基于systemview的qpsk全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于Systemview的QPSK全數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)TheQPSKDigitalModemDesignandImplementationBasedonSystemview2指導(dǎo)教師簽字時間年月日摘要數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)在數(shù)字通信中占有非常重要的地位。當(dāng)前在移動通信、衛(wèi)星通信以及航天的測量跟蹤控制中，應(yīng)用比較多的數(shù)字載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)就是多進(jìn)制相移鍵控。其中，四相相移鍵控具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，比如抗干擾能力強(qiáng)，在恒參信道下，QPSK調(diào)制技術(shù)與FSK、2PSK、ASK調(diào)制技術(shù)相比，不但抗干擾能力強(qiáng)，而且能更經(jīng)濟(jì)有效的利用頻帶，因此被廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。本文根據(jù)當(dāng)今現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，對QPSK信號的調(diào)制解調(diào)問題進(jìn)行了分析。文中研究了QPSK調(diào)制解調(diào)的原理，并用動態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真和分析軟件systemview進(jìn)行系統(tǒng)仿真，對各個模塊參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，而且分析了仿真結(jié)果，并對載波相位變化的實(shí)現(xiàn)，串并轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)，中頻數(shù)字下變頻、載波同步、位同步等技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。通過仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)，證明了該系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求，能夠完成其系統(tǒng)的仿真，并能通過眼圖、誤碼率來驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，同時也證明了本設(shè)計(jì)具有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：QPSKsystemview調(diào)制解調(diào)仿真

AbstractDigitalmodulationanddemodulationtechnologyindigitalcommunicationplaysaveryimportantroleinthisyear.Inthecurrent,themobilecommunications,satellitecommunicationsandspacemeasurementtrackingcontrol,applicationmoredigitalcarrierdemodulationtechnologyistheMPSK.QPSKwithaseriesofadvantages,suchasstrongantiinterference,Fixedparametersinthechannelcases,ThemodulationtechnologyofQPSKcomparewithothermodulationtechnologysuchasFSK2PSKASK,Itisnotonlystronganti-interferenceability,andcanbemoreeconomicandeffectiveuseoffrequencyband，Soitiswidelyusedinwirelesscommunication,moderncommunicationandbecomeakindofveryimportantdemodulationmethod.Thispaperaccordingtothedevelopmentofthemoderncommunicationtechnology,andanalyzesthedemodulationoftheQPSKsignal.ThispaperstudiestheprincipleofdemodulationoftheQPSK,byusingdynamicsystemdesign,simulationandanalysisthesoftwareSystemviewforsystemsimulation,Eachmoduleparametersaresetup,andanalyzesthesimulationresults,andwemakeadetailedstudyoftherealizationofthecarrierphasechange,andRealizetheserialdataandparalleldataconversion,intermediatefrequencydigitalfrequencyconversion,carriersynchronization,asynchronoustechnology.Throughthesimulationtest,thesystemtosatisfythedesignrequirements,canperformitssystemsimulation,andthroughtheeyechart,biterrorratetoverifytheperformanceofthesystemandthisdesignprovedtohavethecertainreferencevalue.Keyword:QPSKsystemviewModulationandDemodulationofthesimulation第1章緒論1.1課題研究背景與現(xiàn)狀通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)字信號處理技術(shù)三者的結(jié)合是現(xiàn)代通信技術(shù)的標(biāo)志，它在融入數(shù)字信號處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)后發(fā)生了巨大的變化。從廣義上講，通信是指使用不同的方法，通過任何傳輸介質(zhì)將有效信息進(jìn)行兩個不同地方的傳遞，其實(shí)，通信就是為了進(jìn)行消息的交換及有效傳遞。作為這個領(lǐng)域中極為重要的一部分，數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。一方面，隨著全數(shù)字調(diào)制解調(diào)專用集成電路的發(fā)展，發(fā)送與接受設(shè)備在通信傳輸中可以更加緊湊，從而降低成本和功耗，并且大大提高了設(shè)備的可靠性。另一方面，全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的使用，有可能使各類現(xiàn)在調(diào)制解調(diào)技術(shù)融為一體。數(shù)字調(diào)制主要包括頻移鍵控(FSK)、二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)、正交幅度調(diào)制(QAM)、正交相移鍵控(QPSK)。在這些調(diào)制方式中，四相相移鍵控(QPSK)信號由于抗干擾能力強(qiáng)、頻帶利用率高、在電路上實(shí)現(xiàn)比較簡單并在目前衛(wèi)星、微波和有線電視上行通信中得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)最初的發(fā)展是從模擬信號的調(diào)制解調(diào)技術(shù)開始的，隨著數(shù)字通信技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字調(diào)制技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展以及廣泛的應(yīng)用。數(shù)字調(diào)制信號又稱為鍵控信號，載波包含3個變量：頻率、相位和振幅，而且二進(jìn)制信號色狀態(tài)只包含高、低電平兩個邏輯量，所以，在調(diào)制的過程中，可以采用鍵控的方法，通過基帶信號對載頻信號上網(wǎng)3個變量進(jìn)行調(diào)制，主要的方法包括：相移鍵控(PSK)、頻移鍵控(FSK)和振幅鍵控(ASK)。目前國內(nèi)外已經(jīng)有一些關(guān)于全數(shù)字QPSK調(diào)制解調(diào)器方面的科研成果和專用芯片問世。國外的比如ST公司的ST550，ST5518；比利時的Newtec公司的NTC-2077/FT；OKI公司的MSM7582TS；美國休斯公司的BCD4C-M500；美國HARRIS公司和德國赫斯曼公司也都有相關(guān)上網(wǎng)專用芯片。國內(nèi)的如北京海爾集成電路設(shè)計(jì)有限公司研發(fā)制作，符合DVB-S標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星信道編碼器HQPSK-DVB。1.2課題研究意義QPSK是目前衛(wèi)星、微波和有線電視上行通信中最常用的一種單載波調(diào)制方式，在電路上實(shí)現(xiàn)比較簡單，頻帶利用率高，具有抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在移動通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字電視通信中的到了廣泛的應(yīng)用。1.3調(diào)制解調(diào)技術(shù)概述數(shù)字信號調(diào)制是用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程，數(shù)字信號的調(diào)制設(shè)備包括數(shù)字信號處理(編碼)單元和調(diào)制單元。已調(diào)信號已調(diào)信號數(shù)字信號編碼后數(shù)據(jù)數(shù)字化編碼單元調(diào)制單元模擬信號圖1-1數(shù)字通信調(diào)制系統(tǒng)框圖首先將模擬信號數(shù)字化，然而數(shù)字信號序列進(jìn)行編碼，碼流是不能或不適合直接通過傳輸信道進(jìn)行傳輸?shù)模仨毥?jīng)過某種處理，使之變成適合在規(guī)定信道中傳輸?shù)男问?。在通信原理上，這種處理稱為信道編碼，一般包括擾碼，R-S編碼，卷積交織，卷積編碼這幾部分；有關(guān)調(diào)制單元的調(diào)制類型的分類：(1)按數(shù)據(jù)類型數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制兩種。(2)按已調(diào)信號的結(jié)構(gòu)形式可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制兩種。(3)按數(shù)字調(diào)制方式分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式。數(shù)字通信解調(diào)設(shè)備的構(gòu)成如圖1-2所示，主要包括解調(diào)單元、信碼再生單元和譯碼單元。其中，載波同步和定時同步是解調(diào)器的2個核心單元，它們直接決定著解調(diào)器的誤碼性能。圖1-2數(shù)字通信解調(diào)系統(tǒng)框圖在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的解調(diào)單元都是用模擬處理方法和器件實(shí)現(xiàn)的。其中，共同之處在于使用了模擬濾波器、鑒相器(乘法器)和壓控振蕩器(VOC)。這種傳統(tǒng)的模擬解調(diào)單元電路體積大、形式復(fù)雜，調(diào)試周期長而且受人為因素影響大：器件內(nèi)部噪聲大，易受環(huán)境影響，可靠性差，因此，這種傳統(tǒng)的接收機(jī)不能完全發(fā)揮數(shù)字通信的優(yōu)勢，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的最佳接收。解調(diào)單元的載波同步和定時同步將完全在數(shù)字部分完成，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位置決定了接收機(jī)的數(shù)字化程度。在全數(shù)字解調(diào)中，幾乎所有的模擬解調(diào)單元和器件都可以對應(yīng)地找到它的數(shù)字化形式，如數(shù)字濾波器(FM或FIR)、全數(shù)字乘法器和數(shù)控振蕩器（NCO）等。但全數(shù)字解調(diào)并不是簡單的將模擬解調(diào)中的器件全部數(shù)字化，它具有以下的特點(diǎn)：(1)電路結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)試；(2)可以使用復(fù)雜的算法，從而實(shí)現(xiàn)最佳的接收；(3)便于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)；(4)易于集成和大規(guī)模生產(chǎn)，價格低廉。1.4課題的主要研究工作1、研究QPSK的基本原理；2、在此原理基礎(chǔ)上來研究QPSK解調(diào)的中頻數(shù)字下變頻、載波同步和位同步；3、掌握systemview軟件的使用方法，完成QPSK中頻調(diào)制解調(diào)器各個模塊基于systemview的仿真；4、解決調(diào)制器的安全性和可靠性問題，分析系統(tǒng)性能問題；5、對系統(tǒng)誤碼率和眼圖分析，從而判定系統(tǒng)的性能；6、探討QPSK在實(shí)際生活中的應(yīng)用。第2章QPSK調(diào)制解調(diào)原理及系統(tǒng)組成2.1QPSK調(diào)制解調(diào)原理及系統(tǒng)組成相移鍵控是目前擴(kuò)頻系統(tǒng)中大量使用的調(diào)制方式，也是和擴(kuò)頻技術(shù)結(jié)合最成熟的調(diào)制技術(shù)，原則上看是一種線性調(diào)制。從基帶變換到中頻以及射頻，中間的頻譜搬移和信號放大需要一個要求較高的線性信道，因而，設(shè)計(jì)要求較高。相移鍵控系統(tǒng)中，有待傳輸?shù)幕鶐?shù)字脈沖控制著載波相位的變化，從而形成振幅與頻率不變，而相位取離散值變化的己調(diào)波。QPSK調(diào)制器可以看成由兩個2PSK調(diào)制器構(gòu)成，輸入的串行二進(jìn)制序列經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換后，分成兩路速率減半的序列，然后經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換后變成兩路雙極性二電平信號，和，然后跟和相乘進(jìn)行調(diào)制，相加后即得到QPSK信號。相移鍵控是利用載波的相位變化來傳遞數(shù)字信息，而振幅和頻率保持不變。2.1.1二進(jìn)制相移鍵控對于二進(jìn)制相移鍵控（2PSK）來說，通常用初始相位0和分別表示二進(jìn)制“1”和“0”。 （2-1）式（2-1）中，是脈寬為的單個矩形脈沖，為二進(jìn)制數(shù)字，2.1.2四相相移鍵控四相相移鍵控是利用載波四個不同的相位來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。QPSK信號可表示為：（2-2）式（2-2）中，是載波的角頻率，是第n個碼元的載波相位取值，是發(fā)送一碼元的持續(xù)時間，它將取可能的四種相位之一，是發(fā)送碼元的波形函數(shù)。是可以取區(qū)間(，)任何離散值的隨機(jī)變量，可取的個數(shù)由調(diào)制方式的進(jìn)制來決定在QPSK調(diào)制系統(tǒng)中，發(fā)送端可取的相位值為四個。將式（2-2）展開，得到：(2-3)令，，則兩者的取值是隨機(jī)的離散值，和選定的相位有關(guān)，在星座圖的映射中對應(yīng)同相和正交分量，反映其在映射圖中的矢量位置。對于四種相位的選擇，存在體系和體系。體系對應(yīng)，，，四個離散值。體系對應(yīng)，，，四個離散值。從式(2-3)可以看出，四相調(diào)制的波形，可以看成是對兩個正交載波進(jìn)行二進(jìn)制幅度調(diào)制信號之和。從和的取值，容易發(fā)現(xiàn)兩者具有一定的矢量約束關(guān)系，保證兩者合成的矢量點(diǎn)在落在同一圓周上。這個關(guān)系意味著，系統(tǒng)的非線形失真對QPSK系統(tǒng)的可靠性影響很小。在QPSK中，數(shù)字序列相繼兩個碼元的4種組合對應(yīng)4個不同相位的正弦載波，即00、01、10、11分別對應(yīng)，，，，其中，T為比特周期。圖2-1(a)是QPSK相位矢量圖，圖中I表示同相信號，Q表示正交信號。圖2-1(b)是QPSK星座圖，星座圖中星座間的距離越大，信號的抗干擾能力就越強(qiáng)，接收端判決再生時就越不容易出現(xiàn)誤碼。星座間的最小距離表示調(diào)制方式的歐幾里德距離，歐幾里德距離d可表示為信號平均功率的函數(shù)。QPSK信號的歐幾里德距離與平均功率的關(guān)系為。(a)QPSK相位矢量圖(b)QPSK星座圖圖2-1QPSK的矢量圖和星座圖2.1.3QPSK調(diào)制的方案(1)相位選擇法。直接用數(shù)字基帶信號選擇具有所對應(yīng)相位的載波信號產(chǎn)生QPSK信號的方法稱為相位選擇法。相位選擇法使用的載波是方波。實(shí)現(xiàn)框圖如圖2-2，其調(diào)制器由串并變換電路、相位選擇電路、四相載波發(fā)生器和帶通濾波器組成，加上碼型變換器就可以實(shí)現(xiàn)QDPSK信號調(diào)制。圖2-2QPSK相位選擇法調(diào)制框圖(2)直接調(diào)相法。直接調(diào)相法也稱為正交調(diào)制法。圖2-3是直接調(diào)相法產(chǎn)生QPSK信號的框圖。它由串并變換電路、相乘器、移相器、載波發(fā)生器和相加器組成。而且在直接調(diào)相法的基礎(chǔ)上增加差分編碼器就可以產(chǎn)生QDPSK信號。直接調(diào)相法產(chǎn)生QDPSK信號的框圖，采用了體系。按2位二進(jìn)制數(shù)組進(jìn)行輸入，串并變換器將2位串行輸入數(shù)掘轉(zhuǎn)換為2位并行數(shù)據(jù)a、b，a、b碼元寬度加倍并且在時間上同步。差分編碼器將絕對碼元a、b轉(zhuǎn)換為相對碼元然后通過極性變換器轉(zhuǎn)換為雙極性碼元，進(jìn)入相乘器最后經(jīng)過相加器得到QDPSK己調(diào)波信號[1]。圖2-3QPSK直接調(diào)相法調(diào)制框圖由圖2-3可知，QPSK是由兩路2PSK信號構(gòu)成，且兩路信號相互正交的，即相位差相差，兩路2PSK信號相加，即得到QPSK信號。該調(diào)制是比較常用的QPSK調(diào)制方式。圖2-4QDPSK直接調(diào)相法調(diào)制框圖(3)插入脈沖法。通過在三級級聯(lián)分頻器中插入受控脈沖改變分頻狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)載波相位變化，插入脈沖法的載波也采用方波。本文采用了直接調(diào)相法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.1.4QPSK解調(diào)原理及方案QPSK信號的解調(diào)常用的有相干正交解調(diào)法和差分正交解調(diào)法兩種：(1)相干正交解調(diào)法。由多相調(diào)制器工作原理可知，QPSK信號可以看作是由兩個正交2PSK信號合成得到的，相干正交解調(diào)法的原理是用兩個正交的本地相干載波信號進(jìn)行相干解調(diào)，其解調(diào)器框圖如圖2-5所示。相干正交解調(diào)法也稱為極性比較法，其解調(diào)器由帶通濾波器、相乘器、相干載波發(fā)生器、移相器、低通濾波器、抽樣判決器和并串變換電路構(gòu)成[1]。圖2-5QPSK相干正交解調(diào)法原理框圖圖2-5中，QPSK調(diào)制信號先通過帶通濾波器濾除帶外干擾信號，分為三路，一路進(jìn)入相干載發(fā)生器提取本地相干載波，另外兩路輸入到相乘器。相干載波發(fā)生器產(chǎn)生的相干載波路直接進(jìn)入相乘器與QPSK調(diào)制信號相乘，另一路進(jìn)入移相器進(jìn)行了移相，產(chǎn)生與相干載波正交的載波信號，進(jìn)入第二個相乘器與QPSK調(diào)制信號相乘。兩個相乘器輸出的兩路信號通過低通濾波器和抽樣判決器得到兩路信號，然后通過并串變換電路還原出二進(jìn)制數(shù)字基帶信號。相干解調(diào)中，正交路和同相路分別設(shè)置兩個相關(guān)器(或匹配濾波器)，得到和，經(jīng)電平判決和并串變換后即可恢復(fù)原始信息。當(dāng)然，如果調(diào)制端是差分編碼的，那么解調(diào)中并串變換后還需一個差分解碼。假如已調(diào)信號為，、分別為同相路和正交路，為載波頻率，那么相干解調(diào)后，同相路相乘可得（2-4）正交路為（2-5）經(jīng)低通濾波器后，可得（2-6）經(jīng)過判決電路后，由式（2-6），不難得到如下所示結(jié)果（同相電路和正交電路是經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換的，1對應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)1，-1對應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)0）當(dāng)時＝，，判決后；當(dāng)，時，，判決后；時，，，判決后；時，，，判決后。相干正交解調(diào)法解調(diào)4PSK信號，由于在接收端也要恢復(fù)相干載波，因此存在相位模糊的問題，解決方法是采用多進(jìn)制相對碼來表示多進(jìn)制數(shù)字基帶信號，然后進(jìn)行4PSK絕對移相調(diào)制得到4DPSK信號；在解調(diào)器對4DPSK信號進(jìn)行相干解調(diào)和差分譯碼恢復(fù)出原始數(shù)字基帶信號。(2)差分正交解調(diào)法。4DPSK信號可以使用差分檢測法對兩個正交的相干載波進(jìn)行差分檢測來實(shí)現(xiàn)解調(diào)，這種方法也稱為相位比較器。4DPSK差分解調(diào)器原理框圖如圖2-6所示。調(diào)制器由帶通濾波器、延遲器、移相器、低通濾波器、抽樣判決器和并串變換器組成。圖2-6QPSK差分解調(diào)法原理框圖差分檢測法解調(diào)QPSK信號的原理是對輸入的已調(diào)波信號進(jìn)行延遲和移相產(chǎn)生兩路相互正交的相干載波信號，然后分別于己調(diào)波信號相乘，之后通過低通濾波和抽樣判決恢復(fù)出A、B信號，再進(jìn)行并串變換電路得到二進(jìn)制數(shù)字基帶信號[1][3]。解調(diào)過程中涉及到信號的采樣、數(shù)字下變頻、載波同步、位同步等關(guān)鍵技術(shù)。本文在設(shè)計(jì)過程中采用相干正交解調(diào)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2QPSK解調(diào)的中頻數(shù)字下變頻、載波同步、位同步2.2.1數(shù)字下變頻數(shù)字下變頻DDC(DigitalDownConverter)是隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的，目前大量使用在數(shù)字中頻技術(shù)中，它的根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻到基帶信號的變換。數(shù)字下變頻的組成與模擬下變頻器類似，包括數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器(NCO)和低通濾波器(LPF)三部分組成。影響數(shù)字下變頻器性能的主要因素有兩個：一是表示數(shù)字本振、輸入信號以及混頻乘法運(yùn)算的樣本數(shù)值的有限字長所引起的誤差；二是數(shù)字本振相位分辨率不夠而引起數(shù)字本振樣本數(shù)值的近似取值。也就是說，數(shù)字混頻器和數(shù)字本振的數(shù)據(jù)位數(shù)不夠?qū)?，存在尾?shù)截?cái)嗟那闆r；數(shù)字本振相位的樣本值存在近似的情況。它主要涉及數(shù)振蕩器NCO，抽取濾波器等技術(shù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的任務(wù)是恢復(fù)出傳輸來的原始數(shù)據(jù)系列。解調(diào)器的構(gòu)成方案通常可以分為兩類：同步解調(diào)和異步解調(diào)。兩者的區(qū)別在于，同步解調(diào)需要一個相干同步的本地載波。一般地說，同步解調(diào)性能較為優(yōu)良。但是，對于抑制載波分量的調(diào)制信號來說，要從接收的信號中恢復(fù)出參考載波，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。在數(shù)字通信中，除了載波同步外，還需要位同步。因?yàn)橄⑹且淮B續(xù)的碼元系列，解調(diào)時必須知道碼元的起止時刻，即碼同步。位同步可分為自同步和外同步兩種。自同步是直接從接收的信號中提取位同步信息，而位同步是在發(fā)射端專門發(fā)射導(dǎo)頻信號的。例如，在基帶信號頻譜的零點(diǎn)，插入所需的導(dǎo)頻信號，在接收端，利用窄帶濾波器，就可以從解調(diào)后的基帶信號中提取所需的同步信息。插入導(dǎo)頻也可以使數(shù)字信號的包絡(luò)，隨同步信號的某種波形而變化。在相移或頻移鍵控時，在接收端只要進(jìn)行包絡(luò)檢波就可得到同步信號。2.2.2載波同步載波同步電路又稱載波恢復(fù)電路，用來從接收信號中提取相干解調(diào)所需要的參考載波。這個參考載波要求與接收到的信號中的被調(diào)載波同頻同相。接收端恢復(fù)相干載波的方法一般分為兩類：一類是在發(fā)端，在發(fā)送數(shù)字信息流的同時發(fā)送載波或與它有關(guān)的導(dǎo)頻信號，稱為插入導(dǎo)頻法；另一類是從接收的已調(diào)信號中提取出載波，稱為直接法。載波同步系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)是高效率和高精度。所謂高效率是為了獲得載波信號而盡量少消耗發(fā)送功率[2]。插入導(dǎo)頻法分為頻域插入導(dǎo)頻和時域插入導(dǎo)頻。(1)頻域插入導(dǎo)頻圖2-7插入導(dǎo)頻法的發(fā)送端方框圖代表數(shù)字信號，由于基帶信號中存在直流分量和極低頻成分。經(jīng)調(diào)制后頻譜將非?？拷d波，這樣在載波處再加入載波導(dǎo)頻將會受到干擾，使接收端提取純凈的載波有困難。所以為了在載頻位置插入導(dǎo)頻，對發(fā)送的數(shù)字信號先進(jìn)行變換，使其頻譜中的直流和相鄰的低頻信號濾除或衰減，然后經(jīng)低通濾波器加給環(huán)型調(diào)制器，由帶通濾波器取出上、下邊帶送給加法器。同時送給加法器的還有載波移移90度后得到的。發(fā)送端必須正交插入導(dǎo)頻，不能加入導(dǎo)頻信號，否則接收端解調(diào)后會出現(xiàn)直流分量，這個直流分量無法用低通濾波器濾除，將對基帶信號的提取產(chǎn)生影響。接收端提取載波的方框圖如圖2-8所示。接收端實(shí)際上收到的是經(jīng)過信道失真和噪聲干擾后的信號。接收信號中包含有導(dǎo)頻的信號，用一窄帶濾波器取出并移相90度得到，再用它去解調(diào)輸入信號[3]。圖2-8接收端提取載波的方框圖(2)時域插入導(dǎo)頻。時域插入導(dǎo)頻法的時間分配關(guān)系如圖2-9所示。在每一幀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，除了有一定位數(shù)的數(shù)字信息外，還要傳送為同步信號、幀同步信號和載波同步信號。在接收端把載波標(biāo)準(zhǔn)提取出來，同本地振蕩器進(jìn)行比較。若二者相位不同，則產(chǎn)生誤差電壓。調(diào)整本地振蕩信號的相位，使本振的信號和收到的載波同相。由于載波標(biāo)準(zhǔn)信號是斷續(xù)的，因此調(diào)整也是斷續(xù)的。用調(diào)整過的本地振蕩信號作為載波去解調(diào)接收信號，接收端的方框如圖2-10所示：圖2-9傳輸數(shù)據(jù)的格式圖2-10時域插入導(dǎo)頻接收端載波提取2.2.3位同步位同步是數(shù)字通信系統(tǒng)中最基本的同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收端解調(diào)后的信號必然是受到信道失真并混有噪聲和干擾的數(shù)字波形。要將它還原成原始的基帶信號，首先需要對它進(jìn)行采樣判決。數(shù)字序列是按一定的速率一個碼元一個碼元的傳送，接收端也應(yīng)該按相同速率接收下來，這需要收發(fā)雙方碼元的速率相同，碼元的長短也相同，采樣判決時刻應(yīng)該對準(zhǔn)最佳采樣判決點(diǎn)。所以位同步就是在接收端設(shè)法產(chǎn)生一個與發(fā)端發(fā)送來的碼元速率相同且在時間上對準(zhǔn)最佳判決點(diǎn)的定時脈沖序列。位同步系統(tǒng)的性能與載波同步系統(tǒng)類似，通常也是用相位誤差、建立時間、保持時間、同步帶寬等指標(biāo)來衡量。相位誤差主要是出于位同步脈沖的相位在跳變的調(diào)整引起的。同步建立時間是指在失去同步后重建同步所需要的最長時間。保持時間是指當(dāng)同步建立后，一旦輸入信號中斷，收發(fā)雙方仍能保持同步的最長時間。一般輸入信號碼元的重復(fù)頻率和接收端固有位定時的重復(fù)頻率是不完全相等的，該頻差會引起時間漂移，如果周期之差大于某一值，則鎖相環(huán)將無法使接收端位同步脈沖的相位與輸入信號的相位同步。能進(jìn)行同步的最大頻差稱為同步帶寬。位同步的方法可分為外同步法和自同步法兩大類。外同步法就是發(fā)送端將位定時標(biāo)準(zhǔn)。傳送位定時信息的方法可以采用單獨(dú)信道，也可以和數(shù)字信號共同用一個信道。自同步法也叫直接法。發(fā)送端不專門向接收端傳送位同步信號，接收端所需要的位同步信號從接收端收到的數(shù)字信息流中提取出來。自同步法中最簡單的方法是濾波法和數(shù)字鎖相法[5]。(1)外同步法外同步法提取位同步信號的具體方法很多，下面介紹其中兩種：插入定時導(dǎo)頻法和雙重調(diào)制導(dǎo)頻插入法。①插入位定時導(dǎo)頻法為了得到碼元同步的定時信息，首先要確定接收到的信息數(shù)據(jù)流中是否有位定時的頻率分量。如果存在此分量，就可以利用濾波器從信息數(shù)據(jù)流中把位定時信息提取出來。若基帶信號為隨機(jī)的二進(jìn)制不歸零碼序列，則這種信號本身不包含位同步信號，為了獲得位同步信號，需在基帶信號中插入位同步的導(dǎo)頻信號，或者對該基帶信號進(jìn)行某種碼型變換以得到位同步信息。插入位定時導(dǎo)頻是在基帶信號頻譜處插入所需要的導(dǎo)頻信號，如圖2-11(a)為雙極性全站空基帶信號，插入導(dǎo)頻的位置是f=1/T。圖2-11(b)為信號經(jīng)相關(guān)編碼后，基帶信號功率譜的第一個零點(diǎn)在f=1/2T，插入導(dǎo)頻也應(yīng)該在1/2T處[4]。S(f)S(f)S(f)S(f)ffff 1/T 1/2T(a)(b)圖2-11功率普密度(a)雙極性非歸零碼；(b)相關(guān)編碼圖2-12為插入位定時導(dǎo)頻接受圖。圖2-12插入定位時導(dǎo)頻接受方框圖用插入導(dǎo)頻法提取位同步信號要注意消除或減弱定時導(dǎo)頻對原基帶信號的影響。窄帶濾波器從輸入的基帶信號中提取導(dǎo)頻信號后，經(jīng)過移相，一路經(jīng)過定時形成電路，形成位同步信號。另一路經(jīng)倒相與輸入信號相加，經(jīng)調(diào)整使相加的兩個導(dǎo)頻幅度相同，相位相反。那么相加器輸出的基帶信號就消除了導(dǎo)頻信號的影響，這樣經(jīng)抽樣判決電路就可恢復(fù)出原始的數(shù)字信息。圖2-12中的移相電路是為了糾正窄帶濾波器引起導(dǎo)頻相移而設(shè)的[2]。②雙重調(diào)制導(dǎo)頻插入法插入導(dǎo)頻法的另一種形式是使數(shù)字信號的包絡(luò)根據(jù)位同步信號的某些波形進(jìn)行變化。例如PSK信號和FSK信號都是包絡(luò)不變的等幅波。因此，可將導(dǎo)頻信號調(diào)制在它們的包絡(luò)上，接收端只要用普通的包絡(luò)檢波器就可恢復(fù)導(dǎo)頻信號作為位同步信號。(2)自同步法這一類方法是發(fā)送端不用專門發(fā)送位同步導(dǎo)頻信號，而接收端可以直接從接收到的數(shù)字信號中提取位同步信號。自同步法的接收端位同步提取電路，一般由兩部分組成；第一部分是非線形變換處理電路，其作用是使接受信號或解調(diào)后的數(shù)字基帶信號經(jīng)過非線性變換處理后含有位同步頻率分量或位同步信息；第二部分是窄帶濾波器或鎖相環(huán)路，其作用是濾除噪聲和其他頻譜分量，提取純凈的位同步信號。①微分整流法圖2-13微分整流法原理框圖當(dāng)非歸零的脈沖序列通過微分和全波整流后，就可得到尖頂脈沖的歸零碼序列，它含有離散的位同步分量。然后用窄帶濾波器（或鎖相環(huán)）濾除連續(xù)波和噪聲干擾，取出純凈穩(wěn)定的位同步頻率分量，經(jīng)脈沖形成電路產(chǎn)生位同步脈沖。②包絡(luò)檢波法圖2-14所示為該方法原理框圖。對于PSK信號，其包絡(luò)是不變的等幅波，它具有極寬的頻帶寬度。因此，經(jīng)過頻帶有限的信道傳輸后，會使PSK信號在碼元取值變化的時刻產(chǎn)生幅度“平滑陷落”。這對傳輸?shù)腜SK信號是一種失真，但它正好發(fā)生在碼元取值變化或PSK信號相位變化的時刻，所以它必然含有位同步信息。在解調(diào)直流分量后，即可得到歸零的脈沖序列，其中含有位同步信息，通過窄帶濾波器（或鎖相環(huán)），然后經(jīng)脈沖整形，就可得到位同步信號[5]。2-14包絡(luò)解波法原理框圖2.3其它QPSK簡介以上研究的QPSK調(diào)制方式，當(dāng)基帶信號經(jīng)過脈沖成形時(如升余弦滾降信號)，QPSK信號將失去恒包絡(luò)的性質(zhì)，當(dāng)發(fā)生幅度為的相移時(每個符號間的兩位都改變)，將會導(dǎo)致信號包絡(luò)瞬間過零點(diǎn)。任何一種在過零點(diǎn)的硬限幅或非線性放大，都將由于信號在低電壓時的失真而在傳輸過程中帶來已被濾除的旁瓣，這顯然是并不希望的。為了防止旁瓣再生和頻譜擴(kuò)展，必須使用效率較低的線性放大器放大QPSK信號。因而，產(chǎn)生了一種改進(jìn)型的QPSK信號—OQPSK，即交錯或參差QPSK。它的原理是讓兩路信號和錯開，讓在任意時刻只有兩個比特中的一個改變它的值，這樣符號間的相移都只限制在+90度到-90度，消除了180度相位跳變帶來的負(fù)面影響。因?yàn)?80度相位跳變消除了，所以O(shè)QPSK信號的帶限不會導(dǎo)致信號包絡(luò)經(jīng)過零點(diǎn)。帶限處理會造成一定程度的碼間串?dāng)_，特別是在90度相位點(diǎn)。但是，包絡(luò)的變化小多了，因此對OQPSK的硬限幅或非線性放大不會再生出像在QPSK中那么多的高頻旁瓣[7]。第3章基于systemview的QPSK調(diào)制解調(diào)的仿真3.1QPSK中頻調(diào)制模塊的仿真在仔細(xì)地研究了QPSK信號的數(shù)學(xué)表達(dá)式形式的基礎(chǔ)上，通過仿真軟件對QPSK進(jìn)行仿真。利用systemview軟件仿真平臺及其強(qiáng)大的信號分析工具可以創(chuàng)建、仿真多種通信系統(tǒng)。利用systemview軟件的鮮明直觀，分析能力強(qiáng)大的特點(diǎn)，給出QPSK通信系統(tǒng)的定性的分析和仿真波形。systemview仿真軟件搭建QPSK調(diào)制與解調(diào)仿真電路如圖3-1所示：圖3-1QPSK調(diào)制模塊框圖圖3-1中Token39為串并轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)，其輸入基帶信號是二進(jìn)制不歸零雙極性碼元，他被“串/并變化”電路變成兩路碼元，變成兩路碼元后，其每個碼元的持續(xù)時間是輸入碼元的2倍。串/并轉(zhuǎn)換主要是把二進(jìn)制不歸零序列分成奇偶兩路，每路的碼元寬度由t擴(kuò)展為2t，其中奇數(shù)路數(shù)據(jù)經(jīng)過一個t延時進(jìn)入信道，對載波進(jìn)行二相調(diào)制(2PSK)，偶數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)入信道，對載波進(jìn)行二相調(diào)制，兩個2PSK信號相加就可以得到QPSK信號。圖3-2串/并轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)QPSK調(diào)制過程波形如圖3-3所示。(a)(b)(c)圖3-3QPSK調(diào)制過程波形(a)原信號；(b)上支路信號波形；(c)下支路信號波形圖3-4為QPSK調(diào)制信號波形圖。圖3-4QPSK調(diào)制信號波形3.2QPSK中頻解調(diào)模塊的仿真圖3-5QPSK解調(diào)模塊框圖3.2.1波形恢復(fù)子系統(tǒng)上下兩個支路分別與一個幅值為0的抽樣信號進(jìn)行比較，當(dāng)信號幅值大于0時，輸出電平為1的信號；當(dāng)信號幅值小于0時，輸出電平為-1的信號，經(jīng)過該過程即可恢復(fù)原上下兩支路信號。 圖3-6波形恢復(fù)子系統(tǒng)3.2.2并/串轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)奇、偶兩支路信號經(jīng)過抽樣判決后，偶支路信號在經(jīng)過一個延時器與奇支路信號保持同步，兩路信號在經(jīng)過一個相加器，即可恢復(fù)出原輸入信號。圖3-7并/串轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)(a)(b)(c)圖3-8解調(diào)過程波形圖(a)QPSK調(diào)制信號波形；(b)QPSK信號經(jīng)低通濾波器后的波形；(c)解調(diào)后的波形第4章仿真結(jié)果分析4.1QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的驗(yàn)證 圖4-1原信號與解調(diào)后的信號的對比由圖4-1可知，原信號和調(diào)制解調(diào)信號除發(fā)生延時外，基本保持一致，驗(yàn)證了調(diào)制解調(diào)仿真框圖的正確性。4.2眼圖評價基帶傳輸性能的一個簡單的方法就是眼圖。眼圖就是利用實(shí)驗(yàn)手段方便的估計(jì)和改善(通過調(diào)整)系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。由于存在碼間串?dāng)_和噪聲，此時波形已失真，示波器的掃描跡線就不能完全重合，于是形成的眼圖線跡雜亂，并且線跡比較模糊。由眼圖可以定性的反映碼間串?dāng)_和噪聲大小，眼圖是由各段碼元疊加而形成的，眼圖中央的垂直線表示最佳抽樣時刻，位于兩峰值中間的水平線是判決門限電平。在無碼間串?dāng)_和噪聲的理想情況下，波形無失真，“眼”張開的大，反之如果碼間串?dāng)_嚴(yán)重，“眼”張開的小了；而且當(dāng)存在噪聲時，眼圖的線跡變得比較模糊的帶狀的線，噪聲越大，線條越粗，越模糊，此時“眼睛”張開的越小。因此，“眼”張開的大小表示失真的程度，可以用來指示接受濾波器的調(diào)整，以減少碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)性能。在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)時，使水平掃描周期與碼元同步，即可得到“眼圖”。二進(jìn)制碼時，一個周期可以觀察一個“眼圖”，三碼元有兩個“眼睛”。N元碼有N-1個“眼睛”。圖4-2眼圖模型由圖4-2眼圖模型可以獲得一下信息：(1)最佳抽樣時刻是“眼睛”張開最大的時刻。(2)定時誤差靈敏度是眼圖斜邊的斜率。斜率越大，對定位時誤差越敏感。(3)圖4-2的陰影區(qū)的垂直高度表示抽樣時刻上信號受噪聲干擾的畸變程度。(4)圖4-2中央的橫軸位置對應(yīng)于判決門限電平。(5)抽樣時刻時，上下兩陰影區(qū)的間隔距離之半為噪聲容限，若噪聲瞬時值超過它就可能發(fā)生判錯。(6)圖4-2中傾斜陰影帶與橫軸相交的區(qū)間表示了接受波形零點(diǎn)位置的變化范圍，即通過零點(diǎn)畸變，它對于信號零交點(diǎn)的平均位置來提取定時信息的接收系統(tǒng)有很大的影響[10]。圖4-3眼圖系統(tǒng)模型圖4-4信道有干擾時的眼圖圖4-5信道無干擾時的眼圖對比圖4-4和圖4-5可知，無干擾時眼睛張開的幅度比有干擾時明顯增大。通過分析可知：(1)眼圖張開的寬度決定了接受波形可以不受串?dāng)_影響而抽樣再生的時間間隔。(2)眼圖斜邊的斜率表示系統(tǒng)對定時抖動的靈敏度。(3)眼圖左(右)角陰影部分的水平寬度表示信號零點(diǎn)的變化范圍。(4)在抽樣時刻，陰影區(qū)的垂直寬度表示最大信號失真量。(5)在抽樣時刻上、下兩陰影區(qū)間隔的一半是最小噪聲容限，噪聲瞬間值超過它就有可能發(fā)生錯誤判斷。(6)橫軸對應(yīng)判決門限電平。圖4-6QPSK調(diào)制信號眼圖由圖4-6可知，系統(tǒng)在無噪聲干擾下可以形成比較清晰的仿真眼圖，從而可以判定該系統(tǒng)的正確性，符合設(shè)計(jì)要求。4.3QPSK系統(tǒng)的誤碼率誤碼率(BER：BitErrorRatio)是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼率是指錯誤接收的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，更確切地說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，即誤碼率=錯誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù)。如果有誤碼就有誤碼率。誤碼的產(chǎn)生是由于在信號傳輸中，衰變改變了信號的電壓，致使信號在傳輸中遭到破壞，產(chǎn)生誤碼。噪音、交流電或閃電造成的脈沖、傳輸設(shè)備故障及其他因素都會導(dǎo)致誤碼(比如傳送的信號是1，而接收到的是0；反之亦然)。誤碼率是最常用的數(shù)據(jù)通信傳輸質(zhì)量指標(biāo)。它表示數(shù)字系統(tǒng)傳輸質(zhì)量的式是“在多少位數(shù)據(jù)中出現(xiàn)一位差錯”[12][13]。在QPSK體制中，由其矢量圖4-7可以看出，錯誤判決是由于信號矢量的相位因噪聲而發(fā)生偏離造成的。例如，設(shè)發(fā)送矢量的相位為45°，它代表基帶信號碼元“11”，若因噪聲的影響使接收矢量的相位變成135°，則將錯判為“01”。當(dāng)不同發(fā)送矢量以等概率出現(xiàn)時，合理的判決門限應(yīng)該設(shè)定在和相鄰矢量等距離的位置。在圖中對于矢量“11”來說，判決門限應(yīng)該設(shè)在0°和90°。當(dāng)發(fā)送“11”時，接收信號矢量的相位若超出這一范圍（圖中陰影區(qū)），則將發(fā)生錯判。0101110010900圖4-7QPSK的噪聲容限式(4-1)為QPSK信號的誤碼率：（4-1）式(4-2)為QPSK信號的誤比特率：（4-2）(a)(b)圖4-8誤碼率曲線(a)仿真誤碼率曲線(b)MonteCarlo誤碼率曲線MonteCarlo仿真方法又稱統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)法，它是一種采用統(tǒng)計(jì)抽樣理論近似地求解數(shù)學(xué)、物理及工程問題的方法。它解決問題的基本思想是，首先建立與描述該問題有相似性的概率模型，然后對模型進(jìn)行隨機(jī)模擬或統(tǒng)計(jì)抽樣，再利用所得的結(jié)果求出特征量的統(tǒng)計(jì)值作為原問題的近似解，并對解的精度作出某些估計(jì)。MonteCarlo仿真方法的主要理論基礎(chǔ)是概率論中的大數(shù)定律，要主要手段為隨機(jī)變量的抽樣分析[15]。MonteCarlo仿真方法的特點(diǎn)如下：(1)MonteCarlo仿真分析是通過大量而簡單的重復(fù)抽樣實(shí)現(xiàn)的，故計(jì)算方法和程序結(jié)構(gòu)都很簡單；(2)收斂的概率性和收斂速度與問題的維數(shù)無關(guān)；(3)適應(yīng)性強(qiáng)，受問題條件限制的影響較?。?4)收斂速度較慢，不宜用來解決精度要求很高的實(shí)際問題。圖4-8(b)是由MonteCarlo算法的出的仿真圖，圖中連續(xù)線是理論上誤碼率；“*”表示誤比特率；“o”表示誤符號率。比較圖4-8(a)仿真誤碼率曲線和4-8(b)MonteCarlo誤碼率曲線可知：仿真誤碼率曲線基本上符合理想的誤碼率曲線，驗(yàn)證了仿真系統(tǒng)的正確性，符合設(shè)計(jì)要求。由于2PSK信號和QPSK信號的誤比特率性能相同，因此可以把QPSK信號看作是兩路正交的2PSK信號，在作相干接受時這兩路信號是不相關(guān)的。在信噪比一定的情況下，2PSK系統(tǒng)的誤碼率比2FSK和2ASK系統(tǒng)的誤碼率都小。由此看來，在抗加性白噪聲方面，相干2PSK性能最好。

第5章QPSK的應(yīng)用現(xiàn)代移動通信技術(shù)所涵蓋的技術(shù)面廣闊，其中調(diào)制解調(diào)技術(shù)關(guān)系到信號傳輸?shù)男屎唾|(zhì)量，是移動通信的關(guān)鍵部分。在BPSK調(diào)制技術(shù)趨于發(fā)展成熟并已經(jīng)不能滿足大容量數(shù)字信息的傳輸時，QPSK調(diào)制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。四相相移鍵控(QPSK)是在數(shù)字蜂窩移動通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字電視中廣泛應(yīng)用的一種線性數(shù)字調(diào)制技術(shù)。在恒參信道下，QPSK調(diào)制技術(shù)與FSK、2PSK、ASK調(diào)制技術(shù)相比較，不但抗干擾性強(qiáng)，而且能更經(jīng)濟(jì)有效地利用頻帶，適合回傳通道的技術(shù)要求，因此應(yīng)用廣泛。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)用于各種通信系統(tǒng)中。數(shù)字微波通信系統(tǒng)、寬帶接入數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、移動通信及有線電視系統(tǒng)；在衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸中，普遍采用的QPSK調(diào)諧器是當(dāng)今衛(wèi)星數(shù)字電視傳輸中對衛(wèi)星功率、傳輸效率和抗干擾性以及天線尺寸等多種因素綜合考慮的最佳選擇。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4.5dB，采用QPSK調(diào)制方式，同時保證了信號傳輸?shù)男屎驼`碼性能[15]。QPSK數(shù)字電視調(diào)制器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理技術(shù)技術(shù)，完全符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格比，而且和模擬FM微波設(shè)備也能很好的兼容。QPSK數(shù)字電視調(diào)制器在對數(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，保證了數(shù)據(jù)的傳輸性能。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，對圖象絕無任何損傷。QPSK這類調(diào)制信號具有循環(huán)平穩(wěn)性，在對循環(huán)平穩(wěn)信號進(jìn)行分析檢測時，利用其譜相關(guān)特性較之傳統(tǒng)的功率譜密度相比有著很好的抗干擾和抗噪聲優(yōu)勢。在目前的移動通信中，CDMA由于其增容性，保密性，抗噪能力強(qiáng)，以及綠色等特性已經(jīng)毫無疑問地將成為下一代移動通信的主流，而CDMA系統(tǒng)中采用的是相對相移鍵控(QPSK)調(diào)制，這種數(shù)字調(diào)制信號具有循環(huán)平穩(wěn)性，移動通信的通信信道十分惡劣復(fù)雜，各種衰落和碼間干擾同時存在，移動用戶本身的移動性也有著很大的差別，因此，移動通信的信道模型可以用線性時變的模型來表示，循環(huán)平穩(wěn)信號的處理方法利用了數(shù)字調(diào)制信號的循環(huán)平穩(wěn)性，使之相對于傳統(tǒng)的基于平穩(wěn)信號模型的方法更能反映信號的實(shí)質(zhì)，也更能適合于快變的，深衰落的信道。在數(shù)字信號的調(diào)制方式中QPSK四相移鍵控是最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號調(diào)制方式，它具有較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗干擾性、在電路上實(shí)現(xiàn)也較為簡單。第6章結(jié)論與展望本文對QPSK調(diào)制方式的原理及仿真過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，可以看出systemview可以完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真，并通過其眼圖等曲線的輔助分析，為我們理解系統(tǒng)的性能提供了極大的方便，不但省時、經(jīng)濟(jì)，而且可以提供安全有效的設(shè)計(jì)環(huán)境，并可以根據(jù)仿真結(jié)果對電路與系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行預(yù)測。在信息時代的今天，軟件無線電的提出和發(fā)展，標(biāo)志著無線通信質(zhì)的飛躍。本文介紹了基于軟件無線電的思想，使用了systemview對QPSK信號進(jìn)行仿真和分析，調(diào)制解調(diào)技術(shù)是信號處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，基于systemview的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的編程語言打交道，很容易建立通信系統(tǒng)的直觀概念。由于QPSK優(yōu)越的性能，隨著EDA技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該設(shè)計(jì)有著一定的技術(shù)價值。參考文獻(xiàn)[1]樊昌信,曹麗娜.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社,2011．[2]王秉鈞,馮玉珉,田寶玉.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社,2006．[3]周炯槃,龐沁華等.通信原理[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社,2005．[4]隋曉紅,鐘曉鈴.通信原理[M].北京：北京大學(xué)出版社,2007.[5]王建平,張寶劍等.通信原理[M].北京：人民郵電出版社,2007.[6]李世銀,宋金玲.通信原理[M].北京：人民郵電出版社,2009.[7]曹汁剛.通信原理[M].北京：清華大學(xué)出版社,1992.[8]蔣青,于秀蘭.通信原理[M].北京：人民郵電出版社,2008.[9]楊建華.通信原理[M].北京：國防工業(yè)出版社,2007.[10]黃載祿.通信原理[M].北京：科學(xué)出版社,2007.[11]韓聲棟.通信原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008.[12]唐朝亮.現(xiàn)代通信原理[M].北京：電子工業(yè)出版社,2010.[13]陳啟興.通信原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[14]SimonHaykin,MichiaelMoher.ModernWirelessCommunications.Beijing:PublishingHouseofElectronicsIndustry,2006.[15]TommyOberg.ModulationDetectionandCoding.Beijing:PublishingHouseofElectronicsIndustry,2004.致謝在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下我順利完成了大學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此，對他們表示深深的謝意！首先感謝我的老師郭中華副教授的悉心指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作能夠順利進(jìn)行。在他的諄諄教誨下，我得以順利地完成整個畢業(yè)設(shè)計(jì)。在將近二年的學(xué)習(xí)、生活歷程中，郭老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)念度、蓬勃的工作熱情、淵博的專業(yè)知識以及令人折服的學(xué)者風(fēng)范和為人之道，都是我應(yīng)該學(xué)習(xí)的楷模。這些在我今后的人生道路上將給我莫大的幫助。在此特向他致以最誠摯的謝意。感謝我大學(xué)四年的任課老師、同學(xué)們，在這幾年的學(xué)習(xí)生活中，我們結(jié)下了深厚的友誼，在論文撰寫期間，他們給了我很大的支持和幫助，在他們創(chuàng)造的自由和諧的學(xué)術(shù)氛圍中我度過了愉快的時光。我永遠(yuǎn)不會忘記在我遇到困難和挫折時你們對我的支持和鼓勵，并祝你們以后生活幸福美滿，事業(yè)蒸蒸日上。在我大學(xué)四年期問，許多老師和同學(xué)在生活、學(xué)習(xí)等方面給予我許多關(guān)心和幫助，在此表示感謝。最后，深深地感謝我的老師和同學(xué)們對我的支持和幫助，在求知的道路上，我的每一步足跡都凝聚著你們的鼓勵和與關(guān)愛，感謝你們?yōu)槲宜龀龅囊磺?。附錄附錄A外文資料ModulationanddemodulationtechnologyInthelastfewyear,inthemobilecommunicationmodulatesthedemodulationtechnologysuperiorityinthedevelopmentspeedandthenewapplicationnumberaspect,forhumanextremelyprofoundimpression.AlongwiththesocialeconomyDevelopment,themodulatingtechnologymodulatingtechniquerenewscontinuouslyagainandisconsummating,atthesametime,themobilecommunication,thesecondgenerationofmobilecommunicationandsoonenterthethirdgenerationmobilecommunication,betweenthis,themodulationtechnologymodulationtechniquedevelopmentisplayingtheextremelyvitaltoileininside.Inrecentyears,ourmobilecommunicationserviceswiftandviolentdevelopment,penetratedintosociallifeeachaspect,facingthemotionusergroupcontinuallygrowthandnewserviceemergingoneafteranotherincessantly,themobilecommunicationsystemmustadaptpromptlyeveninadvanceinthemarketdemandstep.ButtookofadigitalmodulatingtechnologyModulatingtechniquemobilecommunicationcoretechnologyistherealizationhighspeed,thehighlyeffectivemobilecommunicationsystemimportantstatusonthedigitalmodulationincludes;Frequencyshiftkeying(FSK)andphase-shiftkeying(PSK)andsoon.Atpresenthasusedonthemobilecommunicationsystemthemodulationtechnologymodulationtechniquebeingpossibletodivideintotwobigkinds;thelinermodulationtechnologyandthepermanentenvelopingmodulationtechnologymodulationtechniquelinearmodulationtechnologymainlyhas;PSK-BPSK、QPSKOQPSK/4-QPSK、QAM、16QAM、256QAM.thepermanentenvelopemodulationtechnologymodulationtechniquemainlyhas:MSKTFMGMSK.Thearticleinviewofthreekindsofbasicallymodulationdemodulationtechnologyhascarriedonthedetailedsimulationandtheanalysis,obviously,choosesonekindofmodulationtechnologymodulationtechniqueaccordingtothecharacteristicandtheapplication.ThepowerefficiencyandthefrequencyspectrumefficiencycannotbesatisfactorytobothsidesgenerallyunevenAmerica.Thehighfrequencyspectrumefficiencyneedstosacrificecertainpowerefficiencytoobtain;Similarly,thehighpowerefficiencyalsoneedstosacrificecertainfrequencyspectrumefficiency.Alongwiththemodulationtechniqueintheunceasingdevelopment,thenewmodulationtechnologymodulationtechniquemightbringthebetterfrequencyandthehigherpowerefficiency.FSKandPSKinthenumeralmobilecommunicationthefindapplication,inwhichFSKalreadyobtainedtheuseinthesimulationmobilecommunicationdigitalsignaling.QAMappliesinthefixedpoint-to-pointdigitalmicrowavesystemwidely,ithastheveryhighfrequencyspectrumusefactor.ButthemobilecommunicationenvironmentregardingthetraditionalQAMmodulationistheseriouschallenge,butintechsinthecharactermobilecommunicationsystemalsotohaveusesQAM.ExudesEurope'snumeralcommunicationtousetheGMSKmodulation,butAmericanandJapan'snumeralmobilecommunicationtousetheQPSKmodulatingTechnologydiscussedwhichin1986agointernationalconferencenearlyallconcentratedintheabovepermanentenvelopingmodulatingtechnologymodulatingtechnique,theGMSKmodulationreceiveduniversalwelcomeinparticular.Inrecentyearsasaresultoftheamplifierdesigntechnologyprogress,realizedthemodulationmethodpossiblytobecome.In1987theintermediatestage,linearmodulationtechnologiesandsoanQPSKonlythenstartedtobepopular.Fourphaseshiftkeyingsignalhereinafterreferredtoas"QPSK".Duetotheabsolutelyphaseshiftingmodeexistingphasefuzzyproblem,soinpractice,mainlyUSEStherelativephaseshiftingQDPSKway.Ithasaseriesofspecialadvantages,atpresenthasbeenusedwidelyinwirelesscommunication,moderncommunicationbecomeakindofveryimportantdemodulationmethod.QPSKisEnglishQuadraturePhaseShiftKeyingastheabbreviationsBodymeansisphotographshiftkeying,isakindofdigitalmodulationmode.QPSKdigitaldemodulationincluding:modulusconversion,extractionorinterpolation,matchedfilter,clockandcarrierrecovery.Intheactualtuningdemodulationcircuit,thecarrieriscoherentdemodulation,thevibrationsignalandthelaunchcarriersignalfrequencydeviationandphasethereshaking,andthesimulationofdemodulationoutI,Qbasebandsignalisacarrieroftheerrorsignal.Suchanalogbasebandsignalevenifthetimingaccurateclocksamplingthejudgment,thenumberisnottheoriginalsignalandthelaunchmodulatedsignal,theerroraccumulationwillleadtosamplingthedecisionafterthebiterrorrateincrease,soQPSKdigitaldemodulationcircuittothecarriererrorcompensation,reducethecoherentdemodulationoftheimpactofthecarrier.Inaddition,theADCsamplingclockisnotextractedfromsignal,andwhenthesamplingclockwithinputdatasynchronization,samplingwillnotgetthebestsamplingtimeofthestatisticalsamplingvaluesignal-to-noiseratioisnotthehighest,berishigh,therefore,inacircuitalsoneedtogetoutasymbolratesynchronizationwiththeinputclock,toadjustthesamplepointswithfixedsamplingerror,andaccuratetiminginformationcanbeafordigitaldemodulationerrorcorrectionofchannelafterdecodingprovidethecorrectclock.Correctionmethodisbytimingrecoveryandcarrierrecoverymodulethroughsomealgorithmproducestimingandcarriererror,orextractiondeviceintiminginterpolationandcarrierunderthecontroloftheerrorsignal,theA/Dconversionofsamplingvalueafterextractionorinterpolationfilter,getsignalinthebestsamplingpointsvalues,differentchipadoptalgorithmisnotthesame,forexamplecanuseaccordingtotheauxiliarymethod(DA)carrierphaseandtimingphasejointlyestimatesthemaximumlikelihoodalgorithm.Fourphasemodulationistousethecarrierphaseshiftoffourdifferentphasedifferencetorepresenttheinputofdigitalinformation,isfourintosystemphaseshiftingkeying.QPSKinM=4isthejammingtechnology,itsetfourcarrierphase,45°respectively,135°,225°,275°,modulatorinputdataisthebinarynumbersequence,inordertobewithfourintothecarrierphaseofcombination,theneedtoputthebinarydatatransformationfor4intosystemdata,thismeansthatneedtoputthebinarynumbersequenceofeverytwobitintoagroup,andtherearefourcombination,namely,01,10,1100,eachagroupcalledtwobitcode.Everytwobitcodeisthisbytwobinarybitsofinformation,theyrespectivelyrepresentfourintosystemoffoursymbolsasymbol.EverytimeacanofQPSKtransmission2informationbit,theseinformationbitisthroughthecarrierofthefourphasetodeliver.Modemconstellationchartandreceiveaccordingtothephaseofthecarriersignaltojudgethesendersendsinformationbits.Thereviewmobilecommunicationdevelopmentcourse,themodulationdemodulationtechnologyandtheperson-to-personcommunicationmobilityaswellasthenon-siltwillcoverthemultimediasynthesisservicedemandincreasinglytobeprominent.Thefrequencyspectrumwillextendtothemillimeterwave,thesubmillimeterwaveelectromagnetism“thewirelessopticalfiber”andevenlaserandthegranulecorrespondencecategorywirelesscorrespondencehastheincreasinglybroadactivestageandthebrightprospectsfordevelopment.Themarketisthedevelopmentdrivinginfluence.Althoughourcountry'smobilecommunicationandtheInternetdevelopmentisextremelyrapid,butourcountryatpresentmobilephoneandthenetworkuserpopularrateveryarealsolow,facingourcountry1,300,000,000populations,ourcountryhastheverybigdevelopmentspaceinthenetworkscaleandthecapacityaspect.Atthesametime,thecompetitionaspectformation,urgestheoperationenterprisetodevelopthenewservice,thenewapplicationpositively,providestherichchoicetotheuser,satisfiestheuservariously,themulti-leveldemand.Therefore,alsohastheverybigdevelopmentpotentialonthemobilecommunicationandInternetapplicationdevelopment.Wemustpromotethewirelessdomainadvanceintechnology,thetechnologicalinnovationpositively,fortherealizationrelyonscienceandeducationtorejuvenatethenationstrategy,strengthenstheChinanationthecomprehensivenationalstrength,contributesthestrengthpositivelyfortheglobalinformationnationandundertheeconomicalglobalizationenvironmentinternationalsocietyanduniverse'sdevelopment.From：

調(diào)制解調(diào)技術(shù)近幾年來，移動通信中調(diào)制解調(diào)技術(shù)優(yōu)勢在發(fā)展速度和新應(yīng)用數(shù)目方面，給人非常深刻的印象。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，調(diào)制技術(shù)一直再更新和完善著，與此同時，移送通信走過了第一代移動通信、第二代移動通信并即將進(jìn)入第三代移動通信。在此之間，調(diào)制技術(shù)的發(fā)展在里面起著非常重要的作用。近年來，我們移動通信業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展，已深入到生活的各個方面，面對移動用戶群的持續(xù)增長和新業(yè)務(wù)的層出不窮，移動通信體系要及時適應(yīng)甚至超前于市場需求的步伐。而作為移動通信核心技術(shù)之一的數(shù)字調(diào)制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速、高效的移動通信系統(tǒng)的重要保證。數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)在數(shù)字通信總占有非常重要的地位，常用的數(shù)字調(diào)制有：移頻鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）等。目前已用于移動通信系統(tǒng)的調(diào)制技可以分為兩大類：線形調(diào)制技術(shù)和恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)線形調(diào)制技術(shù)主要有；PSK-BPSK、QPSK、OQPSK、/4-QPSK、QAM、16QAM、256QAM，恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)主要有：MSK、TFM、GMSK。文章針對三種基本調(diào)制解調(diào)技術(shù)及其改進(jìn)調(diào)制技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的仿真和分析，可見，選擇一種調(diào)制技術(shù)是根據(jù)信道特性和應(yīng)用來確定的。功率效率和頻譜效率一般不能兩全其美。高的頻譜效率要以犧牲一定的功率來獲得；同樣，高的效率也要犧牲一定的頻譜效率和更高的功率效率。FSK和PSK已在數(shù)字移動通信中獲得應(yīng)用，其中FSK早已在模擬移動通信的數(shù)字信號中得到采用。QAM在固定的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)字微波系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛，它具有很高的頻譜利用率。但是移動通信的環(huán)境