QPSK通信系统在Matlab上的仿真实现Word下载.docx

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年六月

TheGraduationThesisforBachelor'

sDegree

QPSKCommunicationSystemin

theMatlabSimulation

XXX学校

摘要

QPSK调制全称QuadraturePhaseShiftKeying，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。

随着社会的进步和人类的发展，通信在生活中的地位越来越重要，目前QPSK通信系统已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。

论文介绍了通信系统中各种调制方式的原理。

QPSK通信系统首先是对基带信号QPSK调制，然后让调制好的信号经过高斯信道进行信息传输，最后进行QPSK信号的解调。

在本论文中用Matlab仿真通信系统的四进制相移键控（QPSK）调制及解调，本文利用Matlab编写的脚本程序和Matlab的Simulink两种方法对QPSK通信系统进行仿真并验证QPSK的误码率随信噪比的增加而减小。

具体解决了二进制信息在QPSK调制过程中的串-并变换、电平变换、加噪、以及解调过程中对已调信号的滤波、抽样判决、并-串变换等一系列问题。

最终得出结论QPSK的误码率随信噪比的增加而减小，所得出结果与理论基本相符，对于理解QPSK系统的性能并在系统的实际应用上进一步的设计，提供了有效的参考依据。

关键字:

Matlab仿真;

Simulink仿真;

QPSK调制;

QPSK解调;

误码率;

信噪比

I

ABSTRACT

QPSK’sfullnameisQuadraturePhaseShiftKeying（Itisakindofdigitalmodulation

methods（Withthedevelopmentofthesociety，theplaceofcommunicationsystemis

becomingmoreandmoreimportant（NowtheQPSKcommunicationsystemwhichisoneofthecommunicationsystemshasbeenwidelyusedinwirelesscommunicationsandhasbecomeaveryimportantoneinthemoderncommunication（

Thisthesisinitiallyintroduceddiversifiedcommunicationsystem’smodulationand

Demodulation（TheQPSKcommunicationsystemincludesthreepart（FirsttheBaseband

signalismodulatedbyQPSKcommunicationsystemmodulation（Secondthemodulated

signalpassestheAWGNchannel（AtlastthesignalisreceivedanddemodulatedbyQPSKcommunicationsystemdemodulation（Inthispaper，usingthesimulationofQPSK

communicationsystemisbuiltbyusingSimulinkinMatlabandascriptwhichwaswrittenbyusingMatlabprogramsimulateQPSKcommunicationsystemmodulationandQPSKcommunicationsystemdemodulation（Specific，thethesishassolvedtheQPSK

serial-collateraltransform，electricitycommutation，addingyawp，andlow-passfilter，

encodingandcollateral-serialtransformintheprocessofdemodulation（Atlastofthepaper

ErrorRateofQPSKcommunicationsystemisdecreasedwhentheSignaltoNoiseRatioisincreased（Theresultsobtainedwiththeoreticalresultsinthemain，whichprovidesan

effectiveframeofreferenceforunderstudyingtheperformanceofQPSKsystems,andthepracticalapplicationinthesystemtothemakefatherdesigned（

KeyWords:

MatlabSimulate;

SimulinkSimulate;

QPSKModulation;

QPSK

Demodulation;

ErrorRate;

SignaltoNoiseRatio

II

摘要...................................................................................................................................I

Abstract...........................................................................................................................II

第1章绪论...................................................................................................................11.1课题来源及研究背景............................................................................................1

1.1.1QPSK简介...................................................................................................1

1.1.2QPSK原理...................................................................................................1

1.1.3QPSK特点...................................................................................................2

1.1.4QPSK与OQPSK..........................................................................................2

1.1.5QPSK应用...................................................................................................31.2数字通信系统的研究现状....................................................................................41.3Matlab在通信系统仿真中的应用.........................................................................51.4论文的主要内容及结构安排................................................................................6第2章通信系统的概述.............................................................................................72.1通信系统的一般模型............................................................................................72.2数字调制系统的简介............................................................................................72.3数字通信系统的研究意义....................................................................................92.4本章小结...............................................................................................................9第3章正弦载波数字调制系统..............................................................................103.1二进制数字调制技术..........................................................................................10

3.1.1二进制振幅键控........................................................................................10

3.1.2二进制频移键控........................................................................................11

3.1.3二进制相移键控........................................................................................133.2多进制数字调制系统..........................................................................................17

3.2.1多进制数字调制系统的特点.....................................................................17

3.2.2多进制数字幅度调制................................................................................17

3.2.3多进制数字频率调制................................................................................19

3.2.4多进制数字相位调制................................................................................193.3QPSK调制...........................................................................................................21

3.3.1QPSK调制原理..........................................................................................21

3.3.2QPSK解调原理..........................................................................................233.4本章小结.............................................................................................................24第4章QPSK在Matlab上的仿真实现...............................................................25

4.1Matlab简介..........................................................................................................254.2QPSK调制的实现................................................................................................26

4.2.12-L电平变换的实现...................................................................................26

4.2.2串-并变换的实现.......................................................................................26

4.2.3信号通过平衡调制器的实现.....................................................................27

4.2.4信号通过相加器的实现.............................................................................284.3QPSK信号通过高斯白噪声................................................................................294.4QPSK解调的实现................................................................................................29

4.4.1调制信号经过不同的相乘器.....................................................................29

4.4.2低通滤波器的实现....................................................................................30

4.4.3抽样判决....................................................................................................31

4.4.4并/串变换...................................................................................................32

4.4.5求在不同信噪比状态下的误码率.............................................................33

4.5QPSK在Simulink上的仿真...............................................................................33

4.5.1Simulink简介.............................................................................................33

4.5.2Simulink中仿真模型..................................................................................34

4.5.3信号源参数设置........................................................................................35

4.5.4调制与解调模块参数设置.........................................................................36

4.5.5信道参数设置............................................................................................36

4.5.6误码计算仪参数设置................................................................................374.6本章小结.............................................................................................................38结论.................................................................................................................................39

参考文献........................................................................................................................40致谢.................................................................................................................................42

附录.................................................................................................................................43

第1章绪论

1.1课题来源及研究背景

通信技术融入计算机和数字信号处理技术以后发生了革命性的变化，它和计算机技术、数字信号处理技术结合是现代通信技术的标志。

广义上讲，用任何方法，通过任何传输媒质将从一个地方传送到另一个地方，均可称为通信。

通信的目的是为了进行消息的有效传递与交换。

直到19世纪初，人们开始利用电信号

B（Morse）发明电报算起，一个世纪以来，通传输消息。

从1837年莫尔斯（F（

信的发展大致经历了三大阶段;

以1837年发明电报（莫尔斯电码）为标志的通信初级阶段;

以1948年香农（Shannon）提出的信息论开始的近代通信阶段;

以20世纪70年代出现的光纤通信为代表的和以综合业务数字网迅速崛起为标志的现代通信阶段。

光纤通信技术、卫星通信技术和移动通信技术成为现代通信技术

[1]的三大主要发展方向。

1.1.1QPSK简介

它的频带利用率高，是二相相移键控的二倍。

四相相移键控信号简称“QPSK”。

它分为绝对相移和相对相移两种。

由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对相移方式QDPSK。

它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。

在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。

与QPSK相关的应用有在HFC网络架构中，从用户线缆调制解调器发往上行通道的数据采用QPSK方式调制，并用TDMA方式复用到上行通道。

以及在有线电视系统

[2]中，卫星（大锅）输出的就是QPSK信号。

1.1.2QPSK原理

QPSK数字解调包括:

模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢复等。

在实际的调谐解调电路中，采用的是非相干载波解调，本振信号与发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动，因而解调出来的模拟I、Q基带信号是带有载波误差的信号。

这样的模拟基带信号即使采用定时准确的时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号，误差的积累将导致抽样判决后的误码率增大，因此数

1

字QPSK解调电路要对载波误差进行补偿，减少非相干载波解调带来的影响。

此外，ADC的取样时钟也不是从信号中提取的，当取样时钟与输入的数据不同步时，取样将不在最佳取样时刻进行所得到的取样值的统计信噪比就不是最高，误码率就高，因此，在电路中还需要恢复出一个与输入符号率同步的时钟，来校正固定取样带来的样点误差，并且准确的位定时信息可为数字解调后的信道纠错解码提供正确的时钟。

校正办法是由定时恢复和载波恢复模块通过某种算法产生定时和载