SIMULINK的QPSK传输系统仿真.docx
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SIMULINK的QPSK传输系统仿真
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)、a⑴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:
图1QPSK信号传输模型
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,然后分别对
sin(ct)和cos(ct)调制,相加后得到QPSK调制信号。
QPSK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
图2QPSK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l(t)和Q(t),经电平判决和并/串变换后即可恢复原始信息。
图3QPSK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)=l(t)cos(ct)+Q(t)sin(ct)
l(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:
li(t)=SQPSK(t)cOS(ct)
=[l(t)cos(ct)+Q(t)sin(ct)]cos(ct)
XO血(m)
=l(t)cos2(ct)+g
(i)Iftkos(2g>c()sin(2[»
正交支路相乘可得:
Qq(t)=SQPSK(t)sin(ct)
=[l(t)cos(ct)+Q(t)sin(ct)]sin(ct)
=I(t)sin(ct)*cos(ct)+Q(t)sin2(ct)
(t)sin(2
(tkos(^cOQ(t)=~2*2+~2~
经低通滤波器可得:
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)
个零概率参数指定p,可以是任何0和1之间的实数。
Seme口llibinaryGenexatcr
C?
enerateaSernoulldrandonbinarynumber^Togenerateavectoxoutput;specifytheprobabilityasavector,
Farameters
Probabil辻jrerfwEero:
5
Initialsesd:
|61
Sampleti_ne:
|0.01
'Frajie-basedoutputs
Irtterpretv&ctorpargetersas1-B
Outputdatatype:
double
图5BernoulliBinaryGenerator模块参数设置
2、串/并转换器
Unipolarto
日ipclmr-
■
Ccnv^rtBf
LI
Unipo-lsrioButtwMultiport
SipolsrSelectcm
Con« 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7Buffer模块参数设置 图8UnipolartoBipolarConverter模块参数设置 Fu-'CterBlockPd-drnettfrs: Buf*tr 图9MultiportSelector模块参数设置 3、正弦相干载波发生器 n SiMWlVfi1 X 一 PrcdLEil 1 图10正弦相干载波发生器 图11SineWave模块参数设置 4、QPSK调制部分 图12Simulink——QPSK调制部分 5、AWGN信道部分 Channel 图13Simulink——AWGN信道部分 图14AWGN模块参数设置 6QPSK解调部分 H-FFT Spedtrumj Sdcce? - IIIIII 合cnpe2 S-FFT Corstant FDATool 5wttch1 +H-4I+ Scopes ^ctruim XET Digital FilterO-Esign SampleandHcldl PulieGtneraicxl Sample □ndHal'd W1-H- Pulse- ! -ne-ra七: : "HIM Pulse! -ne-ra七: : FDATcrel Digital FiltefDesign1 解调部分参数设置如下: PuImG鱼n曜pgfZ 图15QPSK解调部分 图16DigitalFilterDesign模块参数设置 Perked(nunbero£sanplts): I? Fulsewidth(rLumberofsaiipl吧$): Phasedelay(num.berofsamples): 1° Sanpletime: [[] WInterpreivec七0匸parameti&rsas1—D il Q.KCancelHelp Farameters —Latch(ti-uffer)input 图18SampleandHold模块参数设置 图19Switch参数设置 7、QPSK传输系统总图 图20Simulink总连线图 五Simulink仿真结果图 1、BernoulliBinaryGenerator信源发送的波形图 图20输入A(t)数字信号序列 2、对于基带数字信号有串并电路分别为Ai(t),AQ(t)两个并行序列 niLrLn_m_[LoirpLrLnrL^ELnnonnm_[LncLn_niin_nfL_rtu3nnii_rLm.. ei [^J7Utr7Li_r_tLfLFyLFlF~tftRJlRfLm: 77ULRfLFLnJ~ 图22A(t)经过串并转换、双极性变换的序列Ai(t),AQ(t) 3、相干载波的波形 图230相位的正弦载波信号sin(ct),n相位正弦载波信号-cos(ct) 4、经过双极性转换的一路信号与相位为0的正弦载波相乘,另一路与相位为n的正弦载波相乘,相乘后的波形如图。 图24Ai(t)经载波相干后的信号,AQ(t)经载波相干后的信号 5、调制后的波形 图25A(t)经调制后的QPSK信号AQPSK(t) 6QPSK信号加两路正弦载波进行相干解调,解调后的信号Ai(t),AQ(t)的波形 £扫鼻塚岳■垢 图260相位载波相干后信号Ai(t),n相位载波相干后信号AQ(t) 7、两路双极性信号Al(t)、AQ(t)通过低通滤波器滤除噪声 图27双极性Ai(t)、AQ(t)滤除噪声后波形 8、整形后Al(t)、AQ(t)的两路波形 图28双极性Ai(t)、AQ(t)整形后波形 9、利用sign函数进行归一化调整幅值 h f1 图29双极性Ai(t)、AQ(t)归一化幅值后波形 ■■为AQO 10、通过switch元件将两路信号判断出是否为信号源发出的波形 图30Ai(t)、AQ(t)中选取的波形图 图31双极性信号的解调信号 11、通过sum将信号的两路信号,转换成一路二进制双极性信号,即此时的信 号为QPSK信号解调后的信号。 H' 12、转换成一路二进制单极性信号,即为QPSK信号解调后AQPSK(t) 图32解调信号AQpsK(t) 13、QPSK发送信号与接收解调信号比较 图33发送信号A(t)与解调后信号AQPSK(t) 14、调制后的信号A(t)的功率谱 QP$KE/5|NKliU*rSCOprt Ifl «3D Fr巒hqIHr) 制? l 21 ■ V3f*Eb・3 图34A(t)信号功率谱 15、解调后的信号功率谱 Vdtz-r*■&■= 图35解调后的信号Aqpsk(U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一一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LibraryBrowser提供的元器件来构 造图形实现QPSK勺系统设计,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#输系统设计,对QPSK勺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勺工作原理,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。 本次系统设计,我收获颇丰,不仅能更加的理解通信系统的原理,更加的明白了利用软件进行系统设计仿真,增强了自己的动手能力、思维能力。 在实验过程中,一开始输出的波形都不正确,经过排查,最终找出了连线图错误之处,并予以改正。 在连线中体会到QPSK传输系统的原理,印象深刻,连图的原理还是要根据QPSK的基本调制解调来实现,这样出的波形较为准确。
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- SIMULINK QPSK 传输 系统 仿真