通信工程专业设计说明书
基于Matlab/Simulink
的QPSK调制解调仿真设计与研究
目录
摘 要 ..................................................................... 2 第一章 前 言.............................................................. 2 1.1 专业设计任务及要求 .......................................................................................................... 2 1.2 Matlab简介 ............................................................ 2 1.3 Matlab下的simulink简介 ................................................ 3 1.4 通信系统模型 .......................................................... 3 第二章 QPSK调制 ........................................................... 4 2.1 QPSK介绍 ............................................................ 4 2.2 QPSK调制原理 ........................................................ 4
2.2.1 相乘法 ....................................................................................................................... 4 2.2.2 选择法 ....................................................................................................................... 5 2.3 QPSK调制原理框图 ........................................................................................................ 6 2.4 QPSK调制方式的Matlab仿真 ........................................... 6 2.5 QPSK调制方式Matlab-simulink仿真 ............................................................................ 7 2.5.1 simulink调制建模 ................................................... 7
2.5.2 simulink调制仿真结果 ............................................................................................... 8 第三章 QPSK解调 .......................................................... 13 3.1 QPSK解调原理 ...................................................... 13 3.2 QPSK解调原理框图 .................................................................................................... 13 3.3 QPSK解调方式Matlab仿真 ........................................... 13 3.4 QPSK解调方式的Matlab-simulink仿真 .................................. 14 3.4.1 QPSK解调建模 .................................................. 14
3.4.2 传输信道 ................................................................................................................. 16 3.4.3 仿真结果 ................................................................................................................. 16 3.5 仿真结果分析 .................................................................................................................... 18 第四章 QPSK通信系统性能分析 .............................................. 19 第五章 结论 ............................................................... 19 参考文献 ................................................................... 20 附 录 ..................................................................... 20
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摘 要
正交相移键控（QPSK），是一种数字调制方式。QPSK技术具有抗干扰能力好、误码率低、频谱利用效率高等一系列优点。论文主要介绍了正交相移键控(QPSK)的概况，以及正交相移键控QPSK的调制解调概念和原理，利用Matlab中M文件和Simulink模块对QPSK的调制解调系统进行了仿真，对QPSK在高斯白噪声信道中的性能进行了，分析了解Simulink中涉及到QPSK的各种模块的功能。
【关键词】Matlab QPSK Simulnk 仿真
第一章 前 言
1.1 专业设计任务及要求
1了解并掌握QPSK调制与解调的基本原理；
2在通信原理课程的基础上设计与分析简单的通信系统；
3学会利用MATLAB7.0编写程序进行仿真，根据实验结果能分析所设计系统的性能。
4学习MATLAB的基本知识，熟悉MATLAB集成环境下的Simulink的仿真平台。
5利用通信原理相关知识在仿真平台中设计QPSK调制与解调仿真系统并用示波器观察解调后的波形
6在指导老师的指导下，独立完成课程设计的全部内容，能正确的阐述和分析设计和实验结果。
1.2 Matlab简介
MATLAB是MATrix LABoratory的缩写，是一款由美国Math Works公司出品
的商业数学软件。MATLAB 是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据图像等常用功能外，MATLAB还可以用来创建用户界面及与调用其它语言(包括C，C++和FORTRAN)编写的程序。尽管MATLAB主要用于数值计算,但是因为大量的额外
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的工具箱它也适合于不同领域的应用,如控制系统设计与分析、图像处理和信号处理和通信、金融建模和分析等。除了一个完整的Simulink包,提供了一个可视化的开发环境,通常用于系统仿真、动态/嵌入式系统开发等。
1.3 Matlab下的simulink简介
Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中只要通过简单的鼠标操作，就可以构造出复杂的系统。Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、效率高、贴近实际、等优点，基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件应用于Simulink。
1.4 通信系统模型
通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和，包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ，它的一般模型如图1.4.1所示。
信息源?发送设备?信道?接收设备?受信者
?
噪声源
图1.4.1 通信系统一般模型
模拟通信系统是利用模拟信号来传递消息的通信系统，其模型如图1.4.2所示。
信息源?调制器?信道?解调器?受信者
?
噪声源
图1.4.2 模拟通信系统模型
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第二章 QPSK调制
2.1 QPSK介绍
Quadrature Phase Shift Keying通过使用载波的四个各不相同的相位差来表示输入的信息，是具有四进制的相移键控。QPSK是在M=4时的数字的调相技术，它通过约定的四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，输入数据为二进制的数字序列，因为载波相位是四进制的，所有我们需要把二进制的数据变为四进制的，即把二进制序列中每两个比特分成一组，四种排列组合，即00，01，10，11，双比特码元即为一组。每两位二进制信息比特构成每一组，它们分别表示着着四个符号中的某一个符号。
2.2 QPSK调制原理
QPSK的调制有两种产生方法相乘电路法和选择法。
2.2.1 相乘法
输入信号是二进制不归零的双极性码元，它通过“串并变换”电路变成了两路码元。变成并行码元后，每个码元的持续时间是输入码元的两倍。用两路正交载波去调制并行码元。
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