1、QPSK調(diào)制與解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)摘要：隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展，以前在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中采用FSK、ASK、PSK等調(diào)制方式，逐漸被許多優(yōu)秀的調(diào)制技術(shù)所替代，其中四相移相鍵控QPSK技術(shù)是無線通信技術(shù)中比較突出的一種二進(jìn)制調(diào)制方法。本文主要介紹了QPSK調(diào)制與解調(diào)的實(shí)現(xiàn)原理框圖，重點(diǎn)研究了用MATLAB軟件中的SIMULINK仿真功能對QPSK調(diào)制與解調(diào)這一過程如何建立仿真模型，通過對仿真模型的運(yùn)行，得到了信號在QPSK調(diào)制與解調(diào)調(diào)過程中的信號時域變化圖。通過該軟件實(shí)現(xiàn)方式，可以大大提高設(shè)計(jì)的靈活性，節(jié)約設(shè)計(jì)時間，提高設(shè)計(jì)效率，從而縮小硬件電路設(shè)計(jì)的工作量，縮短開發(fā)周期。關(guān)鍵詞：數(shù)字蜂窩系統(tǒng)， 四相移相

2、鍵控，調(diào)制，解調(diào)。QPSK modulation and demodulation of software implementationAbstract：As mobile communications technology, and previously in the adoption of digital cellular system, ASK, FSK PSK modulation, etc. Gradually been many excellent modulation technology substitution, where four phase-shift keying Q

3、PSK technology is a wireless communications technology in a binary modulation method. This article primarily describes QPSK modulation and demodulation of the implementation of the principle of block diagrams, focuses on the MATLAB SIMULINK software emulation in on QPSK modulation and demodulation t

4、he process how to build a simulation model, through the operation of simulation model, I get signal in QPSK modulation and demodulation adjustment process domain change figure. The software implementation, can dramatically improve the design flexibility, saving design time, increase efficiency, desi

5、gn to reduce the workload of hardware circuit design, and shorten the development cycle.Key words：Digital cellular system, QPSK, modulation, demodulation.目錄第一章緒論11.1 選題的目的與意義11.2 研究背景與現(xiàn)狀11.3 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的概述21.4 QPSK技術(shù)的概述31.5 本文的主要研究工作4第二章 QPSK調(diào)制解調(diào)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52.1相移鍵控系統(tǒng)概述5二進(jìn)制相移鍵控5四相相移鍵控52.2 QPSK調(diào)制的工作原理62.3 QP

6、SK解調(diào)的工作原理72.4 其它QPSK簡介9第三章 QPSK調(diào)制解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)103.1 SIMULINK功能介紹103.2 SIMULINK特點(diǎn)103.3 QPSK調(diào)制解調(diào)的軟件設(shè)計(jì)113.3.1 QPSK調(diào)制解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方框圖113.3.2 QPSK調(diào)制解調(diào)過程主要組件的功能123.4 QPSK調(diào)制解調(diào)仿真過程及其波形圖133.4.1 QPSK調(diào)制過程及其波形圖133.4.2 QPSK解調(diào)過程及其波形圖223.5 QPSK調(diào)制解調(diào)仿真過程正確性的驗(yàn)證28結(jié)束語29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄32第一章緒論1.1 選題的目的與意義隨著通信的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的日益普及，通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)

7、域，通信產(chǎn)品也隨處可見。通信技術(shù)現(xiàn)已成為人們學(xué)習(xí)、生活、工作的必備工具，但我們在享受網(wǎng)絡(luò)帶給我們的便利的同時，又發(fā)現(xiàn)，速度是如此之慢。于是，如何有效、可靠地把消息傳輸和交換成為了通信領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。各種的Internet寬帶接入方式，如前期的ISDN、現(xiàn)在的ADSL以及Cable Modem等等，都相繼產(chǎn)生。而充分利用頻率資源，使用高效調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)盡量高的接入速率，成為寬帶技術(shù)的關(guān)鍵所在。本文針對當(dāng)今寬帶接入技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的QPSK調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了理論研究，闡述QPSK調(diào)制解調(diào)的實(shí)現(xiàn)過程，并運(yùn)用軟件實(shí)現(xiàn)手段對信號變換過程加以分析，希望有所收獲。1.2 研究背景與現(xiàn)狀自1897年意大利科學(xué)家

8、GMARCONI首次使用無線電波進(jìn)行信息傳輸并獲得成功后，在一個多世紀(jì)的時間中，在飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)和半導(dǎo)體技術(shù)的推動下，無線通信的理論和技術(shù)不斷取得進(jìn)步，今天，無線移動通信已經(jīng)發(fā)展到大規(guī)模商用并逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢扇鄙俚闹匾ㄐ欧绞街?。隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展與應(yīng)用數(shù)字信號處理在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越重要。數(shù)字信號傳輸系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)。頻帶傳輸系統(tǒng)也叫數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)對基帶信號進(jìn)行調(diào)制，使其頻譜搬移到適合信道傳輸?shù)念l帶上數(shù)字調(diào)制信號有稱為鍵控信號。在調(diào)制的過程中可用鍵控的方法由基帶信號對載頻信號的振幅，頻率及相位進(jìn)行調(diào)制。最基本的方法有三種；正交幅度調(diào)制（QAM），頻

9、移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)和工藝的進(jìn)步，數(shù)字集成電路的復(fù)雜度和功能達(dá)到了前所未有的高度，推動了社會的數(shù)字化進(jìn)程，以專用集成電路（ASIC）、數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（FPGA）為代表的，已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到了大規(guī)模的應(yīng)用。在技術(shù)和工藝進(jìn)步的基礎(chǔ)上，數(shù)字通信中調(diào)制解調(diào)算法的實(shí)現(xiàn)已不再是一件可望不可及的事情。可以說，無論是通信系統(tǒng)的內(nèi)在要求（即算法復(fù)雜性決定接收的質(zhì)量），還是外在條件（技術(shù)和工藝）都在促使通信系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)向數(shù)字化發(fā)展。QPSK是目前衛(wèi)星、微波和有線電視上行通信中最常用的一種單載波調(diào)制方式，在電路上實(shí)現(xiàn)比較簡單，其頻帶利用率高，

10、是BPSK的兩倍，具有較強(qiáng)的抗干擾性，當(dāng)發(fā)射功率一定時，和BPSK的誤碼率相同。1.3 數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的概述數(shù)字信號調(diào)制是用基帶數(shù)字信號控制高頻載波，把基帶數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程，數(shù)字信號的調(diào)制設(shè)備包括數(shù)字信號處理(編碼)單元和調(diào)制單元。首先將模擬信號數(shù)字化，然而數(shù)字信號序列進(jìn)行編碼碼流是不能或不適合直接通過傳輸信道進(jìn)行傳輸?shù)?，必須?jīng)過某種處理，使之變成適合在規(guī)定信道中傳輸?shù)男问?。在通信原理上，這種處理稱為信道編碼，一般包括擾碼，R-S編碼，卷積交織，卷積編碼這幾部分；有關(guān)調(diào)制單元的調(diào)制類型的分類：(1)按數(shù)據(jù)類型數(shù)字調(diào)制可分為二進(jìn)制調(diào)制和多進(jìn)制調(diào)制兩種。(2)按已調(diào)信號的結(jié)構(gòu)形式

11、可分為線性調(diào)制和非線性調(diào)制兩種。(3)按數(shù)字調(diào)制方式分為調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種基本形式。數(shù)字通信解調(diào)設(shè)備的構(gòu)成如圖12所示，主要包括解調(diào)單元、信碼再生單元和譯碼單元。其中，載波同步和定時同步是解調(diào)器的2個核心單元，它們直接決定著解調(diào)器的誤碼性能。在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，接收機(jī)的解調(diào)單元都是用模擬處理方法和器件實(shí)現(xiàn)的。其中，共同之處在于使用了模擬濾波器、鑒相器(乘法器)和壓控振蕩器(VCO)。這種傳統(tǒng)的模擬解調(diào)單元電路體積大、形式復(fù)雜；調(diào)試周期長而且受人為因素影響大：器件內(nèi)部噪聲大，易受環(huán)境影響，可靠性差；因此，這種傳統(tǒng)的接收機(jī)不能完全發(fā)揮數(shù)字通信的優(yōu)勢，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的最佳接收。解調(diào)單元的

12、載波同步和定時同步將完全在數(shù)字部分完成，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器的位置決定了接收機(jī)的數(shù)字化程度。在全數(shù)字解調(diào)中，幾乎所有的模擬解調(diào)單元和器件都可以對應(yīng)地找到它的數(shù)字化形式，如數(shù)字濾波器(FIR或IIR)、全數(shù)字乘法器和數(shù)控振蕩器等。但全數(shù)字解調(diào)并不是簡單的將模擬解調(diào)中的器件全部數(shù)字化，它具有以下的特點(diǎn)：(1)電路結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)試；(2)可以使用復(fù)雜的算法，從而實(shí)現(xiàn)最佳的接收；(3)便于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)自動化(EDA)；(4)易于集成和大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格低廉。1.4 QPSK技術(shù)的概述QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的縮略語簡稱，意為正交相移鍵控，是一種數(shù)

13、字調(diào)制方式。四相相移調(diào)制是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制移相鍵控。QPSK是在M=4時的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為45，135，225，275，調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相位配合起來，則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每兩個比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成，它們分別代表四進(jìn)制四個符號中的一個符號。QPSK中每次調(diào)制可傳輸2個信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號的

14、相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。在數(shù)字信號的調(diào)制方式中QPSK四相移鍵控是目前最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號調(diào)制方式,它具有較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗干擾性、在電路上實(shí)現(xiàn)也較為簡單。 在HFC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，從用戶線纜調(diào)制解調(diào)器發(fā)往上行通道的數(shù)據(jù)采用QPSK方式調(diào)制，并用TDMA方式復(fù)用到上行通道。 在有線電視系統(tǒng)中，衛(wèi)星（大鍋）輸出的就是QPSK信號。在實(shí)際的調(diào)諧解調(diào)電路中，采用的是非相干載波解調(diào)，本振信號與發(fā)射端的載波信號存在頻率偏差和相位抖動，因而解調(diào)出來的模擬I、Q基帶信號是帶有載波誤差的信號。這樣的模擬基帶信號即使采用定時準(zhǔn)確的時鐘進(jìn)行取樣判決，得到的數(shù)字信號也不是原來發(fā)射端的調(diào)制信號，誤差的

15、積累將導(dǎo)致抽樣判決后的誤碼率增大，因此數(shù)字QPSK解調(diào)電路要對載波誤差進(jìn)行補(bǔ)償，減少非相干載波解調(diào)帶來的影響。此外，ADC的取樣時鐘也不是從信號中提取的，當(dāng)取樣時鐘與輸入的數(shù)據(jù)不同步時，取樣將不在最佳取樣時刻進(jìn)行所得到的取樣值的統(tǒng)計(jì)信噪比就不是最高，誤碼率就高，因此，在電路中還需要恢復(fù)出一個與輸入符號率同步的時鐘，來校正固定取樣帶來的樣點(diǎn)誤差，并且準(zhǔn)確的位定時信息可為數(shù)字解調(diào)后的信道糾錯解碼提供正確的時鐘。校正辦法是由定時恢復(fù)和載波恢復(fù)模塊通過某種算法產(chǎn)生定時和載波誤差，插值或抽取器在定時和載波誤差信號的控制下，對A/D轉(zhuǎn)換后的取樣值進(jìn)行抽取或插值濾波，得到信號在最佳取樣點(diǎn)的值，不同芯片采用的

16、算法不盡相同，例如可以采用據(jù)輔助法(DA)載波相位和定時相位聯(lián)合估計(jì)的最大似然算法。1.5 本文的主要研究工作本文研究的主要內(nèi)容是利用軟件來實(shí)現(xiàn)QPSK的調(diào)制與解調(diào)。本次課題利用的軟件是MATLAB軟件中自帶的SIMULINK仿真功能模塊來進(jìn)行對QPSK調(diào)制與解調(diào)過程的設(shè)計(jì)和仿真。其主要內(nèi)容包括：1.研究QPSK的調(diào)制原理和解調(diào)原理；2.利用SUMULINK設(shè)計(jì)QPSK調(diào)制和解調(diào)仿真模型；3.分析QPSK的調(diào)制解調(diào)過程信號的時域變化過程；第二章 QPSK調(diào)制與解調(diào)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1相移鍵控系統(tǒng)概述相移鍵控是目前擴(kuò)頻系統(tǒng)中大量使用的調(diào)制方式，也是和擴(kuò)頻技術(shù)結(jié)合最成熟的調(diào)制技術(shù)，原則上看是一種線

17、性調(diào)制。從基帶變換到中頻以及射頻，中間的頻譜搬移和信號放大需要一個要求較高的線性信道，因而，設(shè)計(jì)要求較高。相移鍵控系統(tǒng)中，有待傳輸?shù)幕鶐?shù)字脈沖控制著載波相位的變化，從而形成振幅與頻率不變，而相位取離散值變化的己調(diào)波。2.1.1二進(jìn)制相移鍵控對于二迸制相移鍵控BPSK(Binary PhaseShiftKeying)來說，就是二進(jìn)制的數(shù)字信號0和1分別用載波的0和來表示。其表達(dá)式由公式(2-1)給出：(2-1)式中，為二進(jìn)制數(shù)字，概率為1-P概率為P(2-2)2.1.2四相相移鍵控四相相移鍵控QPSK是MPSK的一種特殊情況。它是利用載波四個不同的相位來表征數(shù)字信息的調(diào)制方式。QPSK信號可以

18、表示為：(2-3)式中，是載波的角頻率，是第k個碼元的載波相位取值，是一個發(fā)送碼元的持續(xù)時間，它將取可能的四種相位之一，甙t)是發(fā)送碼元的波形函數(shù)。是可以取區(qū)問(0，2x)任何離散值的隨機(jī)變量，可取的個數(shù)由調(diào)制方式的進(jìn)制來決定。在QPSK調(diào)制系統(tǒng)中，發(fā)送端可取的相位值為四個。將上式展開，得到：(2-4)令，則兩者的取值是隨機(jī)的離散值，和選定的相位有關(guān)，在星座圖的映射中對應(yīng)同相和正交分量，反映其在映射圖中的矢量位置。對于四種相位的選擇，存在/2體系和n=/4體系。/2體系對應(yīng)n=0，/2，3/2四個離散值。/4體系對應(yīng)n=/4，3/4，5/4，7/4四個離散值。從式(2_4)可以看出，四相調(diào)制的

19、波形，可以看成是對兩個正交載波進(jìn)行二進(jìn)制幅度調(diào)制的信號之和。從和的取值，容易發(fā)現(xiàn)兩者具有一定的矢量約束關(guān)系，保證兩者合成的矢量點(diǎn)在落在同一圓周上。這個關(guān)系意味著，系統(tǒng)的非線形失真對QPSK系統(tǒng)的可靠性影響很小。2.2 QPSK調(diào)制的工作原理QPSK信號有00、01、10、11四種狀態(tài)。所以,對輸入的二進(jìn)制序列,首先必須分組,每兩位碼元一組。然后根據(jù)組合情況,用載波的四種相位表征它們。QPSK信號實(shí)際上是兩路正交雙邊帶信號,可由圖2.1所示方法產(chǎn)生。串/并變 換相乘電路相干載波產(chǎn)生/2相移相乘電路相加電路輸入信號輸出信號圖2.1 QPSK調(diào)制原理圖由圖1，可以看出，QPSK是由兩路BPSK信號構(gòu)

20、成，且兩路信號相互正交的,即相位差相差90，兩路BPSK信號相加，即得到QPSK信號。圖2.1是比較常用的QPSK調(diào)制方式。2.3 QPSK解調(diào)的工作原理QPSK信號是兩個正交的2PSK信號的合成,所以可仿照2PSK信號的相平解調(diào)法,用兩個正交的相干載波分別檢測A和B兩個分量,然后還原成串行二進(jìn)制數(shù)字信號,即可完成。原理圖如圖2.2所示.低通相乘抽判/2相乘低通抽判并/串載波提取定時提取-QPSK信號輸出信號圖2.2 QPSK解調(diào)原理圖相干解調(diào)中，正交路和同相路分別設(shè)置兩個相關(guān)器(或匹配濾波器)，得到I(t)和Q(t)，經(jīng)電平判決和并一串變換后即可恢復(fù)原始信息。當(dāng)然，如果調(diào)制端是差分編碼的，那

21、么解調(diào)中并串變換后還需一個差分解碼。假如已調(diào)信號為，I(t)和Q(t)分別為和正交路，為載波頻率，那么相干解調(diào)后，同相路相乘可得(2-5)正交路為(2-6) 經(jīng)過低通濾波器后，可得 (2-7)經(jīng)過判決電路后，由上式，不難得到如下表所示結(jié)果（同相路和正交路是經(jīng)過極性轉(zhuǎn)換的，1對應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)1，-1對應(yīng)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)0）。解調(diào)過程中涉及到信號的采樣、數(shù)字下變頻、載波同步、位同步等關(guān)鍵技術(shù)。信號的采樣是模擬信號與數(shù)字信號之間的一個通道，是數(shù)字化解調(diào)過程中一個及其關(guān)鍵的步驟。數(shù)字下變頻DDC(Digital Down Converter)是隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的，目前大量使用在數(shù)字中頻技術(shù)

22、中，它的根本任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻到基帶信號的變換。數(shù)字下變頻的組成與模擬下變頻器類似，包括數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器(NCo)和低通濾波器(LPF)三部分組成。影響數(shù)字下變頻器性能的主要因素有兩個：一是表示數(shù)字本振、輸入信號以及混頻乘法運(yùn)算的樣本數(shù)值的有限字長所引起的誤差；二是數(shù)字本振相位分辨率不夠而引起數(shù)字本振樣本數(shù)值的近似取值。也就是說，數(shù)字混頻器和數(shù)字本振的數(shù)據(jù)位數(shù)不夠?qū)?，存在尾?shù)截?cái)嗟那闆r；數(shù)字本振相位的樣本值存在近似的情況。它主要涉及數(shù)控振蕩器NCO，抽取濾波器(即積分清洗濾波器)等技術(shù)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，解調(diào)器的任務(wù)是恢復(fù)出傳輸來的原始數(shù)據(jù)系列。解調(diào)器的構(gòu)成方案通?？梢苑譃閮深悾和?/p>

23、步解調(diào)和異步解調(diào)。兩者的區(qū)別在于，同步解調(diào)需要一個相干同步的本地載波。一般地說，同步解調(diào)性能較為優(yōu)良。但是，對于抑制載波分量的調(diào)制信號來說，要從接收的信號中恢復(fù)出參考載波，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。在數(shù)字通信中，除了載波同步外，還需要位同步。因?yàn)橄⑹且淮B續(xù)的碼元系列，解調(diào)時必須知道碼元的起止時刻，即碼同步。位同步可分為自同步和外同步兩種。自同步是直接從接收的信號中提取位同步信息，而外同步是在發(fā)射端專門發(fā)射導(dǎo)頻信號。例如，在基帶信號頻譜的零點(diǎn)，插入所需的導(dǎo)頻信號，在接收端，利用窄帶濾波器，就可以從解調(diào)后的基帶信號中提取所需的同步信息。插入導(dǎo)頻也可以使數(shù)字信號的包絡(luò)，隨同步信號的某種波形而變化。在相

24、移或頻移鍵控時，在接收端只要進(jìn)行包絡(luò)檢波就可得到同步信號。2.4 其它QPSK簡介上面說的QPSK調(diào)制方式，當(dāng)基帶信號經(jīng)過脈沖成形時(如升余弦滾降信號)，QPSK信號將失去恒包絡(luò)的性質(zhì)，當(dāng)發(fā)生幅度為的相移時(每個符號間的兩位都改變)，將會導(dǎo)致信號包絡(luò)瞬間過零點(diǎn)。任何一種在過零點(diǎn)的硬限幅或非線性放大，都將由于信號在低電壓時的失真而在傳輸過程中帶來已被濾除的旁瓣，這顯然是并不希望的。為了防止旁瓣再生和頻譜擴(kuò)展，必須使用效率較低的線性放大器放大QPSK信號。因而，產(chǎn)生了一種改進(jìn)型的QPSK信號，OQPSK，即交錯或參差QPSK。它的原理是讓兩路信號I(t)和Q(t)錯開，讓在任意時刻只有兩個比特中的

25、一個改變它的值，這樣符號間的相移都只限制在90，消除了180相位跳變帶來的負(fù)面影響。因?yàn)?80相位跳變消除了，所以O(shè)QPSK信號的帶限不會導(dǎo)致信號包絡(luò)經(jīng)過零點(diǎn)。帶限處理會造成一定程度的ISI,特別是在90相位點(diǎn)。但是，包絡(luò)的變化小多了，因此對OQPSK的硬限幅或非線性放大不會再生出像在QPSK中那么多的高頻旁瓣。還有一種QPSK調(diào)制方式，被稱作/4QPSK，它是OQPSK和QPSK的折衷，它的符號間的最大相位跳變是135，因此，/4QPSK比QPSK有更好的恒包絡(luò)性質(zhì)，但是對包絡(luò)的變化比OQPSK更敏感。但是，/4QPSK的最吸引人的地方是它能夠非相干解調(diào)，可使接收端設(shè)計(jì)簡化。第三章QPSK調(diào)

26、制與解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)3.1 SIMULINK功能介紹Simulink是MATLAB中的一種可視化仿真工具， 是一種基于MATLAB的框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí)現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進(jìn)行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同部分具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需要通過簡單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及

27、仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈活等優(yōu)點(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。同時有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink。3.2 SIMULINK特點(diǎn)1 豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫 2 交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖；3 以設(shè)計(jì)功能的層次性來分割模型，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理；4 通過Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼；5 提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成；6 使用Embedded MATLAB 模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用

28、MATLAB算法；7 使用定步長或變步長運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid Accelerator)來決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來運(yùn)行模型；8 圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為；9 可訪問MATLAB從而對結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)；10 模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤。3.3QPSK調(diào)制與解調(diào)的軟件設(shè)計(jì)3.3.1 QPSK調(diào)制與解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)方框圖本課題采用MATLAB自帶的SIMULINK來設(shè)計(jì)QPSK調(diào)制與解調(diào)的仿真過程，仿真的方框圖如圖3.1所示。

29、圖3.1 QPSK調(diào)制與解調(diào)simulink實(shí)現(xiàn)過程如圖4.1所示，上半部分是QPSK調(diào)制的過程，是將二進(jìn)制伯努利隨即信號調(diào)制成為QPSK信號，而下半部分是其解調(diào)過程，是將上半部分的QPSK已調(diào)信號進(jìn)行解調(diào)。3.3.2 QPSK調(diào)制解調(diào)過程主要組件的功能1串/并傳換器功能:此模塊組是實(shí)現(xiàn)將一路串信號轉(zhuǎn)按照奇數(shù)位輸出一路信號，然后按照偶數(shù)位輸出另一路信號，即所謂的串/并傳換器。2 單極性信號轉(zhuǎn)雙極性信號模塊組功能:此模塊組是實(shí)現(xiàn)將單極性伯努利二進(jìn)制隨機(jī)信號轉(zhuǎn)換成雙極性信號。3 正弦相干載波產(chǎn)生器功能：此模塊組是實(shí)現(xiàn)給輸入的信號加相干正弦載波。4 抽樣判決器功能：此模塊組是實(shí)現(xiàn)對輸出信號進(jìn)行抽樣判

30、決的作用。5并/傳轉(zhuǎn)換器功能：此模塊組是實(shí)現(xiàn)將奇數(shù)位信號和偶數(shù)位信號合并成一路串信號，即所謂的并/串轉(zhuǎn)換器。3.4 QPSK調(diào)制解調(diào)仿真過程及其波形圖3.4.1 QPSK調(diào)制過程及其波形圖本課題QPSK調(diào)制解調(diào)過程的信號源選定為伯努利二進(jìn)制隨機(jī)信號。其參數(shù)如圖3.2所示,波形如圖3.3所示:圖3.2 伯努利二進(jìn)制信號發(fā)生器參數(shù)圖3.3輸入數(shù)字信號序列對輸入基帶數(shù)字信號有串并變換電路分為兩個并行序列，分別如下圖3.4所示。其中圖3.4a中是輸入序列的奇數(shù)序列，圖3.4b是實(shí)序列的偶數(shù)序列:圖3.4a 經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的序列圖3.4b經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換的序列隨后兩路信號分別經(jīng)過單/雙極性轉(zhuǎn)換器將此前的單極性

31、信號轉(zhuǎn)換為雙極性信號。其兩路轉(zhuǎn)換后相對應(yīng)的波形如圖3.5a和圖3.5b所示：圖3.5a 經(jīng)過單/雙極性轉(zhuǎn)換后的序列圖3.5b 經(jīng)過單/雙極性轉(zhuǎn)換后的信號所加相干載波的波形分別為3.6a和3.6b所示:圖3.6a 0相位正弦載波信號圖3.6b相位正弦載波信號-此時，經(jīng)過雙極性轉(zhuǎn)換的信號一路與相位為0的正弦載波相干，另一路則與相位為的正弦載波相干。信號相干后的波形如圖分別為圖3.7a和圖3.7b所示：圖3.7a 經(jīng)載波相干后的信號圖3.7b經(jīng)載波相干后的信號其中與信號相干的0相位正弦載波和相位正弦載波的參數(shù)分別如圖3.8a和圖3.8b所示：圖3.8a 0相位相干正弦載波參數(shù)圖3.8b相位相干正弦載

32、波參數(shù)相干后的兩路信號在經(jīng)過一個相加模塊，就得到了QPSK信號。經(jīng)調(diào)制后的QPSK信號如圖3.9所示：圖3.9 經(jīng)調(diào)制后的QPSK信號3.4.2 QPSK解調(diào)過程及其波形圖QPSK信號通過加兩路相位分別為0和的正弦載波進(jìn)行相干解調(diào)。解調(diào)后信號的波形分別如圖3.10a和3.10b所示：圖3.10a 0相位載波相干后信號圖3.10b 相位載波相干后信號其兩路正弦載波的參數(shù)分別與圖7和圖8相一致。經(jīng)過載波相干后的信號通過低通濾波器進(jìn)行低通濾波處理。其低通濾波后的信號的波形分別如圖3.11a和3.11b所示圖3.11a 低通濾波后的信號圖3.11b低通濾波后的信號此時信號經(jīng)過抽樣判決后將模擬信號轉(zhuǎn)換為

33、數(shù)字信號序列經(jīng)抽樣判決后信號的波形分別如圖3.12a和3.12b所示：圖3.12a 經(jīng)抽樣判決后信號圖3.12b經(jīng)抽樣判決后信號然后將這兩路雙極性信號轉(zhuǎn)換成單極性二進(jìn)制信號，轉(zhuǎn)換后的單極性二進(jìn)制信號分別如圖3.13a和3.13b所示：圖3.13a 經(jīng)極性轉(zhuǎn)換后的信號圖3.13b經(jīng)極性轉(zhuǎn)換后的信號最后通過并/串轉(zhuǎn)換器將信號放置其奇數(shù)位，將另信號放置其偶數(shù)位，轉(zhuǎn)換成一路二進(jìn)制單極性信號，此時的信號即是QPSK信號解調(diào)后最終的信號。信號的解調(diào)信號如圖3.14所示：圖3.14 信號的解調(diào)信號3.5 QPSK調(diào)制解調(diào)仿真過程正確性的驗(yàn)證為了最后能夠更好的驗(yàn)證此次課題的正確性，本人將QPSK調(diào)制與解調(diào)過程

34、放置于一個系統(tǒng)中。所以從理論上來說，信號源發(fā)送的伯努利二進(jìn)制隨機(jī)信號經(jīng)過調(diào)制之后，再經(jīng)過解調(diào)，結(jié)果得到信號應(yīng)該與信號源發(fā)送的伯努利二進(jìn)制隨機(jī)信號相一致。經(jīng)驗(yàn)證，解調(diào)后的波形和調(diào)制前的波形是相一致，波形如圖3.15所示：圖3.15發(fā)送信號與調(diào)制解調(diào)后信號由圖3.15可見，解調(diào)后的波形和調(diào)制前的波形是一致的（其調(diào)制解調(diào)過程中會有一定的延遲），因此可以證明此次QPSK調(diào)制解調(diào)的SIMULINK實(shí)現(xiàn)過程是正確的。結(jié)束語經(jīng)過了兩個多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了QPSK調(diào)制與解調(diào)的軟件實(shí)現(xiàn)的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨(dú)立

35、完成的最大的項(xiàng)目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受，從對MATLAB與SIMULINK等相關(guān)軟件很不了解的狀態(tài)，我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都會讓我興奮好一段時間。從中我也充分認(rèn)識到了現(xiàn)代通信技術(shù)的神奇與魅力。 雖然我的論文作品不是很成熟，還有很多不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一個模塊組的搭建與設(shè)計(jì)，都有我的勞動。當(dāng)看著自己的設(shè)計(jì)的，成天相伴的系統(tǒng)能夠正常完整的運(yùn)行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。這次做論文的經(jīng)歷

36、也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進(jìn)步。致謝本設(shè)計(jì)在劉密歌老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無不凝聚著劉老師的心血和汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向劉密歌老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)

37、。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向西安文理學(xué)院機(jī)電系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們四年來的辛勤栽培。參考文獻(xiàn)1樊昌信 曹麗娜編著。通信原理。國防工業(yè)出版社。2009年1月2張志涌 楊祖櫻編著。MATLAB教程。北京航空航天大學(xué)出版社。2006年9月3 張肅文編著。高頻電子線路。高等教育出版社。2008年2月4 周建興等編著。MATLAB從入門到精通。人民郵電出版社。2008年11月5 郭文彬 桑林編著。通信原理基于matlab的計(jì)算機(jī)仿真。北京郵電大學(xué)出版社。2006年6月6 王正林等編著。MATLAB/simulink與控制系統(tǒng)仿真。電子工業(yè)出版社。20

38、08年7月7 曹志剛錢亞生?，F(xiàn)代通信原理。清華大學(xué)出版社。2008年03月8 張輝，曹麗娜 編著?，F(xiàn)代通信原理與技術(shù)。西安電子科技大學(xué)出版社。2008年07月9 劉穎 編著。數(shù)字通信原理與技術(shù)。北京郵電大學(xué)出版社。1999年10月10 李宗豪 編著。基本通信原理通信原理課程建設(shè)教材系列。北京郵電大學(xué)出版社。2006年02月11 吳偉陵，牛凱 編著。移動通信原理。電子工業(yè)出版社。2005年01月12 啜鋼 等編著。移動通信原理與系統(tǒng)。北京郵電大學(xué)出版社。2005年09月13 王軍選，張曉燕，張燕燕編著。無線通信調(diào)制與編碼。人民郵電出版社。2008年04月14 王華奎等編著。移動通信原理與技術(shù)。清

39、華大學(xué)出版社。2009年01月15 楊家瑋盛敏劉勤編著。移動通信基礎(chǔ)。電子工業(yè)出版社。2008年08月16 張亮 等編著。MATLAB7.x系統(tǒng)建模與仿真。人民郵電出版社。2006年11月17 蔣青，于秀蘭 編著。通信原理學(xué)習(xí)指導(dǎo)。人民郵電出版社。2007年05月18 達(dá)新宇 等編著。通信原理實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)。北京郵電大學(xué)出版社。2009年12月19 黃智偉 編著。調(diào)制解調(diào)器電路設(shè)計(jì)。西安電子科技大學(xué)出版社。2009年04月20 李環(huán)，任波，華宇寧 編著。通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與應(yīng)用。電子工業(yè)出版社。2009年03月21 楊旭峰，劉巖涯編著。通信原理應(yīng)用實(shí)踐指導(dǎo)。哈爾濱工程大學(xué)出版社。2008年03月

40、附錄 Digital communication technologyThe move from analog communication to digital has advanced the use of QPSK. Eulers relation is used to assist analysis of multiplication of sine and cosine signals. A SPICE simulation is used to illustrate QPSK modulation of a 1MHz sine wave. A phasor diagram shows

41、 the impact of poor synchronization with the local oscillator. Digital processing is used to remove phase and frequency errors. Since the early days of electronics, as advances in technology were taking place, the boundaries of both local and global communication began eroding, resulting in a world

42、that is smaller and hence more easily accessible for the sharing of knowledge and information. The pioneering work by Bell and Marconi formed the cornerstone of the information age that exists today and paved the way for the future of telecommunications. Traditionally, local communication was done o

43、ver wires, as this presented a cost-effective way of ensuring a reliable transfer of information. For long-distance communications, transmission of information over radio waves was needed. Although this was convenient from a hardware standpoint, radio-waves transmission raised doubts over the corrup

44、tion of the information and was often dependent on high-power transmitters to overcome weather conditions, large buildings, and interference from other sources of electromagnetics.The various modulation techniques offered different solutions in terms of cost-effectiveness and quality of received sig

45、nals but until recently were still largely analog. Frequency modulation and phase modulation presented a certain immunity to noise, whereas amplitude modulation was simpler to demodulate. However, more recently with the advent of low-cost microcontrollers and the introduction of domestic mobile tele

46、phones and satellite communications, digital modulation has gained in popularity. With digital modulation techniques come all the advantages that traditional microprocessor circuits have over their analog counterparts. Any shortfalls in the communications link can be eradicated using software. Infor

47、mation can now be encrypted, error correction can ensure more confidence in received data, and the use of DSP can reduce the limited bandwidth allocated to each service. As with traditional analog systems, digital modulation can use amplitude, frequency, or phase modulation with different advantages

48、. As frequency and phase modulation techniques offer more immunity to noise, they are the preferred scheme for the majority of services in use today and will be discussed in detail below. With QPSK, the carrier undergoes four changes in phase (four symbols) and can thus represent 2 binary bits of da

49、ta per symbol. Although this may seem insignificant initially, a modulation scheme has now been supposed that enables a carrier to transmit 2 bits of information instead of 1, thus effectively doubling the bandwidth of the carrier to increase the transmission rate.The mobile communications are welco

50、med a new leap. Broadband, intelligent, individuation, and more media-oriented world function, environmental protection is the new trend of development of mobile communication. Mobile communications in economic development and social progress plays a more important role.15 to 18 here at the worlds m

51、obile communication meeting the mobile broadband information as the next industrial revolution breakthrough. Although 3G technology popularization of time is not long, but the mobile systems have focused on long-term evolution (including technology), LTE, and that the technology field technical brea

52、kthroughs and promotion will greatly promote the global economy development.As a powerful next-generation wireless communication technology, the communication capacity than LTE cable network and its present some download speed can reach peak per 100 MBPS, upload peak rate of 50 can per MBPS. In the

53、meeting, the industry journal analysts will LTE technology as the focus of this years congress. But in the 15th day, global mobile communication association, China telecom, special announced Heidi (Japan) and America KDDI in sun wei to promote communications company because service and commercializa

54、tion of LTE become association new members. During the meeting, the Chinese huawei also launched a world first three modes LTE modems, the era of equipment for 3G and 2gb can compatible standard requirement.The world of artificial intelligence is the development of mobile communication and a trend.

55、Computer is becoming the function of smartphones mobile communication. According to the forecast, 2013, mobile phone number of Internet users around the world will use computers, 17.8 billion over the Internet users, while smartphone and other Internet phone number will be reached 1.82 billion. Voda

56、fone group CEO vittorio & # 39; Secco labor in the subject, the report says, 2009 in a year the company network, intelligent devices increased by 40%.The conference is the personalized discuss another hot issue. The expert thinks, future phones will not thousands of machines for each side, but the users needs and different, especially with the interconnection between network era, each item needs more individuation. Design and production of the product is rich personalized mobile phone in an important competition.16 on the BBS of mobile broadband congress agreed that mobile