图7 QPSK调制时域波形图
从模拟仿真图中可以看出QPSK调制过程产生了四种相位,与理论相符合。 (二)数据源的频谱图
图8 数据源的频谱图
(三)QPSK调制后的频谱
图9 QPSK调制后的频谱
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(四)QPSK解调后的频谱
图10 QPSK解调后的频谱
上面调制解调结果显示,完成QPSK信号在高斯通道上的调制,传输,解调过程,调制过程中采用上变频进行调制后再在高斯通道上传输,再通过下变频解调出QPSK调制信号,最后解调,通过Error Rate Calculation 模块统计出在高斯标准差 =0时,无噪声时,误比特率为0.63%;标准差Variance=0.8时,Es/No =-6.0dB时,误比特率为4.5%;高斯标准差 Variance=2,Es/No =-10dB时,误比特率为18.8%。 (五)星座图
(a)未经高斯信道的星座图
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(b)经高斯通道的星座图 图11 QPSK星座图
从两星座图比较可以得出,经过高斯通道后,信号发生了误码,但大部分还是保留了原来的特性。 (六)误码曲线图
本次课程设计主要采用matlab的bertool工具下的Bit Error Rate Analysis Tool模块进行误码统计的,设置如图11所示,该工具能够直接绘制出Simulink仿真的误码曲线图。得到的误码曲线图如图12所示。
图11 bertool设置图
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图12 高斯通道下的QPSK误码曲线图
QPSK的误码主要来源于高斯信道的噪声干扰,以及信号的码间串扰。其次由于位定时不准确也会造成抽样判决错误,导致信号与原始信号不同,产生误码。
五、 体会
这次课程设计让我深刻体会到数字信号的QPSK调制传输及解调过程,利用Simulink专业库Communications Blockset中的Modulation模块库所提供的“QPSK Modulator Baseband”“QPSK Demodulator Baseband”等模块实现QPSK的系统设计,并输出误码率,信道中的噪声为高斯白噪声。三周的课程设计很快结束了,不仅检验了我所学的通信原理的基本知识,同时让我熟悉了Matlab的simulink仿真的一些基本操作。刚开始时连正弦信号在scope中显示都很难做到,正弦信号的参数设计也是一大难题,经过查阅资料,终于弄清楚最基本的模块的用法。这次设计中遇到的最大的问题是数据源的串转并和并转串模块,此模块花费很多时间去设计,最终设计出的串转并和并转串模块虽不理想(存在延时)但是实现了数据的串转并和并转串。各个模块参数的设计是设计中最难的一部分,因为一个参数设计不对会导致结果错误。最终经过不断的查找资料请教老师,终于完成了QPSK的调制与解调。
最后感谢我的指导老师刘伟老师,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们工作、学习中的榜样,以及热情回答我的每一个问题,这给了我很大的帮助,才使得我完成这门课程设计。
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六、 参考文献
曹志刚,现代通信原理,清华大学出版社,2011年
沈辉,SIMULINK系统仿真与控制,北京大学出版社,2003年
薛定宇,基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术及应用,清华大学出版社,2011年 张德丰,MATLAB/Simulink建模与仿真实例精讲,机械工业出版社,2010年 樊昌信曹丽娜,通信原理,国防工业出版社,2010年 李晓峰,通信原理,清华大学出版社,2008年
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