一種多進(jìn)制調(diào)相的相位調(diào)制解調(diào)模塊

一種多進(jìn)制調(diào)相的相位調(diào)制解調(diào)模塊

1移動(dòng)通信系統(tǒng)的配置近年來，軟件無線電作為解決通信系統(tǒng)兼容性問題的重要方法，引起了各方的關(guān)注。它的中心思想是在通用的硬件平臺(tái)上,用軟件來實(shí)現(xiàn)各種功能,包括調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、通信協(xié)議等。通過軟件的增加、修改或升級(jí)就可以實(shí)現(xiàn)新的功能,充分體現(xiàn)了體制的靈活性、可擴(kuò)展性等。其中高性能、高頻譜效率的調(diào)制解調(diào)模塊是移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),它的軟件化也是實(shí)現(xiàn)軟件無線電的重要環(huán)節(jié)。(1)在相同碼元傳輸速率下,多進(jìn)制調(diào)相的信息傳輸速率顯然比二進(jìn)制調(diào)相的高,比如,四進(jìn)制調(diào)相的信息傳輸?shù)乃俾适嵌M(jìn)制調(diào)相的兩倍。(2)在相同的信息速率下,由于多進(jìn)制碼元的速率比二進(jìn)制的低,因而多進(jìn)制信號(hào)碼元的持續(xù)時(shí)間要比二進(jìn)制的長(zhǎng)。顯然增大碼元寬度,就會(huì)增加碼元的能量,并能減小由于信道特性引起的碼間干擾的影響等,正是基于這些特點(diǎn),使多進(jìn)制移相鍵控方式獲得了廣泛的應(yīng)用。2qpsk信號(hào)的編碼數(shù)字相位調(diào)制PSK是角度調(diào)制、恒定幅度數(shù)字調(diào)制的一種方式,通過改變發(fā)送波的相位來實(shí)現(xiàn),除了其輸入信號(hào)是數(shù)字信號(hào)以及輸出的相位受限制以外,PSK與傳統(tǒng)的相位調(diào)制相似。QPSK信號(hào)的正弦載波有4個(gè)可能的離散相位狀態(tài),每個(gè)載波相位攜帶2個(gè)二進(jìn)制符號(hào),其信號(hào)表示式為:Ts為四進(jìn)制符號(hào)間隔,{θi;i=1,2,3,4}為正弦載波的相位,有4種可能的狀態(tài)。若則θi為此初始相位為0的QPSK信號(hào)的矢量圖如圖1(a)。若則θi為此初始相位4為π/4的QP4SK信4號(hào)的矢量圖如圖1(b)。QPSK利用載波的四種不同相位來表征數(shù)字信息。因此,對(duì)于輸入的二進(jìn)制數(shù)字序列應(yīng)該先進(jìn)行分組,將每?jī)蓚€(gè)比特編為一組;然后用四種不同的載波相位去表征它們。例如,若輸入二進(jìn)制數(shù)字信息序列為10110100,則可將它們分成10,11,01,00,然后用四種不同的相位來分別表示它們。由于每一種載波相位代表2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。3qpsk調(diào)制的誤碼率性能仿真MATLAB是一套功能強(qiáng)大的工程技術(shù)數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件,它具有數(shù)值運(yùn)算和系統(tǒng)仿真軟件,它具有數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、仿真建模、系統(tǒng)控制和優(yōu)化等功能。Simulink是MATLAB提供的一種可視化仿真模型庫(kù),它使用戶能夠以模塊化設(shè)計(jì)的方式完成系統(tǒng)的建模和仿真,并根據(jù)仿真結(jié)果分析系統(tǒng)性能,從中分離出影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素,找出最優(yōu)的系統(tǒng)配置方案。本文利用Matlab軟件及內(nèi)嵌的Simulink仿真工具設(shè)計(jì)出一個(gè)QPSK仿真模型,以衡量QPSK在高斯白噪聲信道中的性能。QPSK調(diào)制解調(diào)的仿真模型如圖2所示。在這個(gè)仿真模型中,貝努利二進(jìn)制序列發(fā)生器(BernoulliBinaryGenerator)產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制向量,向量的長(zhǎng)度等于2,分別代表QPSK調(diào)制器的兩個(gè)輸入信號(hào)。QPSK基帶調(diào)制解調(diào)器(QPSKModulatorBaseband)對(duì)輸入信號(hào)實(shí)施QPSK調(diào)制,產(chǎn)生復(fù)數(shù)形式的基帶調(diào)制信號(hào)。QPSK調(diào)制器產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)首先經(jīng)過一個(gè)加性高斯白噪聲信道(AWGNchannel)然后進(jìn)入QPSK解調(diào)器模塊(QPSKDemodulatorBaseband)進(jìn)行解調(diào)。仿真過程中,通過改變調(diào)制信號(hào)經(jīng)過信道之后的信噪比的數(shù)值,而得到相應(yīng)的誤碼率,并且根據(jù)這兩者的關(guān)系繪制出QPSK調(diào)制的誤碼率曲線。如圖3所示。從圖3可以看出,隨著調(diào)制信號(hào)經(jīng)過信道之后的信噪比數(shù)值的增加,QPSK信號(hào)的誤碼率性能得到了改善。對(duì)應(yīng)于每一個(gè)輸入信號(hào),QPSK基帶調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的抽樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)不同,也會(huì)影響QPSK調(diào)制的誤碼率性能。為了分析QPSK基帶調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號(hào)的抽樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)對(duì)QPSK調(diào)制的誤碼率性能的影響,在實(shí)驗(yàn)中,分別針對(duì)不同的QPSK調(diào)制器和解調(diào)器的信號(hào)采樣數(shù),進(jìn)行了QPSK調(diào)制的誤碼率性能仿真。仿真結(jié)果如圖4所示。圖4中共有四條曲線,分別表示當(dāng)QPSK調(diào)制器和解調(diào)器的信號(hào)采樣數(shù)即SamplesperSymbol等于1、2、3、4時(shí)QPSK信號(hào)的誤碼率性能。從圖中可以看到,SamplesperSymbol參數(shù)的設(shè)置在很大程度上影響著QPSK信號(hào)的解調(diào)性能。例如,當(dāng)信噪比等于5分貝時(shí),如果SamplesperSymbol等于1,QPSK調(diào)制信號(hào)的誤碼率大約等于7.5%,如果SamplesperSymbol等于4,這時(shí)候誤碼率大約只有0.04%。4qpsk調(diào)制技術(shù)隨著通信事業(yè)的發(fā)展,通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也會(huì)越來越復(fù)雜,通過計(jì)算機(jī)的仿真,可以大大地降低通信過程實(shí)驗(yàn)成本。本文設(shè)計(jì)出一個(gè)QPSK仿真模型,以衡量QPSK在高斯白噪聲信道中的性能,通過仿真,可以更好地了解QPSK系統(tǒng)的工作原理,而且為硬件的研制提供一定的參考作用。四相移鍵控(QPSK)調(diào)制技術(shù)廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入與移動(dòng)通信