周翌 《基于MATLAB的OQPSK调制解调实现》 第1页 共22页
基于MATLAB的OQPSK调制解调实现
学生姓名：周翌 指导老师：吴志敏
摘 要 本课程设计的目标在于深切理解OQPSK调制与解调的基本原理，学会使用MATALB软件中的M文件来实现OQPSK的调制与解调以及分析加入不同噪声时对信号的影响程度。首先产生一个数字基带信号，接下来调用MATLAB中的相应函数对这个基带信号进行调制，然后分析调制后的波形:，记录结果后对调制后的信号进行解调，观察解调结果并做好记录，最后在信号中加入噪声并观察其时频图的变化，分析信噪比的噪声对调制结果的影响。本课程设计的实验开发/运行平台为windowsXP/windows7，程序设计使用MATLAB语言。通过调试运行，基本完成设计目标,达到调制与解调的目的。
关键词： MATLAB；M文件；OQPSK；调制与解调；噪声
1 引 言
数字调制与解调技术在数字通信中占有非常重要的地位 ，数字通信技术与 MATLAB 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。在数字信号通信过程中，噪声的影响往往比较大，同时我们都希望有较高的频带利用率和功率利用率，而OQPSK也是一种恒包络调制技术，其频谱特性好，既保留着2PSK的高抗噪声性能、高频带利用率和高功率利用率，又有效地减弱了2PSK的“反相工作”缺陷，在通信研究中有着非常重要的意义，特别是在卫星通信和移动通信的领域有着广泛的应用。MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程与科学计算的高级语言，在控制系统的分析、仿真与设计方面得到了非常广泛的应用，随着其信号处理专业函数和专业工具箱的成熟，越来
周翌 《基于MATLAB的OQPSK调制解调实现》 第2页 共22页 越受到通信领域人士的欢迎，其在通信领域的应用也将更加广泛。
1.1课程设计目的
熟悉OQPSK的基本原理，掌握MATLAB中M文件的使用及相关函数的调用方法，在此基础上通过编程实现OQPSK的调制与解调，并通过加入的噪声来判断所设计的系统性能。这次课程设计不仅让我对OQPSK有了更加深入的了解，而且学会了如何利用MATLAB中的M文件来实现通信系统方面的应用，最重要的是，自己能够独立完成一个小项目了，有了这方面的经验，我在以后的学习中就会有更充足的信心和动力。
1.2课程设计要求
熟悉MATLAB中M文件的使用方法，并在深切理解OQPSK调制解调原理的基础上，编写出OQPSK调制解调程序。绘制出OQPSK信号解调前后在时域和频域中的波形，并观察解调前后频谱有何变化以加深对OQPSK信号解调原理的理解。分别对信号叠加不同噪声，并进行解调，绘制出解调前后信号的时频波形，分析不同噪声对信号传输造成的影响大小。
1.3课程设计步骤
先产生随机信号，然后对信号进行调制和解调，在调制和解调过程中加入高斯白噪声，观察现象。
1、 产生四进制数字作为数字基带信号，对其进行调制； 2、 将函数调制信号改为相应的时域波形调制信号；
3、 在函数调制信号中加入高斯白噪声，生成加入噪声后的时域波形调制信号； 4、 分别生成没加或加了噪声的调制信号波形图和频谱图； 5、 分别对没加或加了噪声的调制信号进行解调； 6、 计算误码率。
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2 OQPSK调制解调原理
2.1 OQPSK调制原理
OQPSK，即Offset Quadrature Phase Shift Keying的缩写，中文意思为偏置正交相移键控，是QPSK（正交相移键控，又有4PSK之称）的改进，有关QPSK的资料请参考《通信原理（第六版）》[1]，这里就不多赘述了。OQPSK与QPSK相同的是相位关系，即：把输入信号分为两路，然后正交调制。所不同的是，OQPSK把同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。因为两支路码元上偏移了半个周期，每次只能有一路可能发生极性翻转。所以，OQPSK信号能跳变的相位只能是0o、+90o、-90o，不会发生180o的跳变，OQPSK与QPSK相比，信号的包络波动幅度有限，经过限幅放大后的频带范围也要小，所以性能也更加优良。其星座映射图如下（图2-1）所示：
图2-1 OQPSK星座映射图
OQPSK的产生原理方框图如下（图2-2）所示：输入的数据信号是二进制不归零双极性码元，它被“串/并变换”电路变成两路码元a和b后，其每个码元的持续时间是输入码元的2倍，且b路码元在产生后马上增加了一个Ts/2（半个周期）的延时电路。由a路码元和经延时后的b路码元相加的信号即为OQPSK调制信号。