2022年BPSK和QPSK调制解调原理及MATLAB程序资料.docx

名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -2.1 PSK 调制方式PSK原理介绍（以 2-PSK为例）移相键控 PSK又称为数字相位调制 , 二进制移相键控记作 2PSK；肯定相移是利用载波的相位 指初相 直接表示数字信号的相移方式；二进制相移键控中 ,通常用相位 0 和 来分别表示“0” 或“1” ；2PSK 已调信号的时域表达式为s2pskt=stcos ct, 2PSK 移相键控中的基带信号与频移键控和幅度键控是有区分的 , 频移键控和幅度键控为单极性非归零矩形脉冲序列 , 移相键控为为双极性数字基带信号 , 就模拟调制法而言 , 与产生 2ASK 信号的方法比较 , 只是对st 要求不同 , 因此 2PSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的 DSB 调幅信号；在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,就产生二进制移相键控2PSK信号； 通常用已调信号载波的 0 ° 和 180 °分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0 ； 二进制移相键控信号的时域表达式为 e2PSKt = a gt-nT s coswct n 其中, an 与 2ASK和 2FSK时的不同,在 2PSK调制中, an 应挑选双极性；发送概率为 P 1, an= -1, 发送概率为 1-P 如 gt 是脉宽为 Ts, 高度为 1 的矩形脉冲时,就有 cos ct, 发送概率为 Pe2PSKt = -cos ct, 发送概率为 1-P 由上式 6.2-28 可看出,当发送二进制符号1 时,已调信号 e2PSKt 取 0°相位,发送二进制符号 0 时,e2PSKt 取 180° 相位；如用 n 表示第 n 个符号的肯定相位,就有0° , 发送 1 符号 n= 180° , 发送 0 符号由于在 2PSK信号的载波复原过程中存在着180° 的相位模糊, 所以 2PSK信细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 9 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -号的相干解调存在随机的“ 倒 ” 现象,从而使得 2PSK方式在实际中很少采纳；为明白决2PSK 信号解调过程的反向工作问题,提出了二进制差分相位键控2DPSK,这里不再详述；2-PSK调制解调二进制移相键控信号的调制原理: 如图 9 所示； 其中图 a 是采纳模拟调制的方法产生 2PSK信号,图 b 是采纳数字键控的方法产生 2PSK信号；解调器原理 : 如图 10 所示； 2PSK 信号的解调通常都是采纳相干解调,在相干解调过程中需要用到与接收的2PSK信号同频同相的相干载波；双极性不归零st 码型变换乘法器e2PSKt coswct a 模拟调制产生 2PSK信号开关电路coswct 0 度e2PSKt 180 度e2PSKt 带通180 度移相st d 抽样e b 数字键控的方法产生2PSK信号图 9 2PSK信号的调制原理图a 相乘器c 低通滤波器滤波器判决器输出11图 101b 00定时coswct 脉冲2PSK信号的解调原理图001abcde细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 9 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -图 11 2PSK 信号相干解调各点时间波形就键控法来说 , 用数字基带信号st 掌握开关电路 , 挑选不同相位的载波输出 , 这时 st 为单极性 NRZ或双极性 NRZ 脉冲序列信号均可； 当基带信号为 0 时候 , 连通开关0, 产生无差别的载波 , 当所发出的信号为1 时, 既连通开关 改变载波的相位；在移相键控中仍有一种差分移相键, 他和一般的移相键控区分在与, 差分移相键只有在当前传输的码元和上次传输的码元产生差别时才会产生相 位的变化；移相键控相对与幅度键控和移频键控有着更好的抗干扰性 , 也更适合 于在信道中传输；QPSK调制QPSK信号可以看作两个载波正交2PSK信号的合成；用调相法产生 QPSK调制器框图如图 12 所示,QPSK的调制器可以看作是由 两个 BPSK调制器构成,输入的串行二进制信息序列经过串并变换,变成两路速率减半的序列,电平发生器分别产生双极性的二电平信号I （t ）和 Q（t ）,然后对 cosAt 和 sinAt 进行调制,相加后即可得到QPSK信号电平产生ItAcoswt载波二进制信息串并转换发生器输出 QPSK 信号移相 90度电平产生QtAsinwt图 12 QPSK调制器框图QPSK解调QPSK 信号的解调原理如图3-5 的方框图所示； 解调是从已调信号中提细心整理归纳 精选学习资料 取信号的过程,在某种意义上解调是调制的逆过程；由于QPSK 信号可以 第 3 页,共 9 页 看作是两正交 2PSK 信号的叠加, 故用两路正交的相干载波去解调,这样能 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -够很简单地分别出这两路正交的2PSK 信号；相干解调后的两路并行码元a和 b 经过“ 并 /串” 转换后成为串行数据输出；st 相乘0t低通抽判a At cos载波/2 0t 提取定时并/ 串提取b -sin低通抽判相乘图3-5 QPSK 信号解调原理方框图BPSK调制解调程序%构造载波,产生8 个码元,生成已调信号% a=randsrc1,8,0:1;% 产生 8 个随机的二进制数 l=linspace0,2*pi,50;% 利用 linspace 函数创建数组 ,2pi 长度取点 50 个模拟一个码元 f=sin2*l;% 生成载波 t=linspace0,10*pi,400;% 定义时轴 length 为 10pi,取点 400 个,代表 8 个码元的总取样点数 out=1:400;% 规定已调信号 length b=1:400;% 规定基带信号 length w=1:400;% 规定载波 length %生成 PSK 信号 % for i=1:8 if ai=0 for j=1:50 outj+50*i-1=fj; % 如码元为 0 就将载波输出 end else for j=1:50 end end end %输出载波和基带信号 % for i=1:8 for j=1:50 细心整理归纳 精选学习资料 bj+50*i-1=ai; %b作为调制信号输出 第 4 页,共 9 页 wj+50*i-1=fj; %w作为载波输出 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -end end subplot3,3,1,plott,b,axis0 10*pi -0.5 1.2, xlabel't',ylabel' subplot3,3,2,plott,w,axis0 10*pi -1.2 1.2, xlabel't',ylabel' subplot3,3,3,plott,out,axis0 10*pi -1.2 1.2,xlabel't',ylabel' %已调信号加入高斯白噪声 % 幅度 ',title' 基带信号 'grid on; 幅度 ',title' 载波 ' grid on; 幅度 ',title'PSK 波形 'grid on; noise=awgnout,80,'measured' ; %产生噪音并加入到已调信号out 中 ,信噪比 80 subplot334; plott,noise; ylabel' 幅度 'title' 噪音 +信号 ' xlabel't' axis0 10*pi -1.2 1.2; grid on; %信号通过 BPF% Fs=400; %抽样频率 400HZ t=1:400*10*40/Fs; %时轴步进 b,a=ellip4,0.1,40,10,25*2/Fs; %设计 IIR-BPF sf=filterb,a,noise; %信号通过该滤波器 subplot335; plott,sf; %画出信号通过该BPF 的波形xlabel't' ylabel' 幅度 'title' 通过 BPF 后的波形 ' axis0 10*pi -1.2 1.2;grid on; %信号经过相乘器% %调整载波函数的长度,与BPF 输出函数统一length f=f f f f f f f f; s=sf.*f;% 信号与载波相乘 s=-1.*s; subplot336; plott,s;% 画出信号通过该相乘器的波形 xlabel't' ylabel' 幅度 'title' 通过相乘器后波形 ' axis0 10*pi -1 1;grid on; %信号通过 LPF% Fs=400; %抽样频率 400HZ t=1:400*10*pi/Fs; %时轴步进 b,a=ellip4,0.1,40,10*2/Fs; %设计 IIR-LPF sf=filterb,a,s; %信号通过该滤波器 subplot337; plott,sf; %画出信号通过该低通滤波器的波形 xlabel't' ylabel' 幅度 'title' 通过 LPF 后的波形 ' axis0 10*pi -1 1;grid on; %抽样判决 % b=0.26; %设置判决门限 for i=1:8 for j=1:50 if sfj+50*i-1>b sfj+50*i-1=1; %如 sf>判决门限,说明此时码元为1 else 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 9 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -sfj+50*i-1=0; %如 sf<判决门限,说明此时码元为0 end end end subplot338; plott,sf; %画出信号通过抽样判决器的波形 xlabel't' ylabel' 幅度 ' title' 抽样判决后波形 ' axis3 10*pi -0.5 1.2; grid on; QPK调制解调程序（1）调制 % 调相法 clear all close all t=-1:0.01:7-0.01; tt=lengtht; x1=ones1,800; for i=1:tt if ti>=-1 & ti<=1 | ti>=5& ti<=7; x1i=1; else x1i=-1; end end t1=0:0.01:8-0.01; t2=0:0.01:7-0.01; t3=-1:0.01:7.1-0.01; t4=0:0.01:8.1-0.01; tt1=lengtht1; x2=ones1,800; for i=1:tt1 if t1i>=0 & t1i<=2 | t1i>=4& t1i<=8; x2i=1; else x2i=-1; end end f=0:0.1:1; 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 9 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -xrc=0.5+0.5*cospi*f; y1=convx1,xrc/5.5; y2=convx2,xrc/5.5; n0=randnsizet2; f1=1; i=x1.*cos2*pi*f1*t; q=x2.*sin2*pi*f1*t1; I=i101:800; Q=q1:700; QPSK=sqrt1/2.*I+sqrt1/2.*Q; QPSK_n=sqrt1/2.*I+sqrt1/2.*Q+n0; n1=randnsizet2; i_rc=y1.*cos2*pi*f1*t3; q_rc=y2.*sin2*pi*f1*t4; I_rc=i_rc101:800; Q_rc=q_rc1:700; QPSK_rc=sqrt1/2.*I_rc+sqrt1/2.*Q_rc; QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1; figure1 subplot4,1,1;plott3,i_rc;axis-1 8 -1 1;ylabel'a 序列 ' subplot4,1,2;plott4,q_rc;axis-1 8 -1 1;ylabel'b 序列 ' subplot4,1,3;plott2,QPSK_rc;axis-1 8 -1 1;ylabel' 合成序列 ' subplot4,1,4;plott2,QPSK_rc_n1;axis-1 8 -1 1;ylabel' 加入噪声 ' （2）解调 % 设定 T=1, 不加噪声 clear all close all % 调制 bit_in = randint1e3, 1, 0 1; bit_I = bit_in1:2:1e3; bit_Q = bit_in2:2:1e3; data_I = -2*bit_I+1; data_Q = -2*bit_Q+1; data_I1=repmatdata_I',20,1; 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 9 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -data_Q1=repmatdata_Q',20,1; for i=1:1e4 data_I2i=data_I1i; data_Q2i=data_Q1i; end; t=0:0.1:1e3-0.1; f=0:0.1:1; xrc=0.5+0.5*cospi*f; data_I2_rc=convdata_I2,xrc/5.5; data_Q2_rc=convdata_Q2,xrc/5.5; f1=1; t1=0:0.1:1e3+0.9; I_rc=data_I2_rc.*cos2*pi*f1*t1; Q_rc=data_Q2_rc.*sin2*pi*f1*t1; QPSK_rc=sqrt1/2.*I_rc+sqrt1/2.*Q_rc; % 解调 I_demo=QPSK_rc.*cos2*pi*f1*t1; Q_demo=QPSK_rc.*sin2*pi*f1*t1; I_recover=convI_demo,xrc; Q_recover=convQ_demo,xrc; I=I_recover11:10010; Q=Q_recover11:10010; t2=0:0.05:1e3-0.05; t3=0:0.1:1e3-0.1; data_recover=; for i=1:20:10000 data_recover=data_recover Ii:1:i+19 Qi:1:i+19; end; ddd = -2*bit_in+1; ddd1=repmatddd',10,1; for i=1:1e4 ddd2i=ddd1i; 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 9 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -end figure1 subplot4,1,1;plott3,I;axis0 20 -6 6; ylabel'解调后奇位 ' 第 9 页,共 9 页 - - - - - - - - - subplot4,1,2;plott3,Q;axis0 20 -6 6; ylabel'解调后偶位 ' subplot4,1,3;plott2,data_recover;axis0 20 -6 6; ylabel'解调后序列 ' subplot4,1,4;plott,ddd2;axis0 20 -6 6; ylabel'原始序列 ' 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -