SIMULINK的QPSK傳輸系統(tǒng)仿真

一設計內(nèi)容用matlab的.m文件或simulink設計一個QPSK調(diào)制解調(diào)傳輸系統(tǒng)。包括01碼的產(chǎn)生，NRZ編碼，串并變換，QPSK調(diào)制解調(diào)，高斯信道，低通濾波器，判決器，并串變換。二QPSK系統(tǒng)描述QPSK信號的產(chǎn)生與得到可以分為調(diào)制和解調(diào)兩個部分。QPSK信號的產(chǎn)生方法有兩種：第一種是用相乘電路，第二種是選擇法。這里我們采用第一種方法產(chǎn)生QPSK信號，輸入的基帶信號被“串/并變換”電路變成兩路碼元a和b，再分別和正交載波相乘。a(0)、a(1)和b(0)、b(1)碼元分別表示二進制“0”、“1”，這兩路信號在相加電路中相加后得到輸出矢量s(t)。QPSK的解調(diào)原理，由于QPSK信號可以看作是兩個正交2PSK信號的疊加，所以用兩路正交的相干載波去解調(diào)，可以很容易地分離這兩路正交的2PSK信號。相干解調(diào)后的并行碼元a和b，經(jīng)過并/串變換后，成為串行數(shù)據(jù)輸出。QPSK的基本傳輸模型如下圖所示：{an}y(t{an}y(t)?s(t){an}d(t){dn}碼型變換相乘器發(fā)送濾波器信道C(w)接收濾波器抽樣判決反碼變換n(t)三系統(tǒng)分析與設計1、QPSK調(diào)制原理在QPSK調(diào)制中，QPSK信號可以看作兩個載波正交的2PSK調(diào)制器構成。串/并轉變器將輸入的二進制序列分為速率減半的兩個雙極性序列，然后分別對sin(?ct)和cos(?ct)調(diào)制，相加后得到QPSK調(diào)制信號。QPSK同相支路和正交支路可分別采用相干解調(diào)方式解調(diào)，得到I(t)和Q(t)。經(jīng)抽樣判決和并/串轉換器，將上、下支路得到的并行數(shù)據(jù)恢復成串行數(shù)據(jù)。 QPSK調(diào)制框圖如圖2所示。SS(t)cos(?ct)-sin(?ct)Q(t)I(t)A(t)串/并變換相乘電路π/2相移相干載波產(chǎn)生相加電路相乘電路圖2QPSK調(diào)制框圖2、QPSK解調(diào)原理在QPSK解調(diào)中，正交支路和同相支路分別設置兩個相關器（或匹配濾波器），得到I(t)和Q(t)，經(jīng)電平判決和并/串變換后即可恢復原始信息。II(t)-sin(?ct)cos(?ct)s(t)相乘低通抽判π/2載波提取定時提取相乘低通判決并/串Q(t)A(t)圖3QPSK相干解調(diào)框圖從發(fā)射機發(fā)射的已調(diào)信號經(jīng)過傳輸媒介傳播到接收端，接收機接收到的已調(diào)信號為:SQPSK(t)=I(t)cos(?ct)+Q(t)sin(?ct)I(t)、Q(t)分別為同相和正交支路，?c為載波頻率，那么相干解調(diào)后，同相支路相乘可得：Ii(t)=SQPSK(t)cos(?ct)=[I(t)cos(?ct)+Q(t)sin(?ct)]cos(?ct)=I(t)cos2(?ct)+Q(t)sin(=I(t)正交支路相乘可得：Qq(t)=SQPSK(t)sin(?ct)=[I(t)cos(?ct)+Q(t)sin(?ct)]sin(?ct)=I(t)sin(?ct)*cos(?ct)+Q(t)sin2(?ct)=I(t)經(jīng)低通濾波器可得：Ii(t)=I(t)2Qq四各功能模塊主要界面信源的產(chǎn)生在搭建QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)中直接使用貝努力信號發(fā)生器產(chǎn)生01比特序列，每兩比特代表一個符號。伯努利隨機生成二進制Generator模塊使用伯努利分布的二進制數(shù)字。產(chǎn)生參數(shù)為p的伯努利分布。伯努利分布均值為1–p，方差為p(1–P)。一個零概率參數(shù)指定p，可以是任何0和1之間的實數(shù)。圖4BernoulliBinaryGenerator圖5BernoulliBinaryGenerator模塊參數(shù)設置串/并轉換器圖6串并轉換器此模塊組是實現(xiàn)將一路串信號按照奇數(shù)位輸出，按照偶數(shù)位輸出另一路信號，即所謂的串/并轉換器。圖7Buffer模塊參數(shù)設置圖8UnipolartoBipolarConverter模塊參數(shù)設置圖9MultiportSelector模塊參數(shù)設置正弦相干載波發(fā)生器圖10正弦相干載波發(fā)生器

圖11SineWave模塊參數(shù)設置QPSK調(diào)制部分圖12Simulink——QPSK調(diào)制部分AWGN信道部分圖13Simulink——AWGN信道部分圖14AWGN模塊參數(shù)設置QPSK解調(diào)部分圖15QPSK解調(diào)部分解調(diào)部分參數(shù)設置如下：圖16DigitalFilterDesign模塊參數(shù)設置圖17PulseGenerator參數(shù)設置圖18SampleandHold模塊參數(shù)設置圖19Switch參數(shù)設置QPSK傳輸系統(tǒng)總圖圖20Simulink總連線圖五Simulink仿真結果圖 1、BernoulliBinaryGenerator信源發(fā)送的波形圖圖20輸入A(t)數(shù)字信號序列 2、對于基帶數(shù)字信號有串并電路分別為AI(t),AQ(t)兩個并行序列圖22A(t)經(jīng)過串并轉換、雙極性變換的序列AI(t),AQ(t) 3、相干載波的波形圖230相位的正弦載波信號sin(?ct)，π相位正弦載波信號-cos(?ct)4、經(jīng)過雙極性轉換的一路信號與相位為0的正弦載波相乘，另一路與相位為π的正弦載波相乘，相乘后的波形如圖。圖24AI(t)經(jīng)載波相干后的信號,AQ(t)經(jīng)載波相干后的信號 5、調(diào)制后的波形圖25A(t)經(jīng)調(diào)制后的QPSK信號AQPSK(t) 6、QPSK信號加兩路正弦載波進行相干解調(diào)，解調(diào)后的信號AI(t)，AQ(t)的波形圖260相位載波相干后信號AI(t)，π相位載波相干后信號AQ(t)7、兩路雙極性信號AI(t)、AQ(t)通過低通濾波器濾除噪聲圖27雙極性AI(t)、AQ(t)濾除噪聲后波形整形后AI(t)、AQ(t)的兩路波形圖28雙極性AI(t)、AQ(t)整形后波形利用sign函數(shù)進行歸一化調(diào)整幅值圖29雙極性AI(t)、AQ(t)歸一化幅值后波形通過switch元件將兩路信號判斷出是否為信號源發(fā)出的波形圖30AI(t)、AQ(t)中選取的波形圖11、通過sum將信號的兩路信號，轉換成一路二進制雙極性信號，即此時的信號為QPSK信號解調(diào)后的信號。圖31雙極性信號的解調(diào)信號 12、轉換成一路二進制單極性信號，即為QPSK信號解調(diào)后AQPSK(t)圖32解調(diào)信號AQPSK(t) 13、QPSK發(fā)送信號與接收解調(diào)信號比較圖33發(fā)送信號A(t)與解調(diào)后信號AQPSK(t) 14、調(diào)制后的信號A(t)的功率譜圖34A(t)信號功率譜15、解調(diào)后的信號功率譜圖35解調(diào)后的信號AQPSK(t)功率譜 16、濾波器頻譜圖36低通濾波器頻譜+17、系統(tǒng)差錯率計算模塊+圖37系統(tǒng)差錯率顯示器 18、QPSK信號星座圖+++圖38QPSK信號星座圖六總結此課程設計讓我深刻的理解到數(shù)字信號——QPSK的調(diào)制以及解調(diào)過程，熟悉了Matlab編程以及Simulink仿真的實際應用，對于之前一直模糊的Matlab軟件的使用有改善。利用Matlab中Simulink中的LibraryBrowser提供的元器件來構造圖形實現(xiàn)QPSK的系統(tǒng)設計，并輸出誤碼率，信道中的噪聲為高斯白噪聲。系統(tǒng)設計及仿真的內(nèi)容是QPSK傳輸系統(tǒng)設計，對QPSK的調(diào)制部分以及解調(diào)部分的原理圖有了很深刻的印象，弄清楚了QPSK的工作原理，和二進制的數(shù)字調(diào)制相比，多進制數(shù)字調(diào)制的頻譜利用率更高。本次系統(tǒng)設計，