5. 便于加密处理，且保密强度高； 6. 占用信道频带宽流。
图 1.6.3-1 数字通信系统模型
1. 信源编码与译码
信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，而是完成模/数(A/D)转换，信源编码是信源译码的逆过程。
2. 信道编码与译码
信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力。接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。
3. 加密与解密
在需要事先保密通信的场合，为了保证所传信息的拿权，人为地将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字学列进行解密，恢复原来的信息。。
4. 数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中那个传输的带通信号。在接收端可以利用相干解调或非相干解调还原数字基带信号。
数字调制的主要目的是将二进制信息序列映射成信号波形，是对编码信号进行处理，使其变成适合传输的过程。即把基带信号转变为一个相对基带信号而言频率非常高的带通信号，易于发送。数字调制一般是指调制信号是离散的，而载波是连续的调制方式。
主要的数字调制方式有：
1) ASK，又称幅移键控法。这种调制方式是根据信号的不同调节正弦
波波幅度。
2) PSK，相移键控法，载波相位受数字基带信号控制。如基带信号为
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1时相位为π，基带信号为0时相位为0。
3) FSK，频移键控法，即用数字信号去调节载波频率。
4) QAM，正交幅度调制法，根据数字信号的不同，载波相位和幅度
都发生变化。
5. 同步
同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致，是保证数字通信系统有序/准确/可靠工作的前提条件。
6. 信道
信道是通信传输信号的通道，是通信系统的重要组成部分。其基本特点是发送信号随机地受到各种可能机理的恶化。
在通信系统的设计中，人们往往根据信道的数学模型来设计信道编码，以获得更好的通信性能。常用的信道数学模型有：加性噪声信道，线性滤波信道，线性时变滤波信道。
(1)加性噪声信道：
加性噪声信道是最简单的一种信道数学模型，噪声对信号的影响是加性的。如下图1.6.3-2所示，
图 1.6.3-2 加性噪声数学模型
输入信号为s(t) ，噪声为n(t) ，输出为r(t) = s(t)+ n(t) 若加上衰减函数α，则r(t) = αs(t)+ n(t)。
(2)线性滤波信道：
实际信道中，带宽均有所限制，所以为了确保信号不超出带宽一般会加上线性滤波器。这样的信道便称为线性滤波信道，如图1.6.3-3所示。输入信号为s(t) ，噪声为n(t) ，输出为r(t) ：r(t) = s(t)*c(t) + n(t) =
???-?c(?)s(t??)d??n(t)
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图 1.6.3-3 线性滤波数学模型
(3)线性时变滤波信道：
很多物理信道如电离层无线电信道等，其信道特点是时变的，于是线性滤波器也加上时变特性，如下图1.6.3-4，时变信道脉冲响应为c(τ;t)，τ表示可变的过去时间，，则 r(t) = s(t)* c(τ;t)+ n(t)=
?????c(?;t)s(t??)d??n(t)
图 1.6.3-4 线性时变滤波数学模型
此种模型很好地反映了物理信道中的多路径信号传播，如手机蜂窝信道。这是其中的一种特殊例子，若时变脉冲响应为：c(?;t)??K?1其中ak(t)表现出时变信道的可能衰减，
Lak(t)?(???k)；
?k 代表时间延时，L则表示传播路径
的数 目。将这一特例带到线性时变滤波信道中则可得输出信号为：
r(t)??K?1ak(t)s(t??k)?n(t)。
L
以上三个信道模型描述了我们在实际中利用的物理信道的大多数重要特点，便于我们对实际通信系统进行设计与分析。
图1.6.3-1是数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环节。
此外，模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输，当然，数字信号也可以通过传统的电话往来传输，但需要使用调制解调器。
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2 Simulink下的QPSK
2.1 QPSK系统的应用背景
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。
2.2 QPSK的简介
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。
2.3 QPSK仿真设计的意义
通过完成设计内容，复习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
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编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项，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。
2.4 仿真平台与仿真内容 2.4.1 仿真平台
本设计是基于Matlab下的simulink软件仿真，只需PC机上安装MATLAB 6.0或者以上版本即可。
2.4.2 仿真内容
1) 构建一个理想信道基本QPSK仿真系统，要求仿真结果有 a.基带输入波形及其功率谱 b.QPSK信号及其功率谱 c.QPSK信号星座图
2) 构建一个在AWGN（高斯白噪声）信道条件下的QPSK仿真系统，要
求仿真结果有 a.QPSK信号及其功率谱 b.QPSK信号星座图
c.高斯白噪声信道条件下的误码性能以及高斯白噪声的理论曲线，要求所有误码性能曲线在同一坐标比例下绘制
3) 验可选做扩展内容要求：构建一个先经过Rayleigh（瑞利衰落信道），
再通过AWGN（高斯白噪声）信道条件下的条件下的QPSK仿真系统，要求仿真结果有 a.QPSK信号及其功率谱
b.通过瑞利衰落信道之前和之后的信号星座图，前后进行比较
c.在瑞利衰落信道和在高斯白噪声条件下的误码性能曲线，并和2.c中所要求的误码性能曲线在同一坐标比例下绘制。
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