qpsk调制实验原理

...

QPSK调制：

四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四

进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°， 135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载 波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数 字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称 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中每次调制

可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载

波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的0111信息比特。

图2-1 QPSK相位图 以π/4 QPSK信号来分析,由相位图可以看出： 当输入的数字信息为“11”码元时，输出已调载波

00 π??10Aco?s2πfct??4?? (2-

实验4 PSK(DPSK)及QPSK 调制解调实验

配置一：PSK(DPSK)模块

一、实验目的

1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法；

2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试；

3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器

1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B

5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根

三、实验原理

相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。

（一） PSK 调制电路工作原理

二相相位键控的载波为1.024MHz，

通信工程专业综合课程设计

引言

近年来，软件无线电作为解决通信体制兼容性问题的重要方法受到各方面的注意。它的中心思想是在通用的硬件平台上，用软件来实现各种功能，包括调制解调类型、数据格式、通信协议等。通过软件的增加、修改或升级就可以实现新的功能，充分体现了体制的灵活性、可扩展性等。其中软件的增加、高频谱效率的调制解调模块是移动通信系统的关键技术，它的软件化也是实现软件无线电的重要环节。

QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。

通过完成设计内容， 复习QPSK调制解调的基本原

实验名称：QPSK调制与解调

一、 实验目的：

1、学会QPSK调制与解调系统的构成

2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建 3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法

二、实验原理：

1、QPSK：四进制绝对相移键控，也称为多进制数字相位调制，利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。

2、QPSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法。 调制与解调系统的构成：

AWGN 产生器n c s r I I ? b b 0, 1 序 列 产生器 QPSK 映射 sQ n s r Q QPSK 反映射 判决器 AWGN 产生器 比较器 误比特 统计 误符号 统计 3、各模块的实现方法：

（1）、信源的产生：使用randint(m,n,2) 函数产生一个m行n列的随机二进制数列

（2）、QPSK符号映射 ：将产生的0，1比特流按照QPSK调制方式进行映射，本实验采用π/4 QPSK的调制方式，图为：

（3）、AWGN信号产生：AWGN产生器就是产生满足均值为0，方差为1的高斯白噪声。实验中使用randn(m,n)函数产生一个m行n列的高斯噪

实验名称：QPSK调制与解调

一、 实验目的：

1、学会QPSK调制与解调系统的构成

2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建 3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法

二、实验原理：

1、QPSK：四进制绝对相移键控，也称为多进制数字相位调制，利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。

2、QPSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法。 调制与解调系统的构成：

AWGN 产生器n c s r I I ? b b 0, 1 序 列 产生器 QPSK 映射 sQ n s r Q QPSK 反映射 判决器 AWGN 产生器 比较器 误比特 统计 误符号 统计 3、各模块的实现方法：

（1）、信源的产生：使用randint(m,n,2) 函数产生一个m行n列的随机二进制数列

（2）、QPSK符号映射 ：将产生的0，1比特流按照QPSK调制方式进行映射，本实验采用π/4 QPSK的调制方式，图为：

（3）、AWGN信号产生：AWGN产生器就是产生满足均值为0，方差为1的高斯白噪声。实验中使用randn(m,n)函数产生一个m行n列的高斯噪

实验四 QPSK调制信号经瑞利衰落信道性能

一、实验目的

学会用MATLAB实现QPSK调制信号在瑞利衰落信道下系统性能仿真分析。 二、实验原理

在陆地移动通信中，移动台往往受到各种障碍物和其他移动体的影响，以致到达移动台的信号是来自不同传播路径的信号之和。而描述这样一种信道的常用信道模型便是瑞利衰落信道。

瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，表现为“衰落”特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。 这一信道模型能够描述由电离层和对流层反射的短波信道，以及建筑物密集的城市环境。瑞利衰落只适用于从发射机到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。

假设经反射（或散射）到达接收天线的信号为N个幅值和相位均随机的且统计独立的信号之和。信号振幅为r,相位为?,则其包络概率密度函数为

P(r)?r?e2?r22?2, r?0 (r?0)

相位概率密度函数为：

P(?)?12?，（0???2?）

三、上机实验内容

1．验证实验原理中所述的相关程序，CLARK（ex2.m

实验四 QPSK与DQPSK调制实验

一、实验目的

在2PSK，2DPSK的学习基础上，掌握QPSK，以及以其为基础的DQPSK，OQPSK，?/4—DQPSK等若干种相关的重要调制方式的原理，从而对多进制调相有一定了解。

二、实验设备

1、“移动通信技术应用综合实训系统” 实验仪一台。 2、50MHz示波器一台。

3、实验模块：信源模块，QPSK-调制模块。

三、实验原理 一）基本理论

(A) 四相绝对移相键控（QPSK）的调制

四相绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，故每个四进制码元又被称为双比特码元。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码（即反射码）排列的，它与载波相位的关系如表所列。

表4-1 双比特码元与载波相位的关系

双比特码元 a 0 0 b 0 1 载波相位φ A方式 0° 90° B方式 45° 135° 1 1 1 0 180° 270° 225° 315° 由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成，故两者的功率谱密度分布规律相同。

下

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

实验四 QPSK与DQPSK调制实验

一、实验目的

在2PSK，2DPSK的学习基础上，掌握QPSK，以及以其为基础的DQPSK，OQPSK，?/4—DQPSK等若干种相关的重要调制方式的原理，从而对多进制调相有一定了解。

二、实验设备

1、“移动通信技术应用综合实训系统” 实验仪一台。 2、50MHz示波器一台。

3、实验模块：信源模块，QPSK-调制模块。

三、实验原理 一）基本理论

(A) 四相绝对移相键控（QPSK）的调制

四相绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，故每个四进制码元又被称为双比特码元。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码（即反射码）排列的，它与载波相位的关系如表所列。

表4-1 双比特码元与载波相位的关系

双比特码元 a 0 0 b 0 1 载波相位φ A方式 0° 90° B方式 45° 135° 1 1 1 0 180° 270° 225° 315° 由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成，故两者的功率谱密度分布规律相同。

下

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