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QPSK实验报告

基于Simulink 的卫星链路仿真实验报告

1 实验原理

（1）二进制相移键控

对于二进制相移键控BPSK 来说，就是二进制的数字信号0和1分别用载波的0和π来表示。其表达由如下公式给出：

()[()]cos BPSK n s c n

S t a g t nT w t =-∑

式中，n a 为二进制数字，

n a +?=?

-?-

1概率为P 概率为

四项相移键控QPSK 是MPSK 的一种特殊情况。它是利用载波四个不同的相位来表征数字信息的调制方式。QPSK 信号可以表示为：

()[()]cos()QPSK s c n n

S t g t nT w t ?=-+∑

式中，c w 是载波的角频率，n ?是第K 个码元的载波相位取值，s T 是一个发送码元的持续时间，它将取四种相位之一，()s g t nT -是发送码元的波形函数。n ?是可以取区间（0,2π）任何离散值的随机变量，可以的个数由调制方式的禁止来决定。在QPSK 调制系统中，

发送端可取的相位值为4个。

将上式展开，得到

()[()cos ]cos [()sin ]sin QPSK s n c s n c n

S t g t nT w t g t nT w t ??=---∑∑

令cos ,sin n n n n X Y ??==，则两者的取值是随机的离散值，和选定的相位有关，在星座图的映射中对应同相和正交分量，反映其在映射图中的矢量位置。对应四种相位的选择，存在2

体系和4

体系。前者对应30,,,2

n π

π=四个离散值，后者对应

357,,,4

n π

=四个离散值。

（2）QPSK 信号的产生

四进制数字相位调制信号矢量图如下所示，载波相位有30,,,22

n ππ

π=，它们分别

代表信息11、01、00和10。

QPSK的调制框图如下：

图中，串并变换器将输入的二进制序列分为速率减半的两个并行的双极性序列a和b，然后分别对coswct和sinwct进行调制，相加后即可得到QPSK信号。

（3）加性高斯白噪声

信号在信道传输过程中，会受到噪声干扰。加性高斯白噪声是最常见的一种白噪声。表现为信号围绕平均值的一种波动过程。A WGN的均值为0，方差是噪声功率的大小。（4）QPSK的解调

由于QPSK信号可以看做两个载波正交2PSK信号的合成。因此对QPSK信号的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，解调原理如下图所示。同相支路和正交支路分别采用相干解调方式解调，得到I（t）和Q（t），经抽样判决和串并变换器，将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据。

假如已调信号为()()cos ()sin Q P SK c c S t I t w t Q t w t =+，相干解调后，同相路相乘可得

()()cos [()cos ()sin ]cos ()cos ()sin ()sin 2()cos 2()2

Q PSK c c c c c c c c I t S t w t I t w t Q t w t w t

I t w t Q t w t Q t w t

I t w t

I t ==+=+=

正交路为

()()sin [()cos ()sin ]sin ()cos sin ()sin ()sin 2()cos 2()2

q Q PSK c c c c c c c c c Q t S t w t I t w t Q t w t w t

I t w t w t Q t w t Q t w t

I t w t

Q t ==+=+=

经过低通滤波器后，可得

()()2

t q I t I t Q t Q t ?

=???

?=??

2 实验方案

（1）实验流程

1、用随机信号发生器产生信号，对信号进行采样，采样率为1000，使用二进制转换转

换为格雷码；

2、对信号进行QPSK 调制，并经过高斯白噪信道给信号加噪声；

3、解调接收到的QPSK 信号，并用整数转换器转换为整数信号；

4、观察眼图、星座图、散点图以及误码率的变化。

（2）模型框图

利用Simulink搭建出的模型框图如下：

（3）主要参数设置

随机信号发生器的采样时间为0.001秒，数转换器的设置为2比特，高斯白噪声的噪声值为12dB，另外，QPSK的调制和解调器的设置见下图：

3实验结果

此处黏贴Simulink仿真结果，比如星座图、散点图、眼图以及误码率随信噪比变化曲线图

当信噪比为12dB时，眼图如下：

散点图如下：

星座图如下：

误码率随信噪比变化的图形显示如下：

上图所示X轴为信道信噪比，Y轴为误码率。每运行一次程序，就需要传输和接收固定数量的比特，然后用错误比特数除以总传输比特数。代码如下：

clc;clearall;close all;

error=0;i=0;

forsnr=-10:0.1:12

i=i+1;

sim('QPSK.mdl');

error(i)=ErrorV ec(1,1);

end

snr=-10:0.1:12;

plot(snr,error);

4分析总结

由上图所示可以看出，信噪比越高则误码率越小，当信噪比在12dB附近时，误码率约为零。QPSK调制解调有比较低的误码率，所以具有抗干扰性能强、误码性能好、频带利用率高等优点，并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、移动通信以及有线电视系统之中。

QPSK调制与解调原理 (2)

QPSK 调制: 四相相移调制就是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,就是四进制移相键控。QPSK 就是在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°,调制器输入的数据就是二进制数字序列,为了能与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。每一个双比特码元就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,这些信息比特就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π/4 QPSK 信号来分析,由相位图可以瞧出: 当输入的数字信息为“11”码元时,输出已调载波 ? ?? ? ? +4ππ2cos c t f A (2-1) 当输入的数字信息为“01”码元时,输出已调载波 ? ?? ? ? +43ππ2cos c t f A (2-2) 当输入的数字信息为“00”码元时,输出已调载波

? ?? ? ? +45ππ2cos c t f A (2-3) 当输入的数字信息为“10”码元时,输出已调载波 ? ?? ? ? +47ππ2cos c t f A (2-4) QPSK 调制框图如下: 图2-2 QPSK 调制框图其中串并转换模块就是将码元序列进行I/Q 分离,转换规则可以设定为奇数位为I,偶数位为Q 。例:1011001001:I 路:11010;Q 路:01001 电平转换模块就是将1转换成幅度为A 的电平,0转换成幅度为-A 的电平。如此,输入00则)4 5 2cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK c c c , 输入11,则)4 2cos(2)2sin()2cos(π πππ+= -=t f A t f A t f A QPSK c c c ,等等。

QPSK调制解调完整程序(配有自己的注释)

QPSK调制解调完整程序（配有注释） clc; clear all; %假定接收端已经实现载波同步，位同步（盲信号解调重点要解决的问题：载波同步（costas环（未见到相关代码）），位同步（Gardner算法（未见相关代码）），帧同步） % carrier frequency for modulation and demodulation fc=5e6; %QPSK transmitter data=5000 ; %码数率为5MHZ %原码个数 rand_data=randn(1,5000); for i=1:data if rand_data(i)>=0.5 rand_data(i)=1; else rand_data(i)=0; end end %seriel to parallel %同时单极性码转为双极性码 for i=1:data if rem(i,2)==1 if rand_data(i)==1 I(i)=1; I(i+1)=1; else I(i)=-1; I(i+1)=-1; end else if rand_data(i)==1 Q(i-1)=1; Q(i)=1; else Q(i-1)=-1; Q(i)=-1; end end end % zero insertion ，此过程称为成形。成形的意思就是实现由消息到波形的转换，以便发射，脉冲成形应该是在基带调制之后。 zero=5; %sampling rate 25M HZ ,明白了，zero为过采样率。它等于采样率fs/码速率。

for i=1:zero*data % 采样点数目=过采样率*原码数目 if rem(i,zero)==1 Izero(i)=I(fix((i-1)/zero)+1); Qzero(i)=Q(fix((i-1)/zero)+1); else Izero(i)=0; Qzero(i)=0; end end %pulse shape filter，接着，将进行低通滤波，因为随着传输速率的增大，基带脉冲的频谱将变宽 %如果不滤波（如升余弦滤波）进行低通滤波，后面加载频的时候可能会出现困难。 %平方根升余弦滤波器 % psf=rcosfir(rf,n_t,rate,fs,'sqrt') rate:过采样率，rf:滚降因子，n_t:滤波器阶数，fs:采样率 %用在调制或发送之前，用在解调或接受之后，用来降低过采样符号流带宽并不引发ISI（码间串扰） NT=50; N=2*zero*NT; % =500 fs=25e6; rf=0.1; psf=rcosfir(rf,NT,zero,fs,'sqrt');% psf大小为500 Ipulse=conv(Izero,psf); Qpulse=conv(Qzero,psf); %为什么数字信号传输也要过采样，成形滤波？ %答：过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低，如果不过采样，滤波的时候滤波器需要很陡峭，指标会很严格 %成形滤波的作用是保证采样点不失真。如果没有它，那信号在经过带限信道后，眼图张不开，ISI非常严重。成形滤波的位置在基带调制之后。 %因为经成形滤波后，信号的信息已经有所损失，这也是为避免ISI付出的代价。换句话说，成形滤波的位置在载波调制之前，仅挨着载波调制。 %即：（发送端）插值（采样）-成形-滤波（LPF)-加载频(载波调制)-加噪声至（接收端）乘本振-低通-定时抽取-判决。 %modulation for i=1:zero*data+N %采样点数目改变（因为卷积的缘故） t(i)=(i-1)/(fs); %这里因为假设载频与码速率大小相等，所以用载频fc 乘以过采样率=采样率。 Imod(i)=Ipulse(i)*sqrt(2)*cos(2*pi*fc*t(i)); Qmod(i)=Qpulse(i)*(-sqrt(2)*sin(2*pi*fc*t(i))); end sum=Imod+Qmod;

QPSK调制解调的simulink仿真

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, 2π, π,32π (或者4 π，34π，54π，74π)，星座图如图1（a ）、（b ）所示。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。每一个双比特码元是由两位二进制（a ）（b ）

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 每次调制可传输两个信息比特。图2的（a ）、(b)、(c)原理框图即为QPSK 的三种调制方式，本次课程设计主要采用的是正交调制方式。（三）QPSK 的解调 QPSK 信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调，它的相干解调器如图3所示，正交路分别设置两个匹配滤波器，得到I （t ）和Q （t ），经电平判决和并转串即可恢复出原始信息。（a ）正交调制法（b ）相位选择法（c ）脉冲插入法图2 QPSK 的主要调制方式

QPSK调制与解调原理

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个符号。QPSK 中每次调制图2-1 QPSK 相位图以n /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 (2-1) 当输入的数字信息为“ 01”码元时，输出已调载波 (2-2) 当输入的数字信息为“ 00”码元时，输出已调载波 (2-3) 当输入的数字信息为“10”码元时，输出已调载波 (2-4) 4 01 11 ? ? ? ■ 00 10 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。

QPS碉制框图如下: 图2-2 QPSK调制框图其中串并转换模块是将码元序列进行I/Q分离，转换规则可以设定为奇数位为I，偶数位为Q 例：01: 1 路：11010；Q路：01001 电平转换模块是将1转换成幅度为A的电平，0转换成幅度为-A的电平。如此，输入00 则QPSK Acos(2 fj) Asin(2 f」)、2Acos(2 f」4 ), 输入11,则QPSK Acos(2 f c t) Asin(2 口、2Acos(2 以-)，等等。 4 QPSK军调：接收机收到某一码元的QPSK言号可表示为:

通信原理实验 QPSK调制解调实验

HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告题目：十QPSK调制解调实验指导教师：学生姓名：学生学号：专业班级：

实验10 QPSK调制解调实验一、实验目的 1. 掌握QPSK调制解调的工作原理及性能要求；了解IQ调制解调原理及特性 2. 进行QPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性二、实验原理 1、QPSK调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。QPSK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，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。用调相法产生QPSK调制原理框图如图所示，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acosωt和Asinωt进行调制，相加后即可得到QPSK信号。二进制码经串并变换后的码型如图所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路

2、QPSK解调原理由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图三、实验步骤在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称IQ模块）、码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。 1、QPSK调制实验 a、关闭实验箱总电源，用台阶插座线完成连接 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。 b、按基带成形模块上“选择”键，选择QPSK模式（QPSK指示灯亮）。 c、用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号;并分别与“NRZ IN”信号进行对比，观察串并转换情况。 NRZ-I 与NRZ IN I-OUT与NRZ IN NRZ-Q 与NRZ IN Q-OUT与NRZ IN d、观测IQ调制信号矢量图。

BPSK和QPSK调制解调原理及MATLAB程序

2.1 PSK调制方式 PSK原理介绍（以2-PSK为例）移相键控(PSK)又称为数字相位调制,二进制移相键控记作2PSK。绝对相移是利用载波的相位(指初相)直接表示数字信号的相移方式。二进制相移键控中,通常用相位0 和π来分别表示“0”或“1”。2PSK 已调信号的时域表达式为s2psk(t)=s(t)cosωct, 2PSK移相键控中的基带信号与频移键控和幅度键控是有区别的,频移键控和幅度键控为单极性非归零矩形脉冲序列,移相键控为为双极性数字基带信号,就模拟调制法而言,与产生2ASK 信号的方法比较,只是对s(t)要求不同,因此2PSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB 调幅信号。在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控(2PSK)信号。通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。二进制移相键控信号的时域表达式为 e2PSK(t)=[ n n a g(t-nT s)]cosw c t 其中, an与2ASK和2FSK时的不同，在2PSK调制中，an应选择双极性。 1, 发送概率为P an= -1, 发送概率为1-P 若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时，则有 cosωct, 发送概率为P e2PSK(t)= -cosωct, 发送概率为1-P 由上式(6.2-28)可看出，当发送二进制符号1时，已调信号e2PSK(t)取0°相位，发送二进制符号0时，e2PSK(t)取180°相位。若用φn表示第n个符号的绝对相位，则有 0°, 发送 1 符号 φn= 180°, 发送 0 符号由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，所以2PSK信

QPSK调制与解调原理

ＱPSＫ调制: 四相相移调制就是利用载波得四种不同相位差来表征输入得数字信息,就是四进制移相键控。QPＳK就是在M＝4时得调相技术,它规定了四种载波相位,分别为45°, 1３5°,225°,３15°,调制器输入得数据就是二进制数字序列,为了能与四进制得载波相位配合起来,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。每一个双比特码元就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得一个符号。QＰＳK中每次调制可传输2个信息比特,这些信息比特就是通过载波得四种相位来传递得。解调器根据星座图及接收到得载波信号得相位来判断发送端发送得信息比特。以π/: (2—1) 当输入得数字信息为“0１"码元时,输出已调载波 (2-２) 当输入得数字信息为“00”码元时,输出已调载波 (2－3) 当输入得数字信息为“１0”码元时,输出已调载波 (2－4) QPSK调制框图如下:

图2—2 QPS Ｋ调制框图其中串并转换模块就是将码元序列进行I/Q 分离,转换规则可以设定为奇数位为I,偶数位为Q 、例:1011０0１001:Ｉ路:11０1０;Ｑ路:01０01 电平转换模块就是将1转换成幅度为A 得电平,０转换成幅度为－A 得电平。如此,输入0０则 )4 5 2cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK c c c , 输入11,则,等等。 QP ＳK 解调: 接收机收到某一码元得QPSK 信号可表示为: yi(t)＝ａｃos(2πfc ｔ+φｎ) 其中 (2—5) 图2—4 QPS Ｋ解调原理分析由ＱＰＳK 得解调框图得到:

QPSK调制解调完整程序(配有自己的注释)知识分享

Q P S K调制解调完整程序(配有自己的注释)

end end % zero insertion ，此过程称为成形。成形的意思就是实现由消息到波形的转换，以便发射，脉冲成形应该是在基带调制之后。 zero=5; %sampling rate 25M HZ ,明白了，zero为过采样率。它等于采样率fs/码速率。 for i=1:zero*data % 采样点数目=过采样率*原码数目 if rem(i,zero)==1 Izero(i)=I(fix((i-1)/zero)+1); Qzero(i)=Q(fix((i-1)/zero)+1); else Izero(i)=0; Qzero(i)=0; end end %pulse shape filter，接着，将进行低通滤波，因为随着传输速率的增大，基带脉冲的频谱将变宽 %如果不滤波（如升余弦滤波）进行低通滤波，后面加载频的时候可能会出现困难。 %平方根升余弦滤波器 % psf=rcosfir(rf,n_t,rate,fs,'sqrt') rate:过采样率，rf:滚降因子，n_t:滤波器阶数，fs:采样率 %用在调制或发送之前，用在解调或接受之后，用来降低过采样符号流带宽并不引发ISI（码间串扰） NT=50; N=2*zero*NT; % =500 fs=25e6; rf=0.1; psf=rcosfir(rf,NT,zero,fs,'sqrt');% psf大小为500

实验九 QPSK调制与解调

实验九、QPSK 、QDPSK 调制与解调一、实验目的 1、掌握QPSK 调制与解调的基本原理及实现方法。 2、掌握QDPSK 调制与解调的基本原理及实现方法。 3、分析QPSK 、QDPSK 系统的有效性和可靠性。二、实验原理为提高通信的有效性，最常用的办法的是采用多进制的数字调制。MPSK 和MDPSK 就是多进制的数字相移键控即多相制信号，前者称为多进制绝对相移键控，后者称为多进制相对（差分）相移键控，它们都用M 个相位不同的载波来表示M 个不同的符号。一般来说，有n M 2=，因此，一个符号可以代表n bit 的二进制码元。 1、QPSK 信号分析 QPSK （Quadrature Phase Shift Keying ，正交相移键控）又叫四相绝对相移键控（4PSK ），它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2bit 信息，故每个四进制符号又被称为双比特码元。把组成双比特码元的前一信息比特记为a 码，后一信息比特记为b 码，为使接收端误码率最小化，双比特码元（a ，b ）通常按格雷码（Gray code ）方式排列，即任意两个相邻的双比特码元之间只有一个比特发生变化。图9.1给出了双比特码元（a ，b ）与载波相位的对应关系，其中图（a ）表示A 方式，图（b ）表示B 方式。图9.1 QPSK 信号相位矢量图（a ）A 方式（2/π系统）（b ）B 方式（4/π系统）

根据相位矢量图，得到双比特码元与载波相位之间的对应关系，如表9.1所示。 A 方式的QPSK 信号可表示为 )2 cos()cos()(πωθωn t t t s c n c +=+=，3 ,2 ,1 ,0=n B 方式的QPSK 信号可表示为 )4 1 2cos()cos()(πωθω++ =+=n t t t s c n c ，3 ,2 ,1 ,0=n 由于QPSK 信号普遍采用正交调制（又称IQ 调制）法产生，故QPSK 信号统一表示为 t Q t I t t s c c n c ωωθωsin cos )cos()(?-?=+= 这样，将a 码送入I 路，b 码送入Q 路，然后将I 路信号与载波t c ωcos 相乘，Q 路信号与正交载波t c ωsin 相乘，之后通过加法器相加，即可得到QPSK 信号。 2、QPSK 调制以B 方式为例，QPSK 信号的产生方法有两种：一是正交调制法，二是相位选择法。（1）正交调制(IQ 调制)法二进制调相信号通常采用键控法，而多进制调相信号普遍采用IQ 调制法产生。正交调制法产生QPSK 信号的原理框图如图9.2所示，它可以看成由两个2PSK 调制器构成，上支路将a 码与余弦载波相乘，下支路将b 码与余弦载波相乘，这样产生载波相互正交的两路2PSK 信号，再将这两路信号相加，通过矢量合成便是QPSK 信号。图9.2 正交调制法产生QPSK 信号（a ）原理框图（b ）矢量合成原理图中输入的数字基带信号)(t A 是二进制的单极性不归零码，通过“串/并变换”电路变成并行的两路码元a 和b 后，其每个码元的传输时间是输入码元的2倍，且单极性信号将变为双极性信号。其变换关系式将“1”变为“+1”、“0”变为“-1”。“串/并变换”过程如图9.3所示，图中0、1、2等表示为二进制基带码元的序号。从电路实现的角度看，串并变换实现了双比特码元和I 、Q 两路信号幅度之间的映射，如表9.2所示。IQ 信号幅度只有2种取值，设为2/1是为了保证输出QPSK 信号幅度为1。 ) 1(a )0(a ) 1(b ) 0(b ) 1 ,1() 0 ,0() 0 ,1() 1 ,0(

QPSK调制解调

QPSK 即4PSK ，正交相移调制。在看QPSK 之前，先看一下通信系统的调制解调的过程为了方便分析，先假设这里是理想信道，没有噪声，接收端已经载波同步，位同步。调制后的信号数学模型为：cos()c A w t φ+ 上述的x(t)被调制到了A,?上。如果调制信息在A 上，就是调幅，如果调制信息在φ上，就是调相。 QPSK 正是通过调整φ的变化，来传输信息。φ分别取45135225,315????，，4个相位表示00，01，10，11表示4个信息，调制后的信号表达式为： cos(45),00cos(135),01()cos(225),10 cos(315),11c c c c A w t x A w t x s t A w t x A w t x ?????+=?+=?=?+=??+=? (cos cos 45sin sin 45),00(cos cos135sin sin135),01()(cos cos 225sin sin 225),10 (cos cos315sin sin 315),11c c c c c c c c A w t w t x A w t w t x s t A w t w t x A w t w t x ?????????-=?-=?=?-=??-=? sin ),00cos sin ),01()cos sin ),10sin ),11c c c c c c c c w t w t x w t w t x s t w t w t x w t w t x -=-+==--=+= 这样的话，我们调制任何一个信号，都可以转化为调制在同一时刻的两路上的幅度调制后再相加合并为一路输出，而调制模型cos()c A w t φ+中任意的A 和φ，根据正交分解的原理，又可以分解到两个相互正交个坐标轴上，这就是星座映射、IQ 分路的本质原理。又由于cos()sin()c jw t c c e w t j w t =+，所有我们又经常把需要IQ 分路的调制用c jw t e 这样的复数来表示，也经常说IQ 分别是实部，虚部。当然这么说是不准确的，IQ 两路就是同相和正交，而且默认的调制模型是cos()c A w t φ+，以上才成立。

QPSK调制与解调分析

移动通信实验报告姓名学号实验日期实验名称QPSK调制与解调实验类型实验目的学会使用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。实验原理及设计思路（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, 2 π , π, 3 2 π (或者 4 π ， 3 4 π ， 5 4 π ，7 4 π )，星座图如图1（a）、（b）所示。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每次调制可传输两个信息比特。图2的（a）、(b)、(c)原理框图即为QPSK的三种调制方式，本次课程设计主要采用的是正交调制方式。（a）（b）

（a）正交调制法（b）相位选择法（c）脉冲插入法图2 QPSK的主要调制方式（三）QPSK的解调 QPSK信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调，它的相干解调器如图3所示，正交路分别设置两个匹配滤波器，得到I（t）和Q（t），经电平判决和并转串即可恢复出原始信息。

实验九 QPSK调制与解调实验报告

111101*********。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号。 2、QPSK 解调图12-2 QPSK 相干解调器由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK 信号的合成，故它可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK 信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。（二）OQPSK 调制解调原理 OQPSK 又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK 的改进型，为了克服QPSK 中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK 中并行的I ，Q 两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK 为偏移QPSK 或OQPSK 。通过I ，Q 路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I 路，Q 路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK 与OQPSK 发送波形如图12-3所示。 1-1-11111-1-111-1111-11-111-11-1-111-11-1 基基基基I 基基Q P S K ,O Q P S K Q 基基 Q P S K Q 基基O Q P S K -1 图12-3 QPSK,OQPSK 发送信号波形图12-3中，I 信道为U （t ）的奇数数据单元，Q 信道为U （t ）的偶数数据单元，而OQPSK 的Q 信道与其I 信道错开（延时）半个码元。 QPSK ，OQPSK 载波相位变化公式为 {}()33arctan ,,,()44 44j i j i Q t I t ππ?ππ? ????? =--???? ?????? ?@ QPSK 数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK 数据码元对应相位变化如图 12-5所示

实验九QPSK调制与解调实验报告

实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验一、实验目的 1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。二、实验内容 1、观察QPSK调制的各种波形。 2、观察QPSK解调的各种波形。三、实验器材 1、信号源模块一块 2、⑤号模块一块 3、20M双踪示波器一台 4、连接线若干四、实验原理（一）QPSK调制解调原理 1、QPSK调制 QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图12-1（a）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。（a）（b）图12-1 QPSK调制 2、QPSK解调图12-2 QPSK相干解调器由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。（二）OQPSK调制解调原理 OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I路，Q路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK与OQPSK发送波形如图12-3所示。图12-3 QPSK,OQPSK发送信号波形图12-3中，I信道为U（t）的奇数数据单元，Q信道为U（t）的偶数数据单元，而OQPSK的Q信道

利用MATLAB实现QPSK调制及解调

郑州轻工业学院课程设计说明书题目：利用MATLAB实现QPSK调制及解调姓名：院系：电气信息工程学院专业班级：电子信息工程09-1 学号： 540901030154 指导教师：赵红梅成绩：时间： 2012 年 6 月 18 日至 2012 年 6 月 22 日

郑州轻工业学院课程设计任务书题目利用MATLAB实现QPSK调制及解调专业班级电子信息工程09级 1班学号 54 姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等：主要内容：已知数字信号1011000101101011，码元速率为2400波特，载波频率为1200Hz，利用MATLAB画出QPSK调制波形，并画出调制信号经过高斯信道传输后解调波形及接收误码率，将其与理论值进行比较。基本要求： 1、通过本课程设计，巩固通信原理QPSK调制的有关知识； 2、熟悉QPSK产生原理； 3、熟悉高斯信道的建模及QPSK解调原理； 4、熟悉误码率的蒙特卡罗仿真； 5、学会用MATLAB来进行通信系统仿真。主要参考资料：主要参考资料： 1、王秉钧等. 通信原理[M].北京：清华大学出版社，2006.11 2、陈怀琛.数字信号处理教程----MATLAB释义与实现[M].北京：电子工业出版社,2004. 完成期限：2012.6.18—2012.6.23 指导教师签名：课程负责人签名： 2012年6月16日

目录一前言 (4) 1.1QPSK系统的应用背景简介 (4) 1.2 QPSK实验仿真的意义 (4) 1.3 实验平台和实验内容 (5) 1.3.1实验平台 (5) 1.3.2实验内容 (5) 二、系统实现框图和分析 (5) 2.1、QPSK调制部分， (5) 2.2、QPSK解调部分 (7) 三、实验结果及分析 (7) 3.1、理想信道下的仿真 (7) 3.2、高斯信道下的仿真 (8) 3.3、先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真 (9) 参考文献： (11) 附录 (12)

QPSK调制原理及matlab程序实现(最新整理)

QPSK已调信号生成一、QPSK介绍 QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying 的缩写，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。其有抗干扰性强、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。二、实验平台和实验内容１、实验平台　本实验是MATLAB环境中生成基本QPSK已调信号，只需要MATLAB12.0。２、实验内容 1.基带信号为周期127bits伪随机序列，信息比特速率：20kbps，载波频率： 20kHz（速率及频率参数现场可调整）； 2.在MATLAB环境中编写M代码搭建QPSK调制系统模型； 3.观测基带时域波形、已调信号时域波形； 4.观测基带发射星座图； 5.观测已调信号的功率谱（优先）或频谱；三、实现框图及其原理分析１、原理分析及其结构 QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。载波相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相应的E为发射信号的

每个符号的能量，T为符号持续时间，载波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11。 - + ∏i ft∏ 2( 2E/t]4/ Ｓｉｎ（ｔ）＝ｃｏｓ［２］０＜＝ｔ＜＝Ｔ )1 其中，i＝１，２，３，４。 2、框图四、实验结果与分析

图一基带信号为周期为127bits的伪随机序列。

图二：已调信号时域波形带宽为Hz 7104

MATLAB QPSK调制与解调

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： 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 列的高斯噪声序列。（4）、信号幅度控制：根据AWGN 信道模型，接收信号可以分别表示为 α就是当噪声功率归一化为1（0均值，方差为1）时，根据信噪比关系而计算出来的信号平均幅度 I I I r s n α=+Q Q Q r s n α=+22210log 10^10s s n n v SNR SNR v sqrt v v ??????=?=* ? ? ???????

（5）、QPSK 反映射及判决：对接收到的信号在4种可能的四种信号向量[(1,0), (0,1), (-1,0), (0,-1)]上投影(即进行点积)。投影最大的值所对应的信号向量就是所发送信号的符号值，然后恢复出比特流（6）、误码率及误符号率统计：误码率：将检测出来的比特流和发送的原始比特流进行比较，统计出出现错误的比特数误符号率：将检测出来的比特流变成两组，构成符号，和发送端符号映射后的符号流进行比较，只要符号中任错一bit ，就算该符号出错。统计出现错误的符号数三、实验内容： 1、建立QPSK 的Matlab 仿真模型 2、对仿真模型中各个组成部分进行函数设计和功能仿真 randn('seed',10);mark=randn(1,LENGTH); subplot(2,2,1);plot(mark);title('watermarc:Gaussian noise'); 3、成型滤波器的设计 4、带限信道中的QPSK 调制解调四、实验步骤： 1、开机，设置好本次仿真目录 2、进入matlab 环境，设置工作路径和目录 3、按照实验方法，一步步进行QPSK 各个模块的设计 s v α=

QPSK调制与解调原理

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 ? ?? ? ? +4ππ2cos c t f A (2-1) 当输入的数字信息为“01”码元时，输出已调载波 ? ?? ? ? +43ππ2c o s c t f A (2-2) 当输入的数字信息为“00”码元时，输出已调载波 ? ?? ? ? +45ππ2cos c t f A (2-3) 当输入的数字信息为“10”码元时，输出已调载波 ? ?? ? ? +47ππ2cos c t f A (2-4) QPSK 调制框图如下：图 2-2 QPSK 调制框图其中串并转换模块是将码元序列进行I/Q 分离，转换规则可以设定为奇数位为I ，偶数位为Q 。例：：I 路：11010；Q 路：01001 电平转换模块是将1转换成幅度为A 的电平，0转换成幅度为-A 的电平。 11 0100 10

0QPSK调制解调实验报告

0QPSK调制解调实验报告一、实验目的 1．掌握0QPSK调制解调原理。 2．理解0QPSK的优缺点。二、实验内容 1．观察0QPSK调制过程各信号波形。 2．观察0QPSK解调过程各信号波形。三、预备知识 1．0QPSK调制解调的基本原理。 2. 0QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明。四、实验器材 1. 移动通信原理实验箱。 2．20M数字双踪示波器。五、实验原理 0QPSK调制解调原理 0QPSK又叫四相相移键控，它通QPSK的不同之处是在正交支路引入了一个码元（Ts）的延时，这使得两个支路的数据错开了一个码元时间，不会同时发生变化，而不像QPSK那样产生±π的相位跳变，而仅能产生±π/2的相位跳变，如图4-1所示。从图4-1星座图和相位转移图中看出对于1QPSK，±π相位的跳变消除了，所以1QPSK 信号的带限不会导致信号包络经过零点。0QPSK包络的变化小多了，因此对1QPSK的硬限幅或非线性放大不会再产生严重的频带扩展，0QPSK即使在非线性放大后仍能保持其带限的性质。0QPSK的调制方法和QPSK一样。图4-1 QPSK和0QPSK的星座图和相位转移图

1) 六、实验步骤 1.A 方式的0QPSK 调制实验（1）将“调制类型选择”拨码开关拨为00001000、0001，则调制类型选择为A 方式的0QPSK 调制。（2）分别观察并说明NRZ 码经串并转换得到的‘DI ’、‘DQ ’两路的一个周期的数据波形。 CH1:NRZ CH2:DI CH1:NRZ CH2:DQ （3）双踪观察并分析说明‘DI ’与‘I 路成形’信号波形；‘DQ ’与‘Q 路成形’信号波形；