SIMULINK的QPSK传输系统仿真

1、一设计内容用 matlab 的 .m 文件或 simulink 设计一个 QPSK调制解调传输系统。 包括 01 码的产生， NRZ 编码，串并变换， QPSK调制解调，高斯信道，低通滤波器，判决器，并串变换。二 QPSK系统描述QPSK 信号的产生与得到可以分为调制和解调两个部分。QPSK 信号的产生方法有两种：第一种是用相乘电路，第二种是选择法。这里我们采用第一种方法产生 QPSK 信号，输入的基带信号被“串 / 并变换”电路变成两路码元 a 和 b，再分别和正交载波相乘。 a(0)、a(1)和 b(0)、b(1)码元分别表示二进制“0”、“ 1”，这两路信号在相加电路中相加后得到输出矢量

2、s(t)。QPSK 的解调原理， 由于 QPSK 信号可以看作是两个正交2PSK 信号的叠加， 所以用两路正交的相干载波去解调，可以很容易地分离这两路正交的2PSK信号。相干解调后的并行码元a 和 b，经过并 / 串变换后，成为串行数据输出。QPSK 的基本传输模型如下图所示：码发接抽反相 d(t)送收 y(t)dn 型 an信道 C(w)样 an码变乘滤滤判变器波波换决换器n(t)器(t)图 1 QPSK信号传输模型s三系统分析与设计1、 QPSK调制原理在 QPSK调制中， QPSK信号可以看作两个载波正交的 2PSK调制器构成。串/ 并转变器将输入的二进制序列分为速率减半的两个双极性序列

3、，然后分别对sin( t) 和 cos(ct) 调制，相加后得到QPSK 调制信号。cQPSK同相支路和正交支路可分别采用相干解调方式解调，得到I(t)和 Q(t)。经抽样判决和并 / 串转换器，将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据。QPSK调制框图如图2 所示。I(t)相乘电路cos( ct相干载串 / 并)A(t)波产生S(t)相加电路变 换 /2 相移-sin(ctQ(t)相乘电)路图 2 QPSK调制框图2、 QPSK解调原理在 QPSK 解调中，正交支路和同相支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 / 串变换后即可恢复原始信息。相乘

4、cos(cts(t)/2-sin(ct)相乘低通抽判I(t)载波提取定时并/A(t)提取串Q(t)低通判决图 3 QPSK相干解调框图从发射机发射的已调信号经过传输媒介传播到接收端，接收机接收到的已调信号为:SQPSK(t)=I(t)cos(ct)+Q(t)sin(ct)I(t) 、Q(t)分别为同相和正交支路，c 为载波频率，那么相干解调后，同相支路相乘可得：Ii(t)=SQPSK(t) cos(ct )=I(t) cos(ct)+Q(t) sin(ct) cos(ct )=I(t) cos2(ct )+=正交支路相乘可得：Q (t)=S (t)sin(ct)qQPSK=I(t) cos(c

5、t)+Q(t) sin(ct) sin(ct )=I(t) sin(ct )* cos(ct )+ Q(t) sin2(ct )=经低通滤波器可得：Ii(t)=Qq (t)=四各功能模块主要界面1、 信源的产生在搭建QPSK调制解调系统中直接使用贝努力信号发生器产生01 比特序列，每两比特代表一个符号。伯努利随机生成二进制Generator模块使用伯努利分布的二进制数字。产生参数为p 的伯努利分布。伯努利分布均值为1 p，方差为p(1 P)。一个零概率参数指定p，可以是任何0 和1 之间的实数。图 4BernoulliBinaryGenerator图 5 Bernoulli Binary Ge

6、nerator模块参数设置2、 串/并转换器图 6 串并转换器此模块组是实现将一路串信号按照奇数位输出，按照偶数位输出另一路信号，即所谓的串 / 并转换器。图 7 Buffer 模块参数设置图 8 Unipolar to Bipolar Converter模块参数设置图 9 Multiport Selector模块参数设置3、 正弦相干载波发生器图 10 正弦相干载波发生器图11 Sine Wave模块参数设置4、QPSK调制部分图 12 Simulink QPSK调制部分5、 AWGN信道部分图 13 Simulink AWGN 信道部分图 14 AWGN 模块参数设置6、 QPSK解调部分

7、图 15 QPSK解调部分解调部分参数设置如下：图 16 Digital Filter Design模块参数设置图 17PulseGenerator参数设置图 18 Sample and Hold 模块参数设置图 19 Switch 参数设置7、 QPSK传输系统总图图 20Simulink 总连线图五 Simulink 仿真结果图1、Bernoulli Binary Generator 信源发送的波形图图 20 输入 A(t) 数字信号序列2、对于基带数字信号有串并电路分别为AI(t),AQ(t) 两个并行序列图 22 A(t)经过串并转换、双极性变换的序列AI(t),A Q(t)3、 相干

8、载波的波形图 230 相位的正弦载波信号sin(ct )，相位正弦载波信号-cos(ct )4、经过双极性转换的一路信号与相位为0 的正弦载波相乘，另一路与相位为的正弦载波相乘，相乘后的波形如图。图 24AI(t)经载波相干后的信号,A Q(t)经载波相干后的信号5、调制后的波形图 25 A(t)经调制后的 QPSK信号 AQPSK(t)6、QPSK 信号加两路正弦载波进行相干解调，解调后的信号AI(t) ， AQ(t) 的波形图 260 相位载波相干后信号AI(t) ，相位载波相干后信号AQ(t)7、两路双极性信号AI(t)、AQ(t)通过低通滤波器滤除噪声图 27 双极性 AI (t) 、

9、 AQ(t)滤除噪声后波形8、 整形后 AI(t)、AQ(t)的两路波形图 28 双极性 AI (t) 、AQ(t)整形后波形9、 利用 sign 函数进行归一化调整幅值图 29 双极性 AI(t) 、 AQ(t) 归一化幅值后波形10、通过 switch 元件将两路信号判断出是否为信号源发出的波形图 30 AI (t) 、 AQ(t) 中选取的波形图11、通过 sum 将信号的两路信号，转换成一路二进制双极性信号，即此时的信号为 QPSK 信号解调后的信号。图 31 双极性信号的解调信号12、转换成一路二进制单极性信号，即为QPSK信号解调后AQPSK(t)图 32解调信号AQPSK(t)1

10、3、QPSK发送信号与接收解调信号比较图 33 发送信号 A(t)与解调后信号 AQPSK(t)14、调制后的信号 A(t)的功率谱图 34A(t) 信号功率谱15、解调后的信号功率谱图 35解调后的信号AQPSK(t) 功率谱16、滤波器频谱图 36 低通滤波器频谱17、系统差错率计算模块图 37 系统差错率显示器18、QPSK信号星座图+图 38QPSK信号星座图六总结此课程设计让我深刻的理解到数字信号 QPSK 的调制以及解调过程，熟悉了 Matlab 编程以及 Simulink 仿真的实际应用， 对于之前一直模糊的 Matlab 软件的使用有改善。利用 Matlab 中 Simulink 中的 Library Browser 提供的元器件来构造图形实现 QPSK的系统设计，并输出误码率，信道中的噪声为高斯白噪声。系统设计及仿真的内容是 QPSK传输系统设计，对 QPSK的调制部分以及解调部分的原理图有了很深刻的印象， 弄清楚了 QPSK的工作原理，和二进制的数字调制相比，多进制数字调制的频谱利用率更高。本次系统