基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计

毕业设计论文毕业设计论文 --结论经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了《QPSK调制与解调的软件实现》的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对MATLAB与SIMULINK等相关软件很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，老师提供了一部分资料,然后自己上网上搜集相关资料,在查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了现代通信技术的神奇与魅力。通信事业日新月异，通信系统的设计也会越来越复杂，通信过程通过计算机的仿真可以大大的降低实验成本，本文通过SIMULINK对QPSK通信系统的发射和接收过程的具体实现进行了模拟仿真，对于理解QPSK系统的性能并在系统上作进一步的设计，提供了极大的便利。通过利用MATLAB对QPSK进行模拟，可以更好的了解QPSK系统的工作原理。致谢论文得以顺利完成，要感谢的人实在太多了。首先要衷心地感谢我的指导老师张雅彬老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对论文的思路感到迷茫时，您为我理清思路，指导我往一条比较清晰的思路上进行修改。在论文的不断修改中，我也努力做到及时积极地跟张老师交流，因为我觉得这样可以使得我的论文更加完善。在这里还要深深的对您说上一句感谢，师恩伟大，无以回报。然后还要感谢所有在大学期间传授我知识的老师，每一位老师的悉心教导都是我完成这篇论文的基础。还要感谢的是我的父母和朋友，我永远都不会忘记你们的良苦用心和一如既往的支持与鼓励。四年来，快乐的事情因为有你们的分享而更快乐，失意的日子因为有你们的关怀能忘却伤痛，坚强前行。无论我成功与否，你们总以鼓励的言语告诉我很棒，谢谢你们，我会继续努力。最后还要感谢答辩老师能够在百忙之中为我们答辩，衷心地感谢为评阅本论文而付出的宝贵时间和辛勤劳动。

参考文献樊昌信曹丽娜编著。通信原理。国防工业出版社。2009年1月张志涌杨祖樱编著。MATLAB教程。北京航空航天大学出版社。2006年9月张肃文编著。高频电子线路。高等教育出版社。2008年2月周建兴等编著。MATLAB从入门到精通。人民邮电出版社。2008年1月王正林等编著。MATLAB/simulink与控制系统仿真。电子工业出版社。2008年7月曹志刚钱亚生编著。现代通信原理。清华大学出版社。2008年03月张辉曹丽娜编著。现代通信原理与技术。西安电子科技大学出版社。2008年07月刘颖编著。数字通信原理与技术。北京邮电大学出版社。1999年10月黄智伟编著。调制解调器电路设计。西安电子科技大学出版社。2009年04月啜钢等编著。移动通信原理与系统。北京邮电大学出版社。2005年09月王华奎等编著。移动通信原理与技术。清华大学出版社。2009年01月蒋青于秀兰编著。通信原理学习指导。人民邮电出版社。2007年05月达新宇等编著。通信原理实验与课程设计。北京邮电大学出版社。2009年12月李环任波华宇宁编著。通信系统仿真设计与应用。电子工业出版社。2009年03月杨旭峰史焕卿编著。通信原理。哈尔滨工业大学出版社。2010年08月附录1通信技术从模拟信号通信发展拥有先进的QPSK调制技术的数字信号通信。欧拉关系是用来帮助的正弦和余弦信号的乘法分析。SPICE仿真是用来说明一个QPSK调制的1MHz的正弦波。相量图显示了一个同步本地振荡的影响。数字化处理是用来消除相位和频率误差。在电子产品的初期，随着科技发生翻天覆地的变化，本地和全球通信的地域界限开始削弱，使这个世界变得更小，因此能够更容易的获得知识和信息共享。贝尔和马可尼的开拓性工作促成了信息时代的今天，铺平了未来通信的发展道路的基石。传统意义上来说，本地通信是用通过电线，作为确保可靠的信息传输成本效益的方法。远程通信则通过无线电波来达到传送信息的需要。即使这是从硬件的角度来说是方便的。无线电波传输信息往往是高功率发射机，为了克服依赖天气的条件，大型建筑物，以及从其他来源的电磁干扰。现在拥有的各种各样调制技术在成本效益和接收信号的质量上有不同的解决方案，但最近大多数仍然是模拟调制。频率调制和相位调制提出了一定的对噪音的免疫力，而幅度调制比解调简单。然而，最近低成本微控制器的出现以及国内移动电话和卫星通信的引进，使得数字调制得到了很好的推行和普及。随着随着数字调制技术本身带来的全部优势，传统的微处理器电路的优势已经超过了模拟电路。任何通信链路中不足之处，均可利用软件消除。现在可以加密信息，误差修正，可确保对接收到的数据更加有信心，对DSP的使用可以减少有限的带宽去分配给每个服务。与传统的模拟系统相比，数字调制具有可以使用振幅，频率或相位调制的不同调制方式的优势。由于频率和相位调制技术可克服更多的噪声免疫力，所以它们是大多数服务的首选方案，并引起当今激烈讨论。QPSK调制的载波经历了四个阶段的变化（4符号），并且每个符号代表两位二进制数据。尽管这也许看起来根本微不足道，但此调制方案的设定，使一个载波传输2比特信息而不是1比特信息，从而有效地增加了载波一倍的带宽。从而提高了传输速率。世界移动通信正迎来新的飞跃。宽带化、智能化、个性化、媒体化、多功能化、环保化是世界移动通信发展的新趋势。移动通信将在经济发展和社会进步中发挥更重要的作用。15日至18日在这里举行的世界移动通信大会把移动宽带作为下一次信息产业革命的突破口。尽管3G技术普及的时间不长，但世界移动通信界已经把目光投向了包括“长期演进（LTE）”技术在内的4G技术，并认为该领域技术的突破和推广将大大推动全球经济发展。作为功能强大的下一代无线通信技术，LTE的通信容量甚至超过当前一些有线网络，其下载峰值速率可达每秒100兆比特，上传峰值速率也可达每秒50兆比特。在大会会刊上，多名业界分析师都将LTE技术列为今年大会的焦点。而在15日开幕当天，全球移动通信协会专门宣布，中国电信、日本凯迪（KDDI）通信公司和美国韦里孙通信公司因为“致力推动ＬＴＥ的商业化服务”而成为协会的新会员。会议期间，中国华为公司还推出了世界首款“三模式LTE调制解调器”，这种面向4G时代的设备还可以兼容3G和2G标准的需求。智能化是世界移动通信发展的又一大趋势。具有电脑功能的智能手机正在成为移动通信的主流。据预测，到2013年，全世界手机上网用户数量将达17.8亿，超过使用电脑上网的用户数量，同时智能手机和其他能上网的手机数量将达到18.2亿部。沃达丰集团首席执行官维托里奥·科劳在大会主旨报告中说，2009年一年该公司网络中的智能设备增加了40%。个性化是本次大会讨论的另一热点问题。与会专家认为，今后的手机将不会“千机一面”，而是因每个用户的需要而有所不同，特别是物与物之间互联的物联网时代到来后，每件物品的需求将更加个性化。设计生产富有个性化的手机产品是今后的一个重要竞争领域。16日关于移动宽带的大会主论坛达成一致意见认为，手机应用将取代手机技术成为移动通信领域的主角，开发手机新用途将是未来竞争的焦点，其中媒体功能将是未来手机的主要功能之一。据思科公司预测，到2013年，全球移动通信数据量中的64%是视频信息。手机成为用户数量最多的一种媒体后，它除了具有互联网的海量、实时和互动等特点外，还具有随时、随地、无所不在的特点，其影响力将可能超过互联网。根据大会18日举行的移动通信广告论坛提供的资料，如果广告市场都达到饱和，移动通信的广告市场规模将是互联网的10倍。与会专家还预测，未来的手机功能将越来越多。它既可以是通信工具，也可以充当电子钥匙、电子钱包，还可以是指尖上的教室、银行、电视、影院、医院，甚至可以远程指挥家中的洗衣机和微波炉。绿色之风吹进世界移动通信领域是本次大会的显著特点。不仅主办方呼吁各运营商和手机及相关设备生产商节能减排，一些企业还推出了一些绿色产品。获得本次大会“绿色移动奖”的印度VLN公司展出了太阳能移动基站系统。这种基站只要晒上8个小时太阳就可以充满电，然后可以连续使用3天，信号可覆盖半径2公里内区域。附录2ThemovefromanalogcommunicationtodigitalhasadvancedtheuseofQPSK.Eulerrelationisusedtoassistanalysisofmultiplicationofsineandcosinesignals.ASPICEsimulationisusedtoillustrateQPSKmodulationofa1MHzsinewave.Apharosdiagramshowstheimpactofpoorsynchronizationwiththelocaloscillator.Digitalprocessingisusedtoremovephaseandfrequencyerrors.Sincetheearlydaysofelectronics,asadvancesintechnologyweretakinplace,theboundariesofbothlocalandglobalcommunicationbeganeroding,resultinginaworldthatissmallerandhencemoreeasilyaccessibleforthesharingofknowledgeandinformation.ThepioneeringworkbyBellandMarconiformedthecornerstoneoftheinformationagethatexiststodayandpavedthewayforthefutureoftelecommunications.Traditionally,localcommunicationwasdoneoverwires,asthispresentedacost-effectivewayofensuringareliabletransferofinformation.Forlongdistancecommunications,transmissionofinformationoverradiowaveswasneeded.Althoughthiswasconvenientfromahardwarestandpoint,radiowavestransmissionraiseddoubtsoverthecorruptionoftheinformationandwasoftendependentonhigh-powertransmitterstoovercomeweatherconditions,largebuildings,andinterferencefromothersourcesofelectromagnetics.Thevariousmodulationtechniquesoffereddifferentsolutionsintermsofcost-effectivenessandqualityofreceivedsignalsbutuntilrecentlywerestlargelyanalog.Frequencymodulationandphasemodulationpresentedacertainimmunitytonoise,whereasamplitudemodulationwassimplertodemodulate.However,morerecentlywiththeadventoflow-costmicrocontrollersandtheintroductionofdomesticmobiletelephonesandsatellitecommunications,digitalmodulationhasgainedinpopularity.Withdigitalmodulationtechniquescomealltheadvantagesthattraditionalmicroprocessorcircuitshaveovertheiranalogcounterparts.Anyshortfallsinthecommunicationslinkcanbeeradicatedusingsoftware.Informationcannowbeencrypted,errorcorrectioncanensuremoreconfidenceinreceiveddata,andtheuseofDSPcanreducethelimitedbandwidthallocatedtoeachservice.Aswithtraditionalanalogsystems,digitalmodulationcanuseamplitudefrequency,orphasemodulationwithdifferentadvantages.Asfrequencyandphasemodulationtechniquesoffermoreimmunitytonoise,theyarethepreferredschemeforthemajorityofservicesinusetodayandwillbediscussedindetailbelow.WithQPSK,thecarrierundergoesfourchangesinphase(foursymbols)andcanthusrepresent2binarybitsofdatapersymbol.Althoughthismayseeminsignificantinitially,amodulationschemehasnowbeensupposedthatenablesacarriertotransmit2bitsofinformationinsteadof1,thuseffectivelydoublingthebandwidthofthecarriertoincreasethetransmissionrate.Themobilecommunicationsarewelcomedanewleap.Broadband,intelligent,individuation,andmoremedia-orientedworldfunction,environmentalprotectionisthenewtrendofdevelopmentofmobilecommunication.Mobilecommunicationsineconomicdevelopmentandsocialprogressplaysamoreimportantrole.to18hereattheworld'smobilecommunicationmeetingthemobilebroadbandinformationasthenextindustrialrevolutionbreakthrough.Although3Gtechnologypopularizationoftimeisnotlong,butthemobilesystemshavefocusedonlong-termevolution(including"technology"),LTE,andthatthe"technologyfieldtechnicalbreakthroughsandpromotionwillgreatlypromotetheglobaleconomydevelopment.Asapowerfulnext-generationwirelesscommunicationtechnology,thecommunicationcapacitythanLTEcablenetworkanditspresentsomedownloadspeedcanreachpeakper100MBPS,uploadpeakrateof50canperMBPS.Inthemeeting,theindustryjournalanalystswillLTEtechnologyasthefocusofthisyear'scongress.Butinthe15thday,globalmobilecommunicationassociation,Chinatelecom,specialannouncedHeidi(Japan)andAmericaKDDIinsunWeitopromotecommunicationscompanybecause"service"andcommercializationofLTEbecomeassociationnewmembers.Duringthemeeting,theChinesehuaweialsolaunchedaworldfirst"threemodesLTEmodems",the"eraofequipmentfor3Gand2gbcancompatiblestandardrequirement.Theworldofartificialintelligenceisthedevelopmentofmobilecommunicationandatrend.Computerisbecomingthefunctionofsmartphonesmobilecommunication.Accordingtotheforecast,2013,mobilephonenumberofInternetusersaroundtheworldwillusecomputers,17.8billionovertheInternetusers,whilesmartphoneandotherInternetphonenumberwillbereached1.82billion.VodafonegroupCEOvictorious'Seccolaborinthesubject,thereportsays,2009inayearthecompanynetwork,intelligentdevicesincreasedby40%.Theconferenceisthepersonalizeddiscussanotherhotissue.Theexpertthinks,futurephoneswillnot"thousandsofmachinesforeachside",buttheuser'sneedsanddifferent,especiallywiththeinterconnectionbetweennetworkera,eachitemneedsmoreindividuation.Designandproductionoftheproductisrichpersonalizedmobilephoneinanimportantcompetition.ontheBBSofmobilebroadbandcongressagreedthatmobilephonetechnologyapplicationwillreplacetheprotagonistbecomesmobilephones,developmentareaofnewUSESwillbethefocusoffuturecompetition,mediafunctionisoneofthemainfunctionsofthemobilephone.Accordingtotheforecast,cisco2013,globalmobiledataquantityofvideoinformationis64%.Asthenumberofusersofmobilephoneatamedia,ithasthemass,exceptthereal-timeandinteractivefeatures,ithas,atanytime,anywhere,omnipresentcharacteristics,itsinfluenceovertheIntern