毕设—QPSK的调制解调.doc
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1、(完整word版)毕设QPSK的调制解调 目 录摘 要1ABSTRACT2第1章 绪 论41.1 课题背景、目的及意义41.2 课题的主要内容51.3 本论文的结构安排5第2章 调制解调技术62.1 常见的调制解调技术62.2 QPSK技术62.2.1 QPSK原理62.2.2 QPSK实际应用102.3 比较联系112.4 QPSK应用前景12第3章 MATLAB简介133.1 Matlab概貌133.1.1 MATLAB的发展133.1.2 Matlab的主要功能143.2 Matlab的优势及特点143.2.1 Matlab的优势143.2.2 Matlab 语言的特点14第4章 QPS
2、K调制解调设计164.1 设计步骤164.2 QPSK的调制解调174.3 QPSK在高斯噪声情况下调制解调214.4 QPSK抗噪声性能仿真25第五章 结论与总结27参考文献28致 谢29附录1 代码31附录2 外文文献及翻译39外文文献39中文翻译43附录3 毕业设计任务书46附录4 开题报告48华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告48摘 要在21世界信息飞速发展的时代,各个国家对通信行业的支持更是不遗余力。当前我国3G行业正值蓬勃发展,国家又在大力倡导三网融合。各个运营商都在极力扩展自己的业务。这也在为客户服务方面有了更高的要求、更高的质量。众所周知,调制解调技术是信号传输的基本和核心
3、。好的技术能够快速地传递用户信息,并且有着高的准确性(即非常低的误码率)和可靠性。QPSK调制解调技术以其高的解调速率、低的误码率,在CDMA领域得到广泛应用。此项研究,对通信行业的发展有着积极推进的作用,利于提高我国通信行业的技术水准,以便于更好的为国家和人民服务。论文分作五部分,第一章是绪论,简单阐述QPSK课题的研究背景以及课题内容和整个论文的结构安排;第二章简单介绍了了QPSK调制解调的原理和方法,系统阐述了最常见的2ASK、2PSK、2FSK的原理和方法,最后再对他们做一个系统的比较,以便明白QPSK的优点和性能;第三章是对所用工具MATLAB做一个大概的阐述,讲解了MATLAB的发
4、展、性能、所用于语言,以及在各个领域的应用。为后边编写程序做下准备、第四章针对此次课题QPSK的调制解调提出具体的方案,按调制和解调的步骤,一步步编写出程序,然后,利用MATLAB工具对程序做出相应的仿真,在仿真过程中加入噪声分析,最后在对它的误码率做一个研究;第五章是对整个毕设的结论和总结,感悟自己在这一时间内的所学所感,对自己的努力做一个回顾,以便在今后的生活和学习中,有更进一步的提高首先介绍了QPSK的调制解调原理,接着提出了一种基于MATLAB的调制解调方案,包括串并转换、电平转换、载波调制、信号合成、相干解调、抽样判决,和并串转换一系列系统的设计,对QPSK的星座图和调制解调进行了仿
5、真,并对系统性能进行了分析,进而证明QPSK调制技术的优越性。关键字:QPSK 调制解调 电平转换 相干解调 抽样判决 AbstractIn the twenty-first century,the information in the era of rapid development of various countries in the world, and the communications industry support is spare no effort. .Current, China 3G industry was booming, and vigorously promo
6、te national integration in the. Various operators are trying to expand their business. This is also for customer service had higher demand, higher quality. As everyone knows, modulation and demodulation technology is the basic and core of signal transmission. Good technology can rapidly transfer the
7、 user information, and with high accuracy (i.e., very low bit error rate ) and reliability. QPSK modulation and demodulation technology for its high demodulation rate, low error rate, have been widely applied in CDMA. In this study, the communications industry development has a positive promotion ro
8、le, help improve Chinas communication industry technical standards, in order to better serve our country and our people.The paper is divided into five parts, the first chapter is the introduction, introduced QPSK the research background of the subject and topic content and the organization of this t
9、hesis; the second chapter briefly introduces the QPSK modulation and demodulation principle and method, the system elaborated the most common 2ASK,2PSK,2FSK principle and method, finally to make one a systematic comparison, in order to understand the advantages of QPSK and performance; the third cha
10、pter is on the tool used MATLAB do probably explain, explain the development of MATLAB, performance, is used for the language, as well as in the various fields of application. For behind the program do preparation, in the fourth chapter the task of modulation and demodulation of QPSK put forward the
11、 concrete scheme according to the modulation and demodulation, step, step by step preparation procedures, and then, using MATLAB tools to make the corresponding simulation program, in the process of simulation adding noise analysis, at last on its bit error rate do a study; Chapter fifth is on the w
12、hole complete set of conclusions and summary, feeling myself at this time what are, on their own to do a review, so that in the future life and study, has further improved First, the article will introduce the QPSK modulation and demodulation principle, then proposed one kind based on the MATLAB mod
13、ulation and demodulation of the program, including the string and the conversion, conversion, carrier modulation, signal synthesis, coherent demodulation, sample sentences and string conversion, and a series of system design, the QPSK constellation diagram and the modulation and demodulation of the
14、simulation, and the performance of the system are analyzed, and then proved the superiority of QPSK modulation technology.Keyword: QPSK Modulation and Demodulation Level Conversion Coherent Demodulation The sample Sentences第1章 绪 论1.1 课题背景、目的及意义在现代通信领域里,随着人民生活水平的提高,对于通信的质量及效率有着明显的要求,尤其是近几年,我国迅速步入了全民”
15、3G”时代,通信业务需求的快速增长,高效的调制解调技术已经成为研究和发展的方向。1.1.1 QPSK系统的应用背景简介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。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、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、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。
16、1.1.2 QPSK仿真的意义通过完成设计内容, 学习QPSK调制解调的基本原理,同时也要复习通信系统的主要组成部分,了解调制解调方式中最基础的方法。了解QPSK的实现方法及数学原理。并对“通信”这个概念有个整体的理解,学习数字调制中误码率测试的标准及计算方法。同时还要复习随机信号中时域用自相关函数,频域用功率谱密度来描述平稳随机过程的特性等基础知识,来理解高斯信道中噪声的表示方法,以便在编程中使用。 理解QPSK调制解调的基本原理,并使用MATLAB编程实现QPSK信号在高斯信道和瑞利衰落信道下传输,以及该方式的误码率测试。复习MATLAB编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿
17、真系统的注意事项,并锻炼自己的编程能力,通过编程完成QPSK调制解调系统的仿真,以及误码率测试,并得出响应波形。在完成要求任务的条件下,尝试优化程序。通过本次实验,除了培养了自主动手学到了知识之外,还可以将次研究作为一种推广,让自己来深入一层的了解QPSK以至其他调制方式的原理和实现方法。可以方便自己进行测试和对比。1.2 课题的主要内容通过指导老师提供以及自己查阅的资料,首先,对QPSK进行深一步的学习和研究,明白QPSK技术的优点和不足,以便为以后做实验做下基础。其次,利用所学知识如:二进制振幅键控(2ASK)、二进制频移键控(2FSK)、和二进制相移键控(2PSK),进行复习和巩固,进一
18、步明白它们和QPSK的区别。最后,利用MATLAB工具对QPSK进行模拟和仿真。1.3 本论文的结构安排1.阐述QPSK的基本原理,了解它的调制解调原理。2.分析QPSK的特性,并与2ASK、2FSK、2PSK进行对比。3.设计出合理的程序并用运用matlab对其仿真。4.对于不成功的地方进行分析和改进。第2章 调制解调技术2.1 常见的调制解调技术1、二进制振幅键控振幅键控就是利用载波的幅度变化来传递数字信息,而其频率和初始相位保持不变。在2ASK中,载波的幅度只有两种变化状态,分别对应二进制信息”0”或是“1”。2、二进制频移键控 频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。在2FSK中,
19、载波的频率随二进制基带信号在f1和f2两个频率点间变化。 3、二进制相移键控 相移键控就是利用载波的相位变化来传递数字信息,而振幅和频率保持不变。在2PSK中,通常用初始相位0和分别表示二进制数字“0”和“1”。2.2 QPSK技术2.2.1 QPSK原理 四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为45,135,225,315,调制器输入的数据是二进制数字序列,为了能和四进制的载波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00
20、,01,10,11,其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特,这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。图2-1 QPSK相位图以/4 QPSK信号来分析 当输入的数字信息为“10”码元时,输出已调载波 (2-1) 当输入的数字信息为“00”码元时,输出已调载波 (2-2)当输入的数字信息为“01”码元时,输出已调载波 (2-3)当输入的数字信息为“11”码元时,输出已调载波 (2-4) 图2-2 QPSK调制框图 图2-
21、3 QPSK调制规则 接收机收到某一码元的QPSK信号可表示为:yi(t)=a cos(2fct+n) 其中 (2-5) 图2-4 QPSK解调原理分析由QPSK的解调框图得到: (2-6)(2-7)(2-8)(2-9)符号相位的极性的极性判决器输出AB+11-+01-00+-10 图 2-5 QSK信号解调器的判决准则2.2.2 QPSK实际应用在实际的调谐解调电路中,采用的是非相干载波解调,本振信号与发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动,因而解调出来的模拟I、Q基带信号是带有载波误差的信号。这样的模拟基带信号即使采用定时准确的时钟进行取样判决,得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号,误
22、差的积累将导致抽样判决后的误码率增大,因此数字QPSK解调电路要对载波误差进行补偿,减少非相干载波解调带来的影响。此外,ADC的取样时钟也不是从信号中提取的,当取样时钟与输入的数据不同步时,取样将不在最佳取样时刻进行所得到的取样值的统计信噪比就不是最高,误码率就高,因此,在电路中还需要恢复出一个与输入符号率同步的时钟,来校正固定取样带来的样点误差,并且准确的位定时信息可为数字解调后的信道纠错解码提供正确的时钟。校正办法是由定时恢复和载波恢复模块通过某种算法产生定时和载波误差,插值或抽取器在定时和载波误差信号的控制下,对A/D转换后的取样值进行抽取或插值滤波,得到信号在最佳取样点的值,不同芯片采
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