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目 录
第一章 概述 ........................................................................................................................................... 2 第二章 QPSK通信系统原理与仿真 ................................................................................................. 2
2.1 QPSK系统框图介绍 ................................................................................................................ 2 2.2 QPSK信号的调制原理 ......................................................................................................... 3
2.2.1 QPSK信号产生方法 ..................................................................................................... 3 2.2.2 QPSK星座图 ................................................................................................................. 4 2.3 QPSK解调原理及误码率分析 ............................................................................................. 4
2.3.1 QPSK解调方法 ............................................................................................................. 4 2.3.2 QPSK系统误码率 ......................................................................................................... 5 2.4 QPSK信号在AWGN信道下仿真 ......................................................................................... 5 第三章 BPSK通信系统原理与仿真 ................................................................................................. 6
3.1 BPSK信号的调制原理 ......................................................................................................... 6 3.2 BPSK解调原理及误码率分析 ............................................................................................. 7 第四章 QPSK与BPSK性能比较 ....................................................................................................... 8
4.1 QPSK与BPSK在多信道下比较仿真 ................................................................................... 8
4.1.1 纵向比较分析 ........................................................................................................... 8 4.1.2 横向比较分析 ......................................................................................................... 10 4.2 仿真结果分析 ..................................................................................................................... 10
4.2.1 误码率分析 ............................................................................................................. 10 4.2.2 频带利用率比较 ..................................................................................................... 10
附 录 ....................................................................................................................................................11
代码1 ................................................................................................................................................11 代码2 ................................................................................................................................................11 代码3 ............................................................................................................................................... 14 代码4 ............................................................................................................................................... 16
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第一章 概述
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。它以其抗干扰性能强、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、宽带接人、移动通信及有线电视系统之中。
BPSK是英文Binary Phase Shift Keying的缩略语简称，意为二相相移键控，是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。它使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。
本文所研究的QPSK系统与二进制的BPSK系统相比，具有以下特点:
1. 在传码率相同的情况下，四进制数字调制系统的信息速率是二进制系统的2倍。 2. 在相同信息速率条件下，四进制数字调制系统的传码率是二进制系统的1/4倍，这一特
点使得四进制码元宽度是二进制码元宽度的2倍，码元宽度的加大，可增加每个码元的能量，也可减小码间串扰的影响。
3. 由于四进制码元速率比二进制的降低，所需信道带宽减小。
4. 在接收系统输入信噪比相同的条件下，四进制数字调制系统的误码率要高于二进制系
统。
5. 四进制数字调制系统较二进制系统复杂，常在信息速率要求较高的场合。
基于以上优点，在数字信号的调制方式中QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性，在电路上实现也较为简单，因而被WCDMA和CDMA2000等第三代移动通信系统采用。
第二章 QPSK通信系统原理与仿真
2.1 QPSK系统框图介绍
在图2.1的系统中，发送方，QPSK数据源采用随机生成，信源编码采用差分编码，编码后的信号经QPSK调制器，经由发送滤波器进入传输信道。
接收方，信号首先经过相位旋转，再经匹配滤波器解调，经阈值比较得到未解码的接收信号，差分译码后得到接收信号，与信源发送信号相比较，由此得到系统误码率，同时计算系统误码率的理论值，将系统值与理论值进行比较。
对于信道，这里选取的是加性高斯白噪声（Additive White Gaussian Noise）以及多径Rayleigh
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衰落信道（Multipath Rayleigh Fading Channel）。
QPSK数据源 差分编码器 QPSK调制器 发送滤波器 衰减 噪声 计算BER 差分译码器 阈值比较 积分与清除 相位旋转 符号同步器 相位同步 图2.1 QPSK系统框图
在实验中，选用的是差分码。
差分码又称为相对码，在差分码中利用电平跳变来分别表示1或0，分为传号差分码和空号差分码。
传号差分码：当输入数据为“1”时，编码波型相对于前一码电平产生跳变；输入为“0”时，波型不产生跳变。
空号差分码：当输入数据为“0”时，编码波型相对于前一码电平产生跳变；输入为“1”时，波型不产生跳变。
2.2 QPSK信号的调制原理
2.2.1 QPSK信号产生方法
QPSK信号通常由图2.2所示的调相法产生，输入的二进制序列经过一个串/并转换器后分为两路二进制序列，这里假设两路序列为a，b，并通过平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到如图2.3中的虚线矢量。
QPSK信号每个码元含有2比特的信息，如图2.3所示现用ab代表这两个比特。两个比特有4种组合，即00、01、10和11。它们和相位之间的关系通常都按格雷码的规律安排，如表2-1所示。
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图2.2 调相法产生QPSK信号 图2.3 信号矢量
2.2.2 QPSK星座图
在本次系统仿真中使用仿真代码产生QPSK信号星座图，具体代码如附录代码1。 运行得到的信号星座图如图2.4，2.5：
表2-1 QPSK编码规则
a 0 1 1 0
b 0 0 1 1 ?k A方式 B方式 0? 225? 90? 180? 315? 45? 270? 135? 表中?k－一组间隔均匀的受调制相位
2.3 QPSK解调原理及误码率分析
2.3.1 QPSK解调方法
由于QPSK信号可以看作两个正交2PSK信号的叠加，解调框图如图2.6，用相干解调方法，即用两路正交的相干载波，可以很容易的分离出这两路正交的2PSK信号。解调后的两路基带信号码元a和b，经过并串变换后，成为串行数据输出。
图2.4 A方式信号星座图 图2.5 B方式信号星座图