2PSK以與QPSK信號調(diào)制與解調(diào)原理與仿真的詳細說明，調(diào)制和解調(diào)都是simulink建模的的方法，在解調(diào)部分各信號都是采用相干解調(diào)的方法；第四章是對本次課程設(shè)計的總結(jié)與體會。1 軟件Matlab/Simulink的介紹1.1Matlab/Simulink的簡介美國Mathworks公司于1967年推出了矩陣實驗室“Matrix Laboratory”（縮寫為Matlab）這就是Matlab最早的雛形。開發(fā)的最早

8、的目的是幫助學(xué)校的老師和學(xué)生更好的授課和學(xué)習(xí)。從Matlab誕生開始，由于其高度的集成性與應(yīng)用的方便性，在高校中受到了極大的歡迎。由于它使用方便，能非?？斓膶崿F(xiàn)科研人員的設(shè)想，極大的節(jié)約了科研人員的時間，受到了大多數(shù)科研人員的支持。 Matlab是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。由于它使用簡單，擴充方便，尤其是世界上有成千上萬的不同領(lǐng)域的科研工作者不停的在自己的科研過程中擴充Matlab的功能，使其成為了巨大的知識寶庫。另外，Matlab和其他高級語言也具有良好的接口，可以方便的實現(xiàn)與其他語言的混合編程，進一步拓寬了Matlab的應(yīng)用潛力?？梢哉f，Matlab已經(jīng)也很有必

9、要成為大學(xué)生的必修課之一，掌握這門工具對學(xué)習(xí)各門學(xué)科有非常重要的推進作用。Simulink是Matlab中的一種可視化仿真工具，也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一 。確切的說，Simulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包，它支持線性和非線性系統(tǒng)，連續(xù)、離散時間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進程的。在Simulink環(huán)境中，它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模，并可直接進行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。它的主

10、要特點在于：1、建模方便、快捷；2、易于進行模型分析；3、優(yōu)越的仿真性能。它與傳統(tǒng)的仿真軟件包微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點。Simulink模塊庫（或函數(shù)庫）包含有Sinks（輸出方式）、Sources（輸入源）、Linear（線性環(huán)節(jié)）、Nonlinear（非線性環(huán)節(jié)）、Connection（連接與接口）和Extra（其他環(huán)節(jié)）等具有不同功能或函數(shù)運算的Simulink庫模塊（或庫函數(shù)）。用Simulink創(chuàng)建的模型可以具有遞階結(jié)構(gòu)，因此用戶可以采用從上到下或從下到上的結(jié)構(gòu)創(chuàng)建模型。在定義完一個模型后，用戶可以通過Simulink的菜單或MATLAB的命令窗口鍵入

11、命令來對它進行仿真。菜單方式對于交互工作非常方便，而命令行方式對于運行仿真的批處理非常有用。采用Scope模塊和其他的顯示模塊，可以在仿真進行的同時就可立即觀看到仿真結(jié)果，若改變模塊的參數(shù)并再次運行即可觀察到相應(yīng)的結(jié)果，適用于因果關(guān)系的問題研究。仿真的結(jié)果還可以存放到Matlab的工作空間里做事后處理由于Matlab和Simulink的集成在一起的，因此用戶可以在這兩種環(huán)境下對自己的模型進行仿真、分析和修改模型。但是Simulink不能脫離MATLAB而獨立工作。2 通信系統(tǒng)與數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)原理2.1 通信技術(shù)的歷史和發(fā)展2.1.1 通信的概念通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交

12、換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息(Message)。消息有模擬消息（如語音、圖像等）以與數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物質(zhì)載體。相應(yīng)的信號可分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如機、電視攝像機輸出的信號就是模擬信號。數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如電船傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號就是數(shù)字信號。通信的目的是傳遞消息，但對受信者有用的是消

13、息中包含的有效容，也即信息(Information) 。消息是具體的、表面的，而信息是抽象的、本質(zhì)的，且消息中包含的信息的多少可以用信息量來度量。通信技術(shù)，特別是數(shù)字通信技術(shù)近年來發(fā)展非常迅速，它的應(yīng)用越來越廣泛。通信從本質(zhì)上來講就是實現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將大量有用的信息無失真，高效率地進行傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。當(dāng)今的通信不僅要有效地傳遞信息，而且還有儲存、處理、采集與顯示等功能，通信已成為信息科學(xué)技術(shù)的一個重要組成部分。通信系統(tǒng)就是傳遞信息所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和，包括信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿(受信者) ，它的一般模型如

14、圖2-1-1所示。 圖2-1-1 通信系統(tǒng)一般模型通信系統(tǒng)可分為數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞消息的通信系統(tǒng)，其模型如圖2-1-2所示。圖2-1-2 數(shù)字通信系統(tǒng)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2-1-3所示。圖2-1-3 模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強、便于加密、易于實現(xiàn)集成化、便于與計算機連接等優(yōu)點。2.2 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng) 在數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中，為了使數(shù)字基帶信號能夠在信道中傳輸，要求信道應(yīng)具有低通形式的傳輸特性。然而，在實際信道中，大多數(shù)信道具有帶通傳輸特性，數(shù)字基帶信號不能直接在這種帶通傳輸

15、特性的信道中傳輸。必須用數(shù)字基帶信號對載波進行調(diào)制，產(chǎn)生各種已調(diào)數(shù)字信號。 圖 2-2-1 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制原理是一樣的，一般可以采用模擬調(diào)制的方法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制。但是，數(shù)字基帶信號具有與模擬基帶信號不同的特點，其取值是有限的離散狀態(tài)。3 數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理與仿真設(shè)計3.1 二進制振幅鍵控(2ASK)3.1.1 二進制振幅鍵控(2ASK)的原理振幅鍵控是正弦載波的幅度隨數(shù)字基帶信號而變化的數(shù)字調(diào)制。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進制時，則為二進制振幅鍵控。 設(shè)發(fā)送的二進制符號序列由0，1序列組成，發(fā)送0符號的概率為P，發(fā)送1符號的概率為1-P，且相互獨立。該二進制符號序列可表示為：

16、 （3-1-1）其中： （3-1-2）Ts是二進制基帶信號時間間隔,g(t)是持續(xù)時間為Ts的矩形脈沖： （3-1-3）則二進制振幅鍵控信號可表示為： （3-1-4）二進制振幅鍵控信號時間波型如圖3-1-1所示。 由圖4-1可以看出2ASK信號的時間波形e2ASK(t)隨二進制基帶信號s(t)通斷變化，所以又稱為通斷鍵控信號(OOK信號).。二進制振幅鍵控信號的產(chǎn)生方法如圖3-1-2所示，圖(a)是采用模擬相乘的方法實現(xiàn)，圖(b)是采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn)。由圖3-1-1可以看出2ASK信號與模擬調(diào)制中的AM信號類似。所以,對2ASK信號也能夠采用非相干解調(diào)(包絡(luò)檢波法)和相干解調(diào)(同步檢測法)

17、，其相應(yīng)原理方框圖如圖3-1-3所示。2ASK信號非相干解調(diào)過程的時間波形如圖3-1-4所示。圖3-1-1 二進制振幅鍵控信號時間波型圖3-1-2二進制振幅鍵控信號調(diào)制器原理框圖圖3-1-3 二進制振幅鍵控信號解調(diào)器原理框圖圖3-1-4二進制振幅鍵控信號時間波型3.1.22ASK基于simulink的調(diào)制與解調(diào)仿真設(shè)計1.調(diào)制仿真（1） 建立模型方框圖2ASK信號調(diào)制的模型方框圖由DSP模塊中的sinwave信號源、方波信號源、相乘器等模塊組成，Simulink 模型圖如下所示：圖3-1-5 2ASK信號調(diào)制的模型方框圖其中正弦信號是載波信號，方波代表S(t)序列的信號塬，正弦信號和方波相乘后

18、就得到鍵控2ASK信號。 （2） 參數(shù)設(shè)置建立好模型之后就要設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，以達到系統(tǒng)的最佳仿真。從正弦信號源開始依次的仿真參數(shù)設(shè)置如下：圖3-1-6 正弦信號參數(shù)設(shè)置其中sin函數(shù)是幅度為2頻率為1Hz采樣周期為0.002的雙精度DSP信號。圖3-1-7 方波信號源的參數(shù)設(shè)置方波信號是基于采樣的，其幅度設(shè)置為2，周期為3，占1比為2/3。 （3）系統(tǒng)仿真與各點波形圖經(jīng)過上面參數(shù)的設(shè)置后，就可以進行系統(tǒng)的仿真下面是示波器顯示的各點的波形圖：圖3-1-8 各點的時間波形圖由上圖可以看出信息源和載波信號相乘之后就產(chǎn)生了受幅度控制的2ASK信號。2.解調(diào)仿真 2ASK的解調(diào)分為相干解調(diào)和非相干解調(diào)法，

19、采用相干解調(diào)法對2ASK信號進行解調(diào)。 (1) 建立simulink模型方框圖相干解調(diào)也叫同步解調(diào)，就是用已調(diào)信號恢復(fù)出載波既同步載波。再用載波和已調(diào)信號相乘，經(jīng)過低通濾波器和抽樣判決器恢復(fù)出S(t)信號，simulink模型圖如下：圖3-1-9 2ASK相干解調(diào)的 simulink模型方框圖 （2） 參數(shù)設(shè)置由于低通濾波器是濾去高頻的載波，所以為了使已調(diào)信號的頻譜有明顯的搬移，就要使載波和信息源的頻率有明顯的差別，在此直接使用原載波信號作為同步載波信號。下面是低通濾波器的參數(shù)設(shè)置： 圖3-1-10 低通濾波器的參數(shù)設(shè)置圖圖3-1-11 2ASK信號解調(diào)的各點時間波形圖（3）系統(tǒng)仿真與各點時間

20、波形圖由圖3-1-11可以看出由于載波頻率的提高使的示波器在波形顯示上出現(xiàn)了一定的困難，不過要想顯示調(diào)制部分的理想波形只要調(diào)整示波器的顯示圍即可。（4）誤碼率分析由于在解調(diào)過程中沒有信道和噪聲，所以誤碼率相對較小，一般是由于碼間串?dāng)_或是參數(shù)設(shè)置的問題，由3-1-11圖可以看出此系統(tǒng)的誤碼率為0.3636。3.2 二進制頻移鍵控(2FSK)3.2.1 二進制頻移鍵控(2FSK)的原理在二進制數(shù)字調(diào)制中，若正弦載波的頻率隨二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，則產(chǎn)生二進制頻移鍵控信號(2FSK信號)。二進制頻移鍵控信號的時間波形如圖4-2-1 所示，圖中波形g可分解為波形e和波形f，即二進制

21、頻移鍵控信號可以看成是兩個不同載波的二進制振幅鍵控信號的疊加。若二進制基帶信號的1符號對應(yīng)于載波頻率f1，0符號對應(yīng)于載波頻率f2，則二進制頻移鍵控信號的時域表達式為： （3-2-1） （3-2-2） （3-2-3）圖3-2-1 二進制移頻鍵控信號的時間波形由圖3-2-1可看出bn是an的反碼,即若an=1,則=0, 若an=0,則bn=1,于是bn=，n和分別代表第n個信元的初始相位.在二進制頻移鍵控信號中,和n不攜帶信息,通常可令和n為零.因此,二進制頻移鍵控信號的時域表達式可簡化為 （3-2-4）二進制頻移鍵控信號的產(chǎn)生,可以采用模擬調(diào)頻電路來實現(xiàn)，也可以采用數(shù)字鍵控的方法來實現(xiàn)。圖3-

22、2-2是數(shù)字鍵控法實現(xiàn)二進制頻移鍵控信號的原理圖。二進制頻移鍵控信號的解調(diào)方法很多，有模擬鑒頻法和數(shù)字檢測法,有非相干解調(diào)方法也有相干解調(diào)方法。采用非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖如圖3-2-3所示，非相干解調(diào)過程的時間波形如圖3-2-4所示。圖3-2-2 二進制移頻鍵控信號解調(diào)器原理圖圖3-2-3 非相干解調(diào)和相干解調(diào)兩種方法的原理圖圖3-2-4 2FSK非相干解調(diào)過程的時間波形3.2.22FSK的調(diào)制與解調(diào)仿真1調(diào)制仿真2FSK信號是由頻率分別為f1和f2的兩個載波對信號源進行頻率上的控制而形成的，其中f1和f2是兩個頻率有明顯差別的且都遠大于信號源頻率的載波信號，2FSK信號產(chǎn)生的s

23、imulink仿真模型圖如下所示：圖3-2-5 2FSK信號的simulink模型方框圖其中sin wave和sin wave1是兩個頻率分別為f1和f2的載波，Pulse Generator模塊是信號源，NOT實現(xiàn)方波的反相，最后經(jīng)過相乘器和相加器生成2FSK信號，各參數(shù)設(shè)置如下：載波f1的參設(shè)：其中幅度為2，f1=1Hz，采樣時間為0.002s，在此選擇載波為單精度信號。圖3-2-6 載波sin wave的參數(shù)設(shè)置圖3-2-7 載波sin wave1的參數(shù)設(shè)置f2的參數(shù)設(shè)置如圖3-2-7所示。其中載波是幅度為2，f2=2,采樣時間為0.002s的單精度信號。本來信號源s(t)序列是用隨機的

24、0 和1信號產(chǎn)生，在此為了方便仿真就選擇了基于采樣的Pulse Generator信號模塊其參數(shù)設(shè)置如下：圖3-2-8 Pulse Generator信號模塊參數(shù)設(shè)置其中方波是幅度為1，周期為3，占1比為1/3的基于采樣的信號。圖3-2-9 2FSK信號調(diào)制各點的時間波形經(jīng)過以上參數(shù)的設(shè)置后就可以進行系統(tǒng)的仿真，其各點的時間波形如圖3-2-9所示?？梢钥闯鼋?jīng)過f1和f2兩個載波的調(diào)制，2FSK信號有明顯的頻率上的差別。2解調(diào)仿真解調(diào)方框圖如下所示：圖3-2-10 2FSK信號解調(diào)方框圖經(jīng)過系統(tǒng)的仿真可以觀察出系統(tǒng)的誤碼率為0.7273，如下圖所示：圖3-2-11 2FSK相干解調(diào)誤碼率經(jīng)過系統(tǒng)

25、仿真后的各點時間波形如圖3-2-12所示：圖3-2-12 2FSK信號解調(diào)各點時間波形3.3 二進制相移鍵控(2PSK)3.3.1 二進制相移鍵控(2PSK)的原理在二進制數(shù)字調(diào)制中，當(dāng)正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)信號。通常用已調(diào)信號載波的 0和 180分別表示二進制數(shù)字基帶信號的1和0二進制移相鍵控信號的時域表達式為： e2PSK(t)=g(t-nTs)cosct ( 3-1-1)其中，an與2ASK和2FSK時的不同，在2PSK調(diào)制中，an應(yīng)選擇雙極性，即： （3-1-2） （3-1-3） 若g(t)是脈寬為Ts，高度為1的矩形脈沖時，則有

26、：e2PSK(t)=cosct發(fā)送概率為Pe2PSK(t)=-cosct 發(fā)送概率為1-P （3-1-4） 由式(3-1-4)可看出，當(dāng)發(fā)送二進制符號1時，已調(diào)信號e2PSK(t)取0相位，發(fā)送二進制符號時，e2PSK(t)取180相位。圖 3-3-1 二進制移相鍵控信號的時間波形 二進制移相鍵控信號的調(diào)制原理圖如圖3-3-2所示。2PSK信號的解調(diào)通常都是采用相干解調(diào)，解調(diào)器原理圖如圖3-3-3所示，相干解調(diào)各點時間波形如圖3-3-4所示。當(dāng)恢復(fù)的相干載波產(chǎn)生180倒相時，解調(diào)出的數(shù)字基帶信號將與發(fā)送的數(shù)字基帶信號正好是相反，解調(diào)器輸出數(shù)字基帶信號全部出錯。這種現(xiàn)象通常稱為倒現(xiàn)象。圖 3-3

27、-2 2PSK信號的調(diào)制原理圖圖 3-3-3 2PSK信號的解調(diào)原理圖圖 3-3-4 2PSK信號相干解調(diào)各點時間波形3.3.22PSK的調(diào)制與解調(diào)仿真1調(diào)制仿真在二進制數(shù)字調(diào)制中,當(dāng)正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時,則產(chǎn)生二進制移相鍵控(2PSK)信號. 在此用已調(diào)信號載波的 0和 180分別表示二進制數(shù)字基帶信號的 1 和 0用兩個反相的載波信號進行調(diào)制，其方框圖如下：圖3-3-6 2PSK信號調(diào)制的simulink的模型圖圖3-3-7 Sin wave信號參數(shù)設(shè)置圖3-3-8 Sin wave1信號的參數(shù)設(shè)置由圖3-3-7和3-3-8可看出兩個載波是幅度為3頻率為4Hz采樣時

28、間為0.002s的反相信號。圖3-3-9 脈沖信號的參數(shù)設(shè)置脈沖信號是幅度為2周期為1占空比為50%的基于時間的信號。圖3-3-10 2PSK調(diào)制的各點時間波形解調(diào)仿真（1）建立simulink模型方框圖如下：圖3-3-11 2PSK解調(diào)框圖（2）各點的時間波形如下所示：圖3-3-12 2PSK解調(diào)各點的時間波形3.4QPSK設(shè)計原理3.4.1QPSK星座圖QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的簡稱，意為正交移相鍵控，是數(shù)字調(diào)制的一種方式。它規(guī)定了四種載波相位，分別為0, , , (或者，)，星座圖如圖3-4-1所示。 （a）（b）圖3-4-1 QPSK星座圖3

29、.4.2QPSK的調(diào)制因為輸入信息是二進制序列，所以需要將二進制數(shù)據(jù)變換成四進制數(shù)據(jù)，才能和四進制的載波相位配合起來。采取的辦法是將二進制數(shù)字序列中每兩個序列分成一組，共四種組合（00,01,10,11），每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成，它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK每次調(diào)制可傳輸兩個信息比特。本次課程設(shè)計主要采用正交調(diào)制法調(diào)制。 圖 3-4-2 正交調(diào)制圖3-4-3 QPSK調(diào)制仿真圖查閱資料，熟悉simulink的工作環(huán)境，理解simulink的模塊功能，根據(jù)圖3-4-2的方框圖搭建QPSK調(diào)制電路如圖3-4-3所示，采用Buffer和D

30、emux將信號源進行串并轉(zhuǎn)換，Unipolar to Bipolar實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。3.4.3QPSK的解調(diào)QPSK信號可以用兩個正交的載波信號實現(xiàn)相干解調(diào)，它的相干解調(diào)器如圖3-4-4所示，正交路分別設(shè)置兩個匹配濾波器，得到I（t）和Q（t），經(jīng)電平判決和并轉(zhuǎn)串即可恢復(fù)出原始信息。圖3-4-4 QPSK相干解調(diào)圖根據(jù)圖3-4-4的方框圖搭建QPSK解調(diào)電路如圖3-4-5所示，載波采用調(diào)制時的載波信號，解調(diào)后的信號經(jīng)位定時后判決得到并行二進制序列，再經(jīng)并轉(zhuǎn)串輸出二進制序列。圖3-4-5 QPSK解調(diào)仿真電路3.4.4QPSK設(shè)計結(jié)果與分析信號調(diào)制解調(diào)后的時域波形圖如圖3-4-6所示，由于仿真時示

31、波器采樣時間過少時會造成波形失真，而信號頻率很高時仿真時間過長，所以采用數(shù)據(jù)低傳輸速率，載波也采用低頻信號進行模擬仿真。圖3-4-6 QPSK調(diào)制時域波形圖從模擬仿真圖中可以看出QPSK調(diào)制過程產(chǎn)生了四種相位，與理論相符合。QPSK的誤碼主要來源于高斯信道的噪聲干擾，以與信號的碼間串?dāng)_。其次由于位定時不準(zhǔn)確也會造成抽樣判決錯誤，導(dǎo)致信號與原始信號不同，產(chǎn)生誤碼。4 總結(jié)利用MATLAB軟件完成了一個完整的數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)的課程設(shè)計，充分發(fā)揮了SIMULINK功能強大，建模簡單，參數(shù)易于調(diào)整的特點。結(jié)果表明，基于SIMULINK仿真模型，能夠反映數(shù)字通信系統(tǒng)的動態(tài)工作過程，其可視化界面具有很好的演示效果，為通信系統(tǒng)的