QPSK调制解调的simulink仿真

更新时间：2023-12-06 07:36:01 阅读量：教育文库文档下载

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QPSK调制解调的simulink仿真与性能分析

一、设计目的和意义

学会使用MATLAB中的simulink仿真软件，了解其各种模块的功能，用simulink实现QPSK的调制和仿真过程，得到调制信号经高斯白噪声信道，再通过解调恢复原始信号，绘制出调制前后的频谱图，分析QPSK在高斯信道中的性能，计算传输过程中的误码率。通过此次设计，在仿真中形象的感受到QPSK的调制和解调过程，有利于深入了解QPSK的原理。同时掌握了simulink的使用，增强了我们学习通信的兴趣，培养通信系统的仿真建模能力。

二、设计原理

（一）QPSK星座图

QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的简称，意为正交移相键控，是数字调制的一种方式。它规定了四种载波相位，分别为0,星座图如图1（a）、（b）所示。

3?3?5?7???, ?, (或者，，，)，

244424（a）

（b）

图1 QPSK星座图

（二）QPSK的调制

因为输入信息是二进制序列，所以需要将二进制数据变换成四进制数据，才能和四进制的载波相位配合起来。采取的办法是将二进制数字序列中每两个序列分成一组，共四种组合（00,01,10,11），每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制

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信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK每次调制可传输两个信息比特。图2的（a）、(b)、(c)原理框图即为QPSK的三种调制方式，本次课程设计主要采用的是正交调制方式。

（b）相位选择法（a）正交调制法

（三）QPSK的解调

（c）脉冲插入法

图2 QPSK的主要调制方式

QPSK信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调，它的相干解调器如图3所示，正交路分别设置两个匹配滤波器，得到I（t）和Q（t），经电平判决和并转串即可恢复出原始信息。

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图3 QPSK相干解调器

三、详细设计步骤

（一）QPSK调制电路

查阅资料，熟悉simulink的工作环境，理解simulink的模块功能，根据图2（a）的方框图搭建QPSK调制电路（图4）：采用Buffer和Demux将信号源进行串并转换，Unipolar to Bipolar实现电平转换。

图4 QPSK调制仿真图

（二）AWGN信道模型

AWGN信道模块可以将加性高斯白噪声加到一个实数的或复数的输入信号。当输入信号是实数时，这个块增加了实的高斯噪声，产生一个实数的输出信号。当输入信号是复数的，这个模块增加了复数的高斯噪声，产生复数的输出信号。此模块继承它的输入信

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号的采样时间。由于输入信号为连续的信号，所以控制信道信噪比的方式选择控制高斯噪声标准差的方式器变量之间关系为：

NoiseVariance?SignalPower ?SymbolPeriodSampleTime?10Es/No10

其中Es/No 为信号能量比噪声功率谱密度。

（三）QPSK解调电路

根据图3的方框图搭建QPSK解调电路（图5）：载波采用调制时的载波信号，解调后的信号经位定时后判决得到并行二进制序列，再经并转串输出二进制序列。

图5 QPSK解调仿真电路

（四）比特错误率统计

比特错误率统计使用Error Rate Calculation 模块，该模块可自动比较发送序列与接收序列并作出比较，进行错误统计，使用display 模块显示将比特错误率输出。

由于采用buffer会产生时延，误码率较高，所以在设计时采用simulink里已有的QPSK 调制模块QPSK Modulator baseband和解调模块QPSKDemodulatorBaseband对信号进行调制和解调，信号源采用随机信号源Random Integer Generator,搭建出QPSK的调制解调仿真图，如图6所示。

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图6 QPSK系统框图

（五）主要的参数设计

1) Random integer generator参数：M-ary number—4;Sample time---0.000005; 2) QPSK Modulator Baseband参数: Input type---Integer;Phase offset---pi/4； 3) AWGN参数:Mode---Variance from mask;Variance 1； 4) QPSK Demodulator Baseband

offset---pi/4；

5) Error Rate Calculation参数：Receive delay---0;Output data---port； 6) 载波（Sine Wave）参数:Frequency---2*pi*30000000;Phase---正弦0（余弦

pi/2）；

参数：Output type---Integer;Phase

四、设计结果及分析

（一）信号调制解调后的时域波形图

由于仿真时示波器采样时间过少时会造成波形失真，而信号频率很高时仿真时间过长，所以采用数据低传输速率，载波也采用低频信号进行模拟仿真。如图7。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nprt.html

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