QPSK调制解调实验(7页).doc

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1、-QPSK调制解调实验-第 7 页实验一QPSK调制实验一、实验目的1、掌握QPSK的调制解调原理。 2、掌握QPSK的软件仿真方法。3、掌握QPSK的硬件设计方法。二、预习要求1、掌握QPSK的编解码原理和方法。 2、熟悉matlab的应用和仿真方法。3、熟悉DSP和FPGA的开发方法。三、实验原理1、QPSK调制的工作原理多相相移键控（MPSK），特别是四相相移键控（QPSK）是目前移动通信、微波通信和卫星通信中最常用的载波传输方式。四相相移键控（QPSK）信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号表达式为： i1，2，3，4 0tTsTs为四进制符号间

2、隔，:i=1,2,3,4为正弦波载波的相位，有四种可能状态。如以下矢量图所示：图QPSK信号的相位图IQ如图为QPSK的相位图，QPSK的相位为（3/4，/4，/4，3/4）。对于QPSK： 0tTs由于 所以： QPSK正交调制器方框图如图所示：串并变换载波发生器90度相移I（t）Q（t）cosct-sinct基带信息已调信息图QPSK正交调制器方框图在kTst(k+1) Ts(Ts=2Tb)的区间，QPSK产生器的输出为：2、QPSK的相干解调的基本工作原理QPSK的相干解调方框图如图所示：低通滤波器判决低通滤波器判决并串转换sinctcosctr(t）)输出图QPSK的相干解调方框图 当

3、调制信号为I1，Q1时，由调制原理，调制输出信号为，在没有噪声和延时的理想状态时，解调器的输入，则I检测器的输出为：则Q检测器的输出为：用截止频率小于2的低通滤波器对I检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1；对Q检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1。解调出来的I1，Q1，解调正确。四、QPSK的仿真1、QPSK的眼图和星座图的仿真（1）建立QPSK仿真文件（2）仿真结果2、QPSK的波形和功率谱密度仿真（1）建立仿真文件clear all;Ts=1; %基带信号周期为1s，即为1Hz,输入信号周期为Ts/2=0.5s，即2Hzfc=1; %载波频率为1HzN_sample=64; %每载

4、波采样64个点N_num=1000; %基带信号为8个码元,每通道4码元dt=1/fc/N_sample; %采样间隔t=0:dt:N_num*Ts-dt; %仿真时间T=dt*length(t); %仿真时间序列d1=sign(randn(1,N_num); %随机产生100个基带信号d2=sign(randn(1,N_num); %随机产生100个基带信号gt=ones(1,fc*N_sample); %每码元对应的载波信号%QPSK调制s1=sigexpand(d1,fc*N_sample); %码元扩展s2=sigexpand(d2,fc*N_sample); %码元扩展b1=conv

5、(s1,gt); %码元扩展b2=conv(s2,gt); %码元扩展s1=b1(1:length(s1); %码元扩展s2=b2(1:length(s2); %码元扩展st_qpsk=s1.*cos(2*pi*fc*t)-s2.*sin(2*pi*fc*t); %QPSK调制信号st_qpsk=st_qpsk/sqrt(2);f y1f=T2F(t,st_qpsk);lenf=length(y1f);Show_num=8; %显示码元数Show_time=Show_num*Ts; %显示码元数figure(1);subplot(431)plot(t,s1);xlabel(t);axis(0

6、Show_time -1.6 1.6);title(I通道基带波形);subplot(434)plot(t,s2);xlabel(t);axis(0 Show_time -1.6 1.6);title(Q通道基带波形);subplot(437)plot(t,st_qpsk);xlabel(t);axis(0 Show_time -1.6 1.6);title(QPSK波形);subplot(4,3,10)plot(f,10*log10(abs(y1f).2/lenf);xlabel(f);axis(-20 20 -60 10);title(QPSK频谱);（2）仿真结果3、QPSK的误码率仿真

7、（1）建立simulink文件（2）建立程序文件%设置仿真间隔xSampleTime=1/1000;%设置信噪比取值范围x=0:10;for i=1:length(x) SNR=x(i); sim(qpsksim1.mdl); y(i)=ErrorVec(1);end;semilogy(x,y);grid on;xlabel(SNR(dB);ylabel(BER);title(QPSK);（3）仿真结果五、QPSK的硬件设计1、DAC0800电路注：在本实验中NRZ码从J606和J605输出。2、中频调制模块电路4、AD采样电路5、FPGA程序的设计(1) 差分编码模块：内部电路图：(2)串并

8、转换模块：内部电路图：(3)归零码转为非归零码模块：VHDL程序：Library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;use ieee.std_logic_arith.all;entity NRZ is port( I,Q:in std_logic; -I，Q路非归零码的输入 I_NRZ,Q_NRZ:out std_logic_vector(7 downto 0) ); -NRZ码的输出到DAC0800end entity NRZ;architecture one of nrz isbegin pro

9、cess(i,q) begin if(I=1)then I_Nrz=11111111 ; else I_Nrz=00000000 ; end if; if(Q=1)then Q_Nrz=11111111 ; else Q_Nrz=00000000 ; end if; end process;end architecture one;六、实验操作说明1、操作键盘，是处于QPSK调制解调的模式下，按退出键以外的键，产生不同的码元。2、操作键盘，是处于QPSK的眼图模式下，观看QPSK的星座图。3、连接J605到J401，连接J606到J402，完成QPSK的调制。4、连接J403到J501，分别J

10、503和J504到J601和J602，从TP609和TP610观察QPSK的解调波形七、实验内容1、用matalab中的simulink对QPSK进行软件仿真，绘制QPSK的波形图，分析它的频谱；2、在Quatus中分别对QPSK的进行仿真，实现差分编码和串并转换；3、操作键盘，使系统处于QPSK调制解调模式下；4、用示波器分别测量TP601和TP602，观察输出波形，并将示波器的显示模式调为XY，观察QPSK的星座图；5、用示波器测量TP603，观察调制后的输出波形；6、用示波器分别测量TP609和TP610，观察解调后的输出波形；7、换几组数据(至少4组数据)重复上述步骤3-6。八、实验仪表1、电脑一台（装有matlab、Quatus、CCS软件）； 2、ByteblasterII下载设备；3、DSP仿真器； 4、移动通信原理实验系统；5、60M双踪示波器； 6、数字万用表。九、思考题1、对8QPSK进行仿真。 2、设计8PSK的调制电路。3、分析当解调器的输入信号与恢复载波和存在相移，分析相移对解调判决的影响，证明当传输中出现正负45度以内相移时，解调器仍能正确解调。4、试分析传输中的白高斯噪声对解调器的影响。十、实验报告要求1、整理数据，画出实验内容中要求的各种波形； 2、实验报告中完成思考题。