通信原理课程设计――QPSK信号的调制解调

1、一、QPSK信号的调制解调一、题目要求利用matlab软件设计并仿真下面的无线通信系统 要求:1、输入信号为比特流形式,比特速率通常为100kbps数量级。2、载波频率自定。通常为MHz数量级。3、信道为多径信道(仿真中2径即可,信道中噪声为加性高斯白噪声。4、信噪比自行设定。5、画出图中各点波形。6、画出系统误码率与接收端信噪比SNR的关系(蒙特卡洛仿真。7、在给定信噪比的情况下,分析多径延时大小对系统性能有没有影响?画出系统误码率与多径时延大小之间的关系。二、设计思路1、利用matlab随机函数产生随机0、1的数字信号,频率为100kbps,变成极性码,把得到的数字信号分成两路进行正交调制

2、。2、载波频率选择为1Mhz,进行调制,即每个码元由10个正弦波调制,每个码元选取100个点表示,即抽样频率为10Mhz。3、相乘调制后得到的两路信号相加得到的信号,通过天线发送出去。4、在无线信道中会有高斯白噪声和信号的多径(仿真中2径时延产生影响。5、接收端接收到信号后,进行带通滤波,采用巴特沃斯滤波器,将带外噪声滤掉。6、对信号进行解调,分别乘以cos和sin两路本地载波,得到的结果用低通滤波器滤波,得到解调的信号。7、对解调得到的信号判决,大于零为+1,小于零为-1,传给信宿。8、对比判决后的信号和原始极性码,求出误码率。9、改变在无线信道中加入的高斯白噪声和信号的信噪比,从-19dB

3、到10Db,分别对应的误码率,画出曲线。10、改变多径(二径时延,从一个dt到20dt,分别对应的误码率,画出曲线。三、模块设计1、发送端产生1000个随机0、1数字信号,并按照奇偶分成两路,a 点波形% 朱尤祥 09通信三班 090610131 %f=100000,信号频率100kbps;fc=1000000 ;载频1Mhzclear allnum=1000 ;%取num个抽样点n=100 ;%每个间隔取n个点,来恢复波形和延时f=100000 ;fc=1000000 ;dt=1/f/n ;%时间间隔即为每个码元宽度除以nt=0 :dt (1/f*num-dt ;%总码元时间N=length

4、(t ;%长度t1=0 :dt (1/f*num/2-dt ;%串并转换,时间减半m=1 ;%延时t2=0 :dt (1/f*num/2+(m-1*dt ;%串并之后,延时mfor recycle=1 :10data=randint(1,num,2 ;%num个抽样点datanrz=data.*2-1 ;%变成极性码%串并转换,将奇偶位分开idata=datanrz(1:2(num-1;%奇qdata=datanrz(2:2:num;%偶ich=zeros(1,num*n/2; %初始化波形信号for i=1:num/2ich(i-1*n+1:i*n=idata(i;endfigure(1su

5、bplot(121plot(t1,ich;axis(0,1/f*num/2,-1.5,1.5;title(数字信源的一路信号,奇数;for ii=1:N/2a(ii=cos(2*pi*fc*t(ii;endidata1=ich.*a; %奇数位的抽样值与cos函数相乘得到其中的一路信号qch=zeros(1,num*n/2; for j=1:num/2qch(j-1*n+1:j*n=qdata(j; endsubplot(122plot(t1,qch;axis(0,1/f*num/2,-1.5,1.5;title(数字信源的另一路信号,偶数; for jj=1:N/2b(jj=sin(2*pi

6、*fc*t(jj ; endqdata1=qch.*b ;%偶数位的抽样值与sin 函数相乘得到其中的另一路信号1 012345x 10-3数字信源的一路信号,奇数012345x 10-3数字信源的另一路信号,偶数2、 载波频率为1Mhz ,为b 点的波形(放大后figure(2carrier=cos(2*pi*fc*t1 ;plot(t1,carrier ;title(fc=1Mhz 的载波 ;2fc=1Mhz的载波 x 10-43、将两路信号相加,得到发送端发送的信号,即c点波形(放大后 s=idata1+qdata1 ;%将奇偶相加figure(3plot(t1,s,title(调制信号

7、,即是两路合并发送的信号3调制信号,即是两路合并发送的信号 x 10-44、在信道中加入了高斯白噪声和由于二径时延信号的合成,直射波的幅度取0.7,反射波的幅度取0.3。% 信道的二径与噪声之后接收到得信号 x1 %a1=0.7 ;%直射波的衰减a2=0.3 ;%反射波的衰减%时延m*dts1=a1*s zeros(1,m ;s2=a2*zeros(1,m s ;x=s1+s2 ;%二径引起的变化x1=awgn(x,10%叠加高斯白噪声,信噪比SNR为10dBfigure(4plot(t2,x1 ;title(在多径和高斯信道下的接收波形4在多径和高斯信道下的接收波形 00.51 1.52 2

8、.53 3.54 4.55x 10-35、用巴特沃斯带通滤波器对接收端得到的信号进行滤波,滤掉带外噪声。% 接收端的带通滤波器 x2 %w1=2*dt*(fc-f ;w2=2*dt*(fc+f ;c,d=butter(4,w1,w2,bandpass ;%4阶butterworth滤波器x2=filter(c,d,x1 ;figure(5plot(t2,x2 ;title(信号通过带通滤波器 ;5信号通过带通滤波器 00.51 1.52 2.53 3.54 4.55x 10-36、解调信号并低通滤波% 信号的解调 %w=2*dt*f ;p,q=butter(4,w,low ;%4阶butter

9、worth 低通滤波器%x3=cos(2*pi*fc*t2.*x2 ;%乘以载波x4=filter(p,q,x3 ;figure(6subplot(121plot(t2,x4 ;axis(0,1/f*num/2,-1,1 ;title(QPSK 解调并经过滤波得到的一路信号 %x5=sin(2*pi*fc*t2.*x2 ;%乘以与之前正交的载波,解调另一半码元串x6=filter(p,q,x5 ;subplot(122plot(t2,x6 ;axis(0,1/f*num/2,-1,1 ;title(QPSK 解调并经过滤波得到的另一路信号6 x 10-3QPSK 解调并经过滤波得到的一路信号x

10、 10-3QPSK 解调并经过滤波得到的另一路信号% 系统的误码率 %decoder_i=zeros(1,(num/2;%初始化奇decoder_q=zeros(1,(num/2;%初始化偶for g=1:num/2decoder_i(g=x4(n+1+(g-1*n;%对奇数列采样endfor h=1:num/2decoder_q(h=x6(n+1+(h-1*n;%对偶数列采样end%采样后进行并串转换decoder=zeros(1,num;decoder(1:2(num-1=decoder_i;decoder(2:2:num=decoder_q;%把抽样得到的decoder 转化为极性码fo

11、r ij=1:numif(decoder(ij>0elsedecoder(ij=-1;endend%比较decoder和datanrz,求误码率correct_code=0;%正确接收的码元for ij=1:numif(decoder(ij=datanrz(ijcorrect_code=correct_code+1;endendmistake_code=num-correct_code;%误码error_rate(recycle=mistake_code/num;%误码率endmiscode=mean(error_rate;通过每次仿真1000个码元,循环10次,共10000个码元,取平

12、均值,得到miscode为4。210-7、改变信道中信号与高斯白噪声的信噪比,从-19dB到10dB,分别对应着不用的误码率,画出曲线。% 系统的误码率与接收端信噪比SNR的关系 %SNR=-20;%初值-19dBerrorrate=zeros(1,30;%初始化对应的误码率for times=1:30SNR=SNR+1;x1=awgn(x,SNR%叠加高斯白噪声,信噪比SNRc,d=butter(4,w1,w2,bandpass;%4阶butterworth滤波器x2=filter(c,d,x1;x3=cos(2*pi*fc*t2.*x2;%乘以载波x4=filter(p,q,x3 ;x5=

13、sin(2*pi*fc*t2.*x2 ;%乘以与之前正交的载波,解调另一半码元串x6=filter(p,q,x5 ;decoder_i=zeros(1,(num/2;%初始化奇decoder_q=zeros(1,(num/2;%初始化偶for g=1:num/2decoder_i(g=x4(n+1+(g-1*n;endfor h=1:num/2decoder_q(h=x6(n+1+(h-1*n;end%抽样后进行并串转换decoder=zeros(1,num;decoder(1:2(num-1=decoder_i;decoder(2:2:num=decoder_q;%把抽样得到的decoder

14、转化为极性码,与原始的信号进行比较,求误码率for ij=1:numif(decoder(ij>0elsedecoder(ij=-1;endend%转换为极性码correct_code=0;%正确接收的码元for ij=1:numif(decoder(ij=datanrz(ijcorrect_code=correct_code+1;endendmistake_code=num-correct_code;%误码error_rate=mistake_code/num;%误码率errorrate(times=error_rate;endfigure(7plot(-19:10,errorrate

15、;title(系统的误码率与接收端信噪比SNR 的关系; xlabel(接收端信噪比SNR/dB ;ylabel(系统的误码率 ;7系统的误码率与接收端信噪比SNR 的关系 接收端信噪比SNR/dB 系统的误码率从图中可以直观的看出随着在无线信道中加入的高斯白噪声的大小(通过改变awgn 函数中的信噪比来实现,误码率也在改变;总体趋势是,接收端信噪比越高,解调得到的信号的误码率就越低,反之,接收端信噪比越低,误码率就会越高。这个结果也符合正常规律。8、 改变由二径的时延差,从单位dt 到20dt ,分别对应误码率,画出曲线。% 系统误码率与多径时延大小之间的关系 %延时m*dtm=0 ;for

16、 times=1 :20m=m+1 ;t3=0 :dt (1/f*num/2+(m-1*dt ;s1=a1*s zeros(1,m ;s2=a2*zeros(1,m s ;x=s1+s2 ;%二径引起的变化x1=awgn(x,10%叠加高斯白噪声,信噪比SNR为10dBc,d=butter(4,w1,w2,bandpass ;%4阶butterworth滤波器x2=filter(c,d,x1 ;x3=cos(2*pi*fc*t3.*x2 ;%乘以载波x4=filter(p,q,x3 ;x5=sin(2*pi*fc*t3.*x2 ;%乘以与之前正交的载波,解调另一半码元串x6=filter(p,

17、q,x5 ;decoder_i=zeros(1,(num/2;%初始化奇decoder_q=zeros(1,(num/2;%初始化偶for g=1:num/2decoder_i(g=x4(n+(g-1*n;endfor h=1:num/2decoder_q(h=x6(n+(h-1*n;end%抽样后进行并串转换decoder=zeros(1,num;decoder(1:2(num-1=decoder_i;decoder(2:2:num=decoder_q;%把抽样得到的decoder转化为极性码,与原始的信号进行比较,求误码率for ij=1:numif(decoder(ij>0decoder(ij=1;elsedecoder(ij=-1;endend%转换为极性码correct_code=0;%正确接收的码元for ij=1:numif(decoder(ij=datanrz(ijcorrect_code=correct_code+1;endendmistake_code=num-correct_code;%误码error_rate=mistake_code/num;%误码率errorrate(times=error_rate;endfigure(8plot(1:20,errorrate(1:20;title(系统误码率与多径时延大小之间的关系;