QPSK的调制解调（精品）

1、 目 录 摘 要.1 abstract.2 第 1 章 绪 论.4 1.1 课题背景、目的及意义.4 1.2 课题的主要内容.5 1.3 本论文的结构安排.5 第 2 章 调制解调技术.6 2.1 常见的调制解调技术.6 2.2 qpsk 技术 .6 2.2.1 qpsk 原理.6 2.2.2 qpsk 实际应用.10 2.3 比较联系.11 2.4 qpsk 应用前景 .12 第 3 章 matlab 简介.13 3.1 matlab概貌.13 3.1.1 matlab 的发展.13 3.1.2 matlab 的主要功能 .14 3.2 matlab的优势及特点.14 3.2.1 matla

2、b 的优势 .14 3.2.2 matlab 语言的特点 .14 第 4 章 qpsk 调制解调设计.16 4.1 设计步骤.16 4.2 qpsk 的调制解调 .17 4.3 qpsk 在高斯噪声情况下调制解调 .21 4.4 qpsk 抗噪声性能仿真 .25 第五章 结论与总结.27 参考文献.28 致 谢.29 附录 1 代码.31 附录 2 外文文献及翻译.39 外文文献.39 中文翻译.43 附录 3 毕业设计任务书.46 附录 4 开题报告.48 华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告.48 摘摘 要要 在 21 世界信息飞速发展的时代，各个国家对通信行业的支持更是不遗余力。当 前

3、我国 3g 行业正值蓬勃发展，国家又在大力倡导三网融合。各个运营商都在极力扩 展自己的业务。这也在为客户服务方面有了更高的要求、更高的质量。众所周知，调 制解调技术是信号传输的基本和核心。好的技术能够快速地传递用户信息，并且有着 高的准确性（即非常低的误码率）和可靠性。qpsk 调制解调技术以其高的解调速率、 低的误码率，在 cdma 领域得到广泛应用。此项研究，对通信行业的发展有着积极推 进的作用，利于提高我国通信行业的技术水准，以便于更好的为国家和人民服务。 论文分作五部分，第一章是绪论，简单阐述 qpsk 课题的研究背景以及课题内容 和整个论文的结构安排；第二章简单介绍了了 qpsk 调

4、制解调的原理和方法，系统阐 述了最常见的 2ask、2psk、2fsk 的原理和方法，最后再对他们做一个系统的比较， 以便明白 qpsk 的优点和性能；第三章是对所用工具 matlab 做一个大概的阐述， 讲解了 matlab 的发展、性能、所用于语言，以及在各个领域的应用。为后边编写程 序做下准备、第四章针对此次课题 qpsk 的调制解调提出具体的方案，按调制和解调 的步骤，一步步编写出程序，然后，利用 matlab 工具对程序做出相应的仿真，在仿 真过程中加入噪声分析，最后在对它的误码率做一个研究；第五章是对整个毕设的结 论和总结，感悟自己在这一时间内的所学所感，对自己的努力做一个回顾，以

5、便在今 后的生活和学习中，有更进一步的提高 首先介绍了 qpsk 的调制解调原理，接着提出了一种基于 matlab 的调制解调 方案，包括串并转换、电平转换、载波调制、信号合成、相干解调、抽样判决，和并串 转换一系列系统的设计，对 qpsk 的星座图和调制解调进行了仿真，并对系统性能进 行了分析，进而证明 qpsk 调制技术的优越性。 关键字：qpsk 调制解调 电平转换 相干解调 抽样判决 abstract in the twenty-first century,the information in the era of rapid development of various countr

6、ies in the world, and the communications industry support is spare no effort. .current, china 3g industry was booming, and vigorously promote national integration in the. various operators are trying to expand their business. this is also for customer service had higher demand, higher quality. as ev

7、eryone knows, modulation and demodulation technology is the basic and core of signal transmission. good technology can rapidly transfer the user information, and with high accuracy (i.e., very low bit error rate ) and reliability. qpsk modulation and demodulation technology for its high demodulation

8、 rate, low error rate, have been widely applied in cdma. in this study, the communications industry development has a positive promotion role, help improve chinas communication industry technical standards, in order to better serve our country and our people. the paper is divided into five parts, th

9、e first chapter is the introduction, introduced qpsk the research background of the subject and topic content and the organization of this thesis; the second chapter briefly introduces the qpsk modulation and demodulation principle and method, the system elaborated the most common 2ask,2psk,2fsk pri

10、nciple and method, finally to make one a systematic comparison, in order to understand the advantages of qpsk and performance; the third chapter is on the tool used matlab do probably explain, explain the development of matlab, performance, is used for the language, as well as in the various fields

11、of application. for behind the program do preparation, in the fourth chapter the task of modulation and demodulation of qpsk put forward the concrete scheme according to the modulation and demodulation, step, step by step preparation procedures, and then, using matlab tools to make the corresponding

12、 simulation program, in the process of simulation adding noise analysis, at last on its bit error rate do a study; chapter fifth is on the whole complete set of conclusions and summary, feeling myself at this time what are, on their own to do a review, so that in the future life and study, has furth

13、er improved first, the article will introduce the qpsk modulation and demodulation principle, then proposed one kind based on the matlab modulation and demodulation of the program, including the string and the conversion, conversion, carrier modulation, signal synthesis, coherent demodulation, sampl

14、e sentences and string conversion, and a series of system design, the qpsk constellation diagram and the modulation and demodulation of the simulation, and the performance of the system are analyzed, and then proved the superiority of qpsk modulation technology. keyword: qpsk modulation and demodula

15、tion level conversion coherent demodulation the sample sentences 第 1 章 绪 论 1.1 课题背景、目的及意义 在现代通信领域里，随着人民生活水平的提高，对于通信的质量及效率有着明显 的要求，尤其是近几年，我国迅速步入了全民”3g”时代，通信业务需求的快速增长， 高效的调制解调技术已经成为研究和发展的方向。 1.1.1 qpsk 系统的应用背景简介 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

16、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。 1.1.2 qpsk 仿真的意义 通过完成设计内容， 学习qpsk调制解调的基本原理，同时也要复习通信系统的 主要组成部分，了解调制解调方式中最基础的方法。了解qpsk的实现方法及数学原 理。并对“通信”这个概念有个整体的理解，学习数字调制中误码率测试的标准及计算

17、方法。同时还要复习随机信号中时域用自相关函数，频域用功率谱密度来描述平稳随 机过程的特性等基础知识，来理解高斯信道中噪声的表示方法，以便在编程中使用。 理解qpsk调制解调的基本原理，并使用matlab编程实现qpsk信号在高斯信 道和瑞利衰落信道下传输，以及该方式的误码率测试。复习matlab编程的基础知识 和编程的常用算法以及使用matlab仿真系统的注意事项，并锻炼自己的编程能力， 通过编程完成qpsk调制解调系统的仿真，以及误码率测试，并得出响应波形。在完成 要求任务的条件下，尝试优化程序。 通过本次实验，除了培养了自主动手学到了知识之外，还可以将次研究作为一种 推广，让自己来深入一层

18、的了解qpsk以至其他调制方式的原理和实现方法。可以方 便自己进行测试和对比。 1.2 课题的主要内容 通过指导老师提供以及自己查阅的资料，首先，对 qpsk 进行深一步的学习和研 究，明白 qpsk 技术的优点和不足，以便为以后做实验做下基础。其次，利用所学知 识如：二进制振幅键控（2ask）、二进制频移键控（2fsk）、和二进制相移键控（2psk）， 进行复习和巩固，进一步明白它们和 qpsk 的区别。最后，利用 matlab 工具对 qpsk 进行模拟和仿真。 1.3 本论文的结构安排 1.阐述qpsk的基本原理，了解它的调制解调原理。 2.分析qpsk的特性，并与2ask、2fsk、2

19、psk进行对比。 3.设计出合理的程序并用运用matlab对其仿真。 4.对于不成功的地方进行分析和改进。 第 2 章 调制解调技术 2.1 常见的调制解调技术 1、二进制振幅键控 振幅键控就是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位 保持不变。在 2ask 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息”0”或是 “1”。 2、二进制频移键控 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在 2fsk 中，载波的频 率随二进制基带信号在 f1 和 f2 两个频率点间变化。 3、二进制相移键控 相移键控就是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不 变。在 2psk 中

20、，通常用初始相位 0 和 分别表示二进制数字“0”和“1”。 2.2 qpsk 技术 2.2.1 qpsk 原理 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

21、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 发送的信息比特。 图 2-1 qpsk 相位图 以 /4 qpsk 信号来分析 当输入的数字信息为“10”码元时，输出已调载波 4 2cos ct fa (2-1) 0010 0111 当输入的数字信息为“00”码元时，输出已调载波 4 3 2cos ct fa (2-2) 当输入的数字信息为“01”码元时，输出已调载波 4 5 2cos ct fa (2-3) 当输入的数字信息为“11”码元时，输出已调载波 4 7 2cos ct fa

22、(2-4) 图 2-2 qpsk 调制框图 图 2-3 qpsk 调制规则 接收机收到某一码元的 qpsk 信号可表示为： yi(t)=a cos(2fct+n) 其中 (2-5) . 4 7 , 4 5 , 4 3 , 4 n 图 2-4 qpsk 解调原理分析 由 qpsk 的解调框图得到： (2-6) (2-7) (2-8) (2-9) )2cos()()()( cniba tfatytyty nnnb a tf a tftfatzsin 2 )4sin( 2 ) 2 2cos()2cos()( ccc nbna a tx a txsin 2 )(,cos 2 )( nnccnca a

23、tf a tftfatzcos 2 )4cos( 2 2cos)2cos()( 图 2-5 qsk 信号解调器的判决准则 2.2.2 qpsk 实际应用 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

24、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 判决器输出 符号相位 n 的极性 n cos的极性 n sin ab 4/+11 4/3-+01 4/5-00 4/7+-10 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波误差，插值或抽取器在定时和载波误 差信号的控制下，对 a/d 转换后的取样值进行抽取或插值滤波，得到信号在最 佳取样点的值，不同芯片采用的算法不尽相同，例如可以采用

25、据辅助法(da)载 波相位和定时相位联合估计的最大似然算法。 2.2.3、qpsk 技术特点 qpsk 数字电视调制器采用了先进的数字信号处理技术，完全符合 dvb-s 标准， 接收端可直接用数字卫星接收机进行接收。它不但能取得较高的频谱利用率，具有很 强的抗干扰性和较高的性能价格比，而且和模拟 fm 微波设备也能很好的兼容。 qpsk 数字电视调制器在对数据流的处理上采用能量扩散的随机化处理、rs 编码、卷 积交织、收缩卷积编码、调制前的基带成形处理等，保证了数据的传输性能。性能特 点： 1、进行原有的电视微波改造，可用 30m 带宽传送 5 至 8 套 dvd 效果的图像；2、 用调频微波

26、的价格达到 mmds 的效果，实现全向发射；3、可进行数字加密，对图象绝 无任何损伤。 2.3 比较联系 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。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。 qpsk 是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式, 它被广泛应用于各种 通信系统中. 适合卫星广播。例如，数字卫星电视 dvb-s2 标准中，信道噪声门限低 至 4. 5 db，传输码率达到 45m bs，采用 qpsk 调制方式，同时保证了信号传 输的效率和误

27、码性能。 在数字信号的调制方式中，所学的 2asp、2fsp、2ksp 是比较早的理论， 随着时代的发展，科技的进步，人民生活水平的提高，对通信行业有着越来越高 的要求。qpsk 技术的出现，解决了许多技术上的问题。和 qpsk 最接近的是 2psk 技术。2psk 技术是运用“0”和“1”进行编码；而 qpsk 运用四个相位进行编 码。也就是说 qps 利用载波的四种不同相位来表示数字信息。对输入的码元进行划 分，每两个比特码编为一组。然后用四种不同的相位来表示。所以 qpsk 又被称为双 比特码元。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可以用两个 二进制码元的组合来表示。

28、2.4 qpsk 应用前景 随着进入 21 世纪，我国科技飞速发展，国民经济都有了巨大的提高，人民生活 水平都有了质的改善。此时，正值我国 3g 行业迅速发展，各个运营商都在大力发展 自己的业务，那么优质的服务就成为了竞争的优势。好的调制解调方法可以提高信息 传递速度、信息质量、以及信息的安全。同时，在国家节能减排的大计方针下，三网融 合也在大力的开展。作为三网之一的通信行业，我们也要积极响应国家的号， 。努力提 高自身行业的素质，为三网融合顺利地进行做好准备，肩负起自己应有的责任。提高 通信质量，为人民提供最好的服务。 第第 3 3 章章 matlabmatlab 简介简介 matlab 是

29、矩阵实验室（matrix laboratory）的简称，是美国 mathworks 公司出品 的商业应用软件，主要用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技 术计算语言和交互式环境，主要包括 matlab 和 simulink 两大部分。 3.1 matlab 概貌 3.1.1 matlab 的发展 matlab 是英文 matrix laboratory（矩阵实验室）的缩写。早期的 matlab 是 用 fortran 语言编写的，尽管功能十分简单，但作为免费软件，还是吸引了大批使 用者。经过几年的校际流传，在 john little。cleve moler 和 steve ba

30、nger 合作，于 1984 年成立 mathworks 公司，并正式推出 matlab 第一版版。从这时起，matlab 的核 心采用 c 语言编写，功能越来越强大，除原有的数值计算功能外，还新增了图形处理 功能。 mathworks 公司于 1992 年推出了具有划时代意义的 4.0 版；1994 年推出了 4.2 版扩充了 4.0 版的功能，尤其在图形界面设计方面提供了新方法；1997 年春 5.0 版问 世，5.0 版支持了更多的数据结构，使其成为一种更方便、更完善的编程语言；1999 年 初推出的 matlab5.3 版在很多方面又进一步改进了 matlab 语言的功能，随之推 出的

31、全新版本的最优化工具箱和 simulink3.0 达到了很高水平；2000 年 10 月， matlab6.0 版问世，在操作页面上有了很大改观，为用户的使用提供了很大方便， 在计算机性能方面，速度变的更快，性能也更好，在图形界面设计上更趋合理，与 c 语言接口及转换的兼容性更强，与之配套的 simulink4.0 版的新功能也特别引人注目； 2001 年 6 月推出的 matlab6.1 版及 simulink4.1 版，功能已经十分强大；2002 年 6 月推出的 matlab6.5 版及 simulink5.0 版，在计算方法、图形功能、用户界面设计、 编程手段和工具等方面都有了重大改进

32、；2004 年，mathworks 公司推出了最新的 matlab7.0 版，其中集成了最新的 matlab7 编译器、simumlink6.0 仿真软件以及 很多工具箱。这一版本增加了很多新的功能和特性，内容相当丰富。 matlab 主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将 数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大 功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数 值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件 的先进水平。 3.1.2 matlab 的主要功能 1. 数值计算和符号

33、计算功能 2. 绘图功能 3. 语言体系 4. matlab 的工具箱 3.2 matlab 的优势及特点 3.2.1 matlab 的优势 (1) 工作平台编程环境十分友好 （2）编程语言简单易用 （3）数据的计算处理能力十分强大 （4）图像处理能力强大 （5）模块集合工具箱应用广泛 （6）程序的接口和发布平台很实用 （7）可以开发用户界面 3.2.2 matlab 语言的特点 matlab 语言被称为第四代计算机语言，其利用丰富的函数资源，使程序员从 繁琐的程序代码中解放出来，其最突出的特点就是简洁。matlab 用更直观的、符合 人们思维习惯的代码，代替了 c 和 fortran 语言的

34、冗长代码，给用户带来最直观、 最简洁的程序开发环境，下面简单介绍一下 matlab 的主要特点。 语言简洁紧凑，使用方便，库函数十分丰富。matlab 程序书写的形式自由，利 用丰富的库函数避开了繁琐的子程序编程任务，由于库函数都是由本领域的专家编 写，所以不必担心函数的可靠性。 高效方便的矩阵和数组运算，matlab 语言不需要定义数组的维数，并给出了 矩阵函数、特殊矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数，使得在求解信号处理、建模、系统 识别、优化和控制等领域的问题时，显得大为简洁、方便、高效，这是其他高级语言所 不能的。 matlab 既具有结构化的控制语句，又具有面向对象编程的特性。 matla

35、b 语法限制不严格，程序设计自由度大，通过建立 m 后缀名文件的形式， 与用户已经编好的 fortran、c 语言成语混合编程，方便地调用有关的 fortran、c 语言的子程序。可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计 算机和操作系统上面运行。 matlab 的图形功能强大。在 c 和 fortran 语言里，绘图都很不容易，但在 matlab 里，数据的可视化非常简单。此外，matlab 还具有较强的编辑图形界面 的能力。 matlab 拥有功能强大的工具箱，主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿 真功能、文字处理功能以及与硬件实施交互功能。 源程序的开放性强。除内部函数以外，所有

36、 matlab 的核心文件和工具箱文件 都是可读可改变的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新 的工具箱。 matlab 软件自 1984 年推向市场以来，历经十几年的发展和竞争，现已成为国 际公认的最优秀的科技应用软件。它功能强大、界面友好、语言自然、开放性强，很快 成为应用学科计算机辅助分析、设计、仿真、教学乃至科技文字吹不可缺少的基础软 件。 第 4 章 qpsk 调制解调设计 4.1 设计步骤 qpsk 即四进制移向键控（quaternary phase shift keying），它利用载波的四种不 同相位来表示数字信息。若输入二进制数字信息，序列为 1 0 1 0

37、 0 1 0 1 1则应对 其进行划分，每两个比特码编为一组。即为 10,10,01,01，等等。然后用四种不同的相 位来表示。所以 qpsk 又被称为双比特码元。由于每一种载波相位代表两个比特信息， 因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。现在假设，在两个二进制 码元中的前一个码元用 a 表示，后一个码元用 b 表示。则 qpsk 的调制解调可画出如 下框图： 由于 qpsk 信号可以看作两个载波正交 2psk 信号的合成，所以 qpsk 正调制器 可参考通信原理（樊昌信，国防工业出版社，2007.8）。设计示意图如下： 图 4-1 qpsk 调制原理 通过上面对 qpsk 信号

38、的调制，我门对 qpsk 有了更加深刻的认识。那么它的 解调可以采用与 2psk 信号类似的解调方法进行解调。同样参考通信原理（樊昌信， 国防工业出版社，2007.8），同相支路和正交支路分别采用相干解调方式解调，之后可 以得到二者的和，经过抽样判决和串、并交换器，将上下之路得到的并行数据恢复为 串行数据。那么此时就得到我们最初的原始信号，它的解调原理图如下所示： 图 4-2 qpsk 解调原理 因为 qpsk 的调制解调可以看做两个正交的二相调制解调的合成。所以 qpsk 的调制解调过程应该和 2psk 调制解调相类似，同样可以分为调相法和相位选择法。 我们就利用调相法设计出合理的源代码。

39、4.2 qpsk 的调制解调 此次设计，把码元周期设定为 t=0.1 s，载波频率设置为 fc=10hz，matlab 工具 中，采样频率设定为 fs=1800hz。为了更加接近实际情况，在调制解调过程中加入高 斯白噪声。 首先，按照编写的代码，输入二进制序列1、 -1、 -1 、1、 1 、1 、-1、 1，利用 matlab绘制出如4-3所示图例 12345678 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 图 4-3 输入的二进制码元 我们按照上面的框图设计出 qpsk 的调制程序（此程序基

40、于 matlab 进行操作） ，其中 i 路码元为奇数位码元，q 路码元为偶数位码元，将二者合成之后，就得到所谓 的正交相移键控（qpsk），也就是四进制绝对调相 4psk。它的调制解调按照后边附录 程序进行 qpsk 是由两路 bpsk 信一号构成，且两路信号相互正交的，即相位差相 差 90o，两路 bpsk 信号相加，即得到 qpsk 信号。下面所示图示即为 i 路和 q 路的 码元情况 11.522.533.54 -1 -0.5 0 0.5 1 i二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 11.522.533.54 -1 -0.5 0 0.5 1 q二 二 二 二 二 二 二 二 二 二

41、图 4-4 i 路和 q 路电平码 在完成 i 路和 q 路分离后，对两路信号加入正交的载波进行调制，调制情况如下 所示 00.050.10.150.20.250.30.350.4 -2 0 2 i二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 /s 二 二 00.050.10.150.20.250.30.350.4 -2 0 2 q二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 /s 二 二 图 4-5 i 路和 q 路加载波信号 在顺利完成 i 路和 q 路电平码加入载波信号后，利用 matlab 进行仿真，i 支路开始的 1、-1 是原始代码的第一和第三位；q 支路的-1、1 是原始代码中的第二

42、和 第四位码元。符合理论分析的情况。那没下面就对 i 路和 q 路码元进行叠加，就得到 了 qpsk 表达式，仿真图形如图 4-5 所示： 00.050.10.150.20.250.30.350.4 -3 -2 -1 0 1 2 3 qpsk二 二 二 二 二 二 /s 二 二 图 4-6 qpsk 信号的形成 4.3 qpsk 在高斯噪声情况下调制解调 我们已经完成了 qpsk 信号的调制过程，下面开始完成它的解调。按照流程图， 将 qpsk 信号输入到带通滤波器中，然后利用和原来载波调制相同频率、相同信号的 调制信号对 qpsk 信号进行解调，解调的 matlab 仿真示意图如下图 4-6

43、 所示 图 4-7 qpsk 的相干解调 然后相干解调中，正交路和同相路分别设置两个相关器(或匹配滤波器)，得到 i(t) 和 q(t)，经电平判决和并一串变换后即可恢复原始信息。当然，如果调制端是差分编 码的，那么解调中并串变换后还需一个差分解码。假如已调信号 分别为同相路和正交 路， 为载波频率，那么相干解调后，同相路相乘可得 （4-1） 正交路为： （4-2） 经过低通滤波后，可得： （4-3） 完成解调之后把相应的支路信号输入到滤波器中滤除不必要的噪声，以便可以恢 复出更准确的码元信息。 图 4-8 将解调信号通过滤波器 在完成通过滤波器之后，将码元再通过并串转换，得到原始的码元 1、

44、-1、- 1、1、1、1、-1、1 将其和原始码元相比，发现准确无误。然后再做出 qpsk 信号功率谱 密度 012345678 -1 -0.5 0 0.5 1 qpsk二 二 二 二 二 二 05101520253035404550 0 20 40 60 qpsk二 二 二 二 二 二 二 二 二 /hz 二 二 图 4-9 qpsk 码元恢复 4.4 qpsk 抗噪声性能仿真 对于 qpsk，可以看成是由两个相互正交且独立的 2psk 信号叠加而成。因此，利 用 2psk 误码率的分析方法，可得到 m 进制 qpsk 的误码率为： (4-4) )( 1 log3 ) 1 1 ( 0 2 2

45、 n e l l erfc l p b e 式中，eb 为每码元能量，n0为噪声单边功率谱密度。通过调整高斯白噪声 ml 信道的信噪比 snr（eb/no），可以得到如图所示的误码率图： -1-0.500.511.522.5 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 qpsk二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 二 图 4-10 qpsk 误码率分析 有图示可知，qpsk 调制解调有比较低的误码率，所以因其抗干扰性能强、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 第五章 结论与总结 经过这十几周的努力，自

46、己的此次毕设已经基本完成。回顾自己整个毕设的过程， 开始知道课题，老师提供了一部分资料，然后自己上网上搜集相关资料，认真学习， 并最终掌握了 qpsk 的基本理论以及用它来调制解调的优势。再联系自己平时所学 的 2ask、2fsk、2psk。总结发现它们之间的区别和联系。然后再重新温习 matlab 的应用和技巧。最后根据自己的见解和流程框图，编写出合适的程序，再利用 matlab 进行仿真，得到相关图像。在期间不断向老师询问，向老师积极求教，最终 在同学和老师的帮助下顺利完成。 经过学习和发现 qpsk 和自己在通信原理中的 2psk 有着许多的相似之处。 qpsk 即四进制移向键控（qua

47、ternary phase shift keying），它利用载波的四种不同相 位（即:00、01、10、11）来表示数字信息即。而 2psk 用 0 和 1 来表示。所以 qpsk 又被 称为双比特码元。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可以 用两个二进制码元的组合来表示。借助 2psk 的知识自己顺利的设计出了 qpsk 的调 制解调框图，再根据框图和 matlab 知识以及设计 2psk 的经验，最后得到了 qpsk 的程序。 在查阅资料的过程中，也认识到了 qpsk 调制解调的优势。了解到了国内外的 广泛应用和先进技术。现在我国全民进入了 3g 时代。随后的 4g

48、等等都会对调制解 调有着更高的要求。不论在调制解调速度上还是在信号质量（即:误码率）上，或是安全 性上。qpsk 都满足当前所需。同时，三网融合也在顺利进行，所以，qpsk 有着重要 的应用意义。 但由于自己的理论知识水平有限，实践知识和设计经验不足，在设计过程中遇到 了很多问题，甚至存在不少失误。恳请各位指导老师批评指正！致使我在以后的工作 和实践中加以改进和提高。 参考文献 1 曹志刚.现代通讯原理.清华大学出版社,2007.8 2 张威.matlab 基础与编程入门.西安电子科技大学出版社,2004.2 3 樊昌信.通信原理.国防工业出版社，2007.8 4 徐炳祥.通信原理.国防工业出

49、版社,2001.1 5 余智，余兆明.数字调制技术.中国多媒体视讯，2003.7 6 刘建军.浅谈 qpsk 调制技术.中国有线电视，2004.10 7 李建东.移动通信.电子科技大学出版社，2000.5 8 徐利民 等，基于 matlab 的信号与系统实验教程 清华大学出版社 2010 年 9 别志松，别红霞. 系统与通信系统仿真. 北京：北京邮电大学出版社，2010. 10 邓华.matlab 通信仿真及应用实例详解.北京：人民邮电出版社，2003 致 谢 时值盛夏五月，紧张而忙碌的毕业设计已接近了尾声。一切设计环节都在有条不 紊的进行着，中间受到了许多的挫折和困难，一度都有认为自己无法完

50、成毕设的感觉， 同学和老师的鼓励和帮助，尤其要感谢我的指导老师王玲老师。一遍又一遍、不 厌其烦地给予我耐心的指导。王老师在治学上十分严谨，中间有许多很小很细微的错 误，老师都给出了一一指正，但并没有对我过多的指责，只是让我自己多细心一点。 王老师学术上严谨，但生活中平易近人。除了对我进行学术上的指导，还对我的生活， 自己毕业以后的工作都有了深刻的分析。从王老师身上学到的不仅是知识，更多的是 做人那种宁静的心态，我想这将和学业知识一起作为今后我人生的指引。道路虽然是 曲折的，但结果是美好的。在此时此刻，看着自己近半年的努力成果，那种成功的感 觉油然而生，感觉再苦再累都值得。 再次感谢此次毕设能够

51、跟随王玲老师，在整个毕设过程中，她不仅给予我了学术 上的指导，更在毕业以后的发展方向上给出了宝贵意见和建议，特在此向您致以崇高 的敬意和衷心的感谢。 感谢班里的各位同学，在我的整个设计过程中，他们给我提供了许多指导，给与 了不少帮助，同时也给予我了许多鼓励。 感谢院里、系里的领导老师们，他们时时给我们以关怀和帮助。谢谢您们细致入 微的关怀，给我们分配了毕设专用教室，让我们能安静安心的进行设计，同时考虑到 时间问题，也延迟了宿舍熄灯时间，让我们能够更好更充足的完成毕业设计。 我还要感谢本行业的那些前辈们，在此次毕设过程中，你们提过的资料和模板起 到了巨大的作用，遇到不懂和疑惑的问题我都到网上向您

52、们求助，同时你们也都给与 了积极热情的帮助。 四年美好、充实、苦涩、留恋的大学生活即将结束，其间的成长与四年以来一直 关心我的父母、教导我的老师、以及每一位同学、朋友是分不开的，一并致谢！并祝 愿你们福体安康、诸事顺遂！ 附附录录 1 代代码码 全部代码如下： clear; n=8; bitstream=1 -1 -1 1 1 1 -1 1; figure(1) subplot(111) stem(bitstream); title(输入的二进制序列); xlabel(码元间距) ylabel(码元) fc=10; %载波频率 fs=1800; %采样频率 t=0.1; %每符号持续时间 n_

53、samples=t*fs; %每符号内的采样点数 t=0:t/n_samples:(t-t/n_samples); %串并转换 figure(2) in1=zeros(1,n/2); in2=zeros(1,n/2); for i=1:n/2 in1(i)=bitstream(2*(i-1)+1); in2(i)=bitstream(2*(i-1)+2); end subplot(211) stem(in1); title(i支路分量) xlabel(码元间距) ylabel(码元) subplot(212) stem(in2); title(q支路分量) xlabel(码元间距) ylabe

54、l(码元) carrier1=cos(2*pi*fc*t); carrier2=sin(2*pi*fc*t); n=length(bitstream)/2; x1=zeros(1,length(carrier1)*n); y1=zeros(1,length(carrier1)*n); for i=1:length(in1) x1(n_samples*(i-1)+1):(n_samples*(i-1)+n_samples)=in1(i)*carrier1; end %载波调制 figure(3) t1=0:t/n_samples:(length(x1)/n_samples)*t-t/n_samp

55、les); subplot(211) plot(t1,x1) axis(0 0.4 -3 3 ); title(i支路分量加载波信号) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; for i=1:length(in2) y1(n_samples*(i-1)+1):(n_samples*(i-1)+n_samples)=in2(i)*carrier2; end subplot(212) plot(t1,y1) axis(0 0.4 -3 3 ); title(q支路分量加载波信号) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; figure(4) z1=

56、x1+y1; subplot(111) plot(t1,z1) axis(0 0.4 -3 3 ); title(qpsk调制信号) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; k = 2; % 每个符号的比特数 ebno = 5; % 解调门限in db nsamp = 1; % 采样率 snr = ebno + 10*log10(k) - 10*log10(nsamp); z2 = awgn(z1,snr,measured); figure(5) for i=1:length(z2)/n_samples x2(n_samples*(i-1)+1):(n_samples

57、*(i-1)+n_samples)=carrier1; end x3=z2.*x2; subplot(211) plot(t1,x3) axis(0 0.4 -3 3 ); title(i支路分量相干解调信号) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; for i=1:length(z2)/n_samples y2(n_samples*(i-1)+1):(n_samples*(i-1)+n_samples)=carrier2; end y3=z2.*y2; subplot(212) plot(t1,y3) axis(0 0.4 -3 3 ); title(q支路分量相干

58、解调信号) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; %加噪信号通过滤波器 b,a=butter(3,0.1); x3=filter(b,a,x3); b,a=butter(2,0.1); y3=filter(b,a,y3); figure(6) subplot(211) plot(t1,x3); axis(0 0.2 -3 3 ); title(i支路分量相干解调信号通过滤波器) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; subplot(212) plot(t1,y3); axis(0 0.2 -3 3 ); title(q支路分量相干解调通过

59、滤波器) xlabel(时间/s) ylabel(幅值) grid on; out1=zeros(1,length(x3)/(2*n_samples); for i=0:(n/2-1) if(x3(n_samples*i+n_samples/2)0) out1(i+1)=1; else out1(i+1)=-1; end end out2=zeros(1,length(y3)/(2*n_samples); for j=0:(n/2-1) if(y3(n_samples/4+n_samples*j)+y3(n_samples*3)/4+n_samples*j)/2)0) out2(j+1)=1;

60、 else out2(j+1)=-1; end end out=zeros(1,length(bitstream); for k=1:length(bitstream)/2 out(2*(k-1)+1)=out1(k); out(2*(k-1)+2)=out2(k); end figure(7) subplot(211) stem(out); title(qpsk输出信号) ylabel(幅值) axis(0 8 -1 1); spectrum=(real(fft(z1,10*length(z1).2; s_spectrum=spectrum(1:length(spectrum)/2); su