专业课程设计OQPSK通信系统的matlab仿真分析.docx

1、专业课程设计OQPSK通信系统的matlab仿真分析说 明1.课程设计任务书由指导老师填写，并经专业学科组审定，下达成学生。2.学生依据指导老师下达任务书独立完成课程设计。3.本任务书在课程设计完成后，和论文一起交指导老师，作为论文评阅和课程设计答辩关键档案资料。一、课程设计关键内容和基础要求1产生等概率且相互独立二进制序列，画出时域和频域波形；2产生均值为0，方差为1加性高斯随机噪声；3进行OQPSK调制，画出波形；4进行误码率分析，并和理论值比较；5解调OQPSK，画出眼图。6画出星座图二、课程设计图纸内容及张数本试验没有要求图纸内容，在试验结果中附有此次试验结果图三、课程设计应完成软硬件

2、名称、内容及关键技术指标MATLAB 7.0四、关键参考资料通信原理基础 （北京邮电大学出版社)通信原理 （国防工业出版社）樊昌信 曹丽娜 编著信号和系统MATLAB综合试验（高等教育出版社）MATLAB7辅助信号处理技术和应用(电子工业出版社)飞思科技产品研发中心编著窗体顶端窗体底端 OQPSK通信系统matlab仿真分析1设计目标和意义1.对oqpsk进行调制和解调，经过MATLAB编程，掌握MATLAB使用，熟练掌握OQPSK调制原理，解调原理。2.对OQPSK通信系统进行matlab仿真分析，分析起信噪比和差错率。为现实中通信系统调制，解调，及信道传输进行理论指导。2设计原理1.OPS

3、K调制它和QPSK有着一样相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进行正交调制。伴随数字通信技术发展和广泛应用，大家对系统带宽、频谱利用率和抗干扰性能要求越来高。而和一般QPSK比较，交错正交相移键控同相和正交两支路数据流在时问上相互错开了半个码元周期，而不像QPSK那样I、Q两个数据流在时间上是一致(即码元沿是对齐)。因为OQPSK信号中I(同相)和Q(正交)两个数据流，每次只有其中一个可能发生极性转换，所以，每当一个新输入比特进入调制器I或Q信道时，其输出OQPSK信号中只有0、+90三个相位跳变值，而根本不可能出现180相位跳变。所以频带受限OQPSK信号包络起伏比频带受限QPSK信号要小

4、，而经限幅放大后频带展宽也少。2OQPSK基础原理OQPSK信号数学公式能够表示为：OQPSK调制方法和QPSK类似，仅在一条正交支路上引入了一个比特延时，以使得两支路数据不会同时发生改变，降低最大相位跳变。其中电平映射关系为:11,0-1.图3：OQPSK调制原理框图经OQPSK调制后，调制点星相图和状态转移图图4所表示。OQPSK解调OQPSK信号可采取正交相干解调方法解调，其解调原理图a所表示。由图a能够看出，OQPSK和QPSK信号解调原理基础相同，其差异仅在于对Q支路信号抽样判决后要延迟Tb2，这是因为在调制时，Q支路信号在时间上偏移了Tb2，所以抽样判决时刻也对应偏移了Tb2，以确

5、保对两支路交错抽样。眼图是信号由垂直扫描进入和同周期水平扫描锯齿波叠加到示波器上时到得图案。眼图能够反应信号在传输过程中受到信道噪声影响强度，眼图越模糊，眼睛越闭合，则说明噪声越强，反之，则说明噪声强度弱，也能说明信道性能更优良。3设计结果及分析输入二进制序列和串并转换成上下两路信号，下支路信号已延时，由产生随机序列能够知道前十个码元为，映射电平为1-1-11-1-111-11，下面抽样脉冲和ts=1矩形脉冲相卷即为输入信号上下支路分别经过调制后信号调制后信号和加了高斯白噪声信号调制后信号乘以相干载波后信号，经过低通滤波器和经过抽样判决后信号（前面上下支路信号和判决后信号对比，能够看出全部有延

6、时）恢复成最终信号和原始信号对比oqpsk星座图oqpsk眼图oqpsk系统理论误码率此次试验中实际误码率加入不一样噪声进行循环 rt=1.8%(四)matlab程序及其功效主程序和注释clc;A=1; % 载波幅度fc=2; % 载波频率Ts=1; % 码元宽度fs=1/TsB1=fs; %低通滤波器宽度N_sample=32; % 基带码元抽样点数N=500; % 码元数 dt=Ts/fc/N_sample; % 抽样时间间隔T=N*Ts; % 信号连续时间长度t=0:dt:T-dt; % 时间向量Lt=length(t); % 时间向量长度tx1=0; % 时域波形图横坐标起点tx2=1

7、0; % 时域波形图横坐标终点ty1=-2; % 时域波形图纵坐标起点ty2=2; % 时域波形图纵坐标终点fx1=-10; % 功率谱图横坐标起点fx2=10; % 功率谱图横坐标终点fy1=-40; % 功率谱图纵坐标起点fy2=25; % 功率谱图纵坐标终点EsN0dB = 3:0.5:10 ; %设定EbNo范围EsN0 = 10.(EsN0dB/10);rt=zeros(1,length(EsN0dB); %初始化误码率向量M=4;%产生二进制信源m=randn(1,N); % 产生1到n随机数d=sign(m); % 将大于0变为1小于0变为-1dd=sigexpand(d,fc*

8、N_sample); %将序列d周期变为Tsgt=ones(1,fc*N_sample); % 产生宽度为Ts矩形窗d_NRZ=conv(dd,gt); % 卷积产生基带信号figure(5);subplot(2,2,1);plot(t,dd(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);figure(1);subplot(2,4,1);plot(t,d_NRZ(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(基带信号时域波形图);grid;f,d_NRZf=T2F(t,d_NRZ(1:Lt);% 进行傅里叶变换fi

9、gure(1);subplot(2,4,5);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(基带信号功率谱图);grid;figure(4);subplot(2,2,1);plot(t,d_NRZ(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(基带信号时域波形图);grid;figure(4);subplot(2,2,2);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/

10、T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(基带信号功率谱图);grid;% 串并转换d1=;d2=;for i=1:N if rem(i,2)=1 d1(i+1)/2)=d(i); else d2(i/2)=d(i); endenddd1=sigexpand(d1,2*fc*N_sample); %功效同上 gt1=ones(1,2*fc*N_sample); d_NRZ1=conv(dd1,gt1); figure(1);subplot(2,4,2);plot(t,d_NRZ1(1:Lt);axis(tx

11、1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(上支路基带信号时域波形图);grid;f1,d_NRZ1f=T2F(t,d_NRZ1(1:Lt);figure(1);subplot(2,4,6);plot(f1,10*log10(abs(d_NRZ1f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(上支路基带信号功率谱图);grid;figure(3);subplot(2,4,1);plot(t,d_NRZ1(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2)

12、;xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(上支路基带信号时域波形图);grid;dd2=sigexpand(d2,2*fc*N_sample); gt1=ones(1,2*fc*N_sample); d_NRZ2=conv(dd2,gt1); d_NRZ2DLY=-ones(1,N_sample*fc),d_NRZ2(1:end-N_sample*fc); %进行延时，在前面添-1figure(1);subplot(2,4,3);plot(t,d_NRZ2DLY(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);titl

13、e(下支路基带信号时域波形图);grid;f2,d_NRZ2f=T2F(t,d_NRZ2DLY(1:Lt); figure(1);subplot(2,4,7);plot(f2,10*log10(abs(d_NRZ2f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(下支路基带信号功率谱图);grid;figure(3);subplot(2,4,5);plot(t,d_NRZ2DLY(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(下支路基带

14、信号时域波形图);grid;% 载波h1t=A*cos(2*pi*fc*t);h2t=A*sin(2*pi*fc*t);figure(1);subplot(2,4,4);plot(t,h1t);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(载波信号时域波形图);grid;f3,h1tf=T2F(t,h1t);figure(1);subplot(2,4,8);plot(f3,10*log10(abs(h1tf).2/T); % p=2/T *10*log10(abs(h1tf)为求功率谱公式axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xl

15、abel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(载波信号功率谱图);grid;% 生成OQPSK信号s_qpsk1=d_NRZ1(1:Lt).* h1t; %上下支路分别调制s_qpsk2=d_NRZ2DLY(1:Lt).* h2t; figure(2);subplot(2,2,1);plot(t,s_qpsk1);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(上支路频带信号时域波形图);grid;f4,s_qpsk1f=T2F(t,s_qpsk1);figure(2);subplot(2,2,3);plot

16、(f4,10*log10(abs(s_qpsk1f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(上支路频带信号功率谱图);grid;figure(2);subplot(2,2,2);plot(t,s_qpsk2);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(下支路频带信号时域波形图);grid;f5,s_qpsk2f=T2F(t,s_qpsk2);figure(2);subplot(2,2,4);plot(f5,10*log10(abs(s_q

17、psk2f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(下支路频带信号功率谱图);grid;s_oqpsk=s_qpsk1+s_qpsk2; %两路信号相加得到调制后信号figure(8);subplot(2,2,1);plot(t,s_oqpsk);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(已调信号时域波形图);grid;f6,s_oqpskf=T2F(t,s_oqpsk);figure(8);subplot(2,2,3);plot(f6,

18、10*log10(abs(s_oqpskf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(已调信号功率谱图);grid;% 信道加入高斯白噪声进行接收解调% 产生高斯白噪声m=1;p1=-10;noise = wgn(m,Lt,p1);% 接收信号 y_qpsk = s_oqpsk + noise;figure(8);subplot(2,2,2);plot(t,y_qpsk);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(接收信号时域波形图 );g

19、rid;f7,y_qpskf=T2F(t,y_qpsk);figure(8);subplot(2,2,4);plot(f7,10*log10(abs(y_qpskf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(接收信号功率谱图 Pn=-10dB);grid;%t,ny_qpsk=bpf(f7,y_qpskf,1,8);% 相干解调% 经过乘法器1r_qpsk1 = y_qpsk .* h1t;figure(3);subplot(2,4,2);plot(t,r_qpsk1);axis(tx1,tx2,ty

20、1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(上支路经过乘法器信号时域波形图);grid;%经过低通滤波器f8,r_qpsk1f=T2F(t,r_qpsk1);B1=1;t1,r_qpsk11=lpf(f8,r_qpsk1f,B1);figure(3);subplot(2,4,3);plot(t1,r_qpsk11)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(上支路经过低通滤波器信号时域波形图);grid;%抽样判决dd11=r_qpsk11(fc*N_sample:2*fc*N_sample:end);

21、dd22=sign(dd11); %判决dd222=sigexpand(dd22,2*fc*N_sample); d_NRZ11=conv(dd222,gt1); %得到上支路信号d_NRZ11DLY=-ones(1,N_sample*fc),d_NRZ11(1:end-N_sample*fc); %上支路信号延时figure(3);subplot(2,4,4);plot(t,d_NRZ11DLY(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(上支路抽样判决后信号时域波形图);grid;% 经过乘法器2r_qpsk2 = y

22、_qpsk .* h2t;figure(3);subplot(2,4,6);plot(t,r_qpsk2);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(下支路经过乘法器信号时域波形图);grid;%经过低通滤波器f9,r_qpsk2f=T2F(t,r_qpsk2);t2,r_qpsk21=lpf(f9,r_qpsk2f,B1);figure(3);subplot(2,4,7);plot(t2,r_qpsk21)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(下支路经过低通滤波器信

23、号时域波形图);grid;%抽样判决dd33=r_qpsk21(fc*N_sample:2*fc*N_sample:end); dd44=sign(dd33); %判决dd444=sigexpand(dd44,2*fc*N_sample); d_NRZ21=conv(dd444,gt1) figure(3);subplot(2,4,8);plot(t,d_NRZ21(1:Lt)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel(幅度);title(下支路抽样判决后信号时域波形图);grid;dd22DLY=d_NRZ11DLY(fc*N_sample:2*fc*

24、N_sample:end);% 并串转换ddd=;for s=1:N/2 ddd(2*s-1)=dd22DLY(s); ddd(2*s)=dd44(s);endrddd=sigexpand(ddd,fc*N_sample); %解调信号输出r_qpsk=conv(rddd,gt);qr_qpsk=r_qpsk(2*N_sample*fc+1:N*N_sample*fc),ones(1,2*N_sample*fc)%去除延时figure(4);subplot(2,2,3);plot(t,qr_qpsk(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel(时间(S);ylabel

25、(幅度);title(解调信号时域波形图 Pn=-10dB);grid;f10,qr_qpskf=T2F(t,r_qpsk(1:Lt);figure(4);subplot(2,2,4);plot(f10,10*log10(abs(qr_qpskf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel(频率(Hz);ylabel(功率谱密度(dB/Hz);title(解调信号功率谱图 Pn=-10dB);grid;%眼图eyediagram(y_qpsk,32,2,8);x=d_NRZ1(1:fc*N*N_sample)+j*d_NRZ2DLY(1:fc*N*N_sample);

26、%星座图scatterplot(x);axis(-4,4,-4,4);grid;xlabel(实部);ylabel(虚部);title(星座图);d_NRZJ=d_NRZ(1:fc*N*N_sample);p=find(d_NRZJ0);d_NRZJ(p)=0;q=find(qr_qpsk0);d_NRZJ(r)=1;s=find(qr_qpsk0);qr_qpsk(s)=1;figurenum,rt = biterr(d_NRZJ,qr_qpsk);Ps = erfc(sqrt(EsN0)*sin(pi/M); %经过一系列计算能够得到 % %因为 %能够深入得到， semilogy(EsN

27、0dB,Ps,rd -);xlabel(Es/N0(dB); ylabel(误码率);grid on;title(QPSK系统误码率);用到子函数function out=sigexpand(d,M)% 将输入序列扩展成间隔为 N-1 个 0 序列；N=length(d);out=zeros(M,N);out(1,:)=d;out=reshape(out,1,M*N);functionf,sf=T2F(t,st);%计算信号傅里叶变换%Input is the time and the signal vectors,the length of time must greater%than 2%

28、Output is the frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);function t,st=F2T(f,sf)%计算信号反傅里叶变换df=f(2)-f(1);Fmx=(f(end)-f(1)+df);dt=1/Fmx;N=length(sf);T=dt*N;%t=-T/2:dt:T/2-dt;t=0:dt:T-dt;sff=fftshift(sf);st=Fmx*ifft(sff);% 低通滤波器function t,st=lpf(f,sf,B)% f: frequency samples % sf: input data spectrum samples% B: lowpasss bandwidth with a rectangle lowpass% output: % t: sample% st: outpu