基于matlab的qpsk与bpsk信号性能比较仿真,基于matlab的QPSK与BPSK信号性能比较仿真...

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目 录

第一章概述2

第二章QPSK通信系统原理与仿真2

2.1 QPSK系统框图介绍2

2.2QPSK信号的调制原理3

2.2.1QPSK信号产生方法3

2.2.2QPSK星座图4

2.3QPSK解调原理及误码率分析4

2.3.1QPSK解调方法4

2.3.2QPSK系统误码率5

2.4QPSK信号在AWGN信道下仿真5

第三章BPSK通信系统原理与仿真6

3.1BPSK信号的调制原理6

3.2BPSK解调原理及误码率分析7

第四章QPSK与BPSK性能比较8

4.1QPSK与BPSK在多信道下比较仿真8

4.1.1纵向比较分析8

4.1.2横向比较分析10

4.2仿真结果分析10

4.2.1误码率分析10

4.2.2频带利用率比较10

附 录11

代码111

代码211

代码314

代码416

第一章 概述

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。它以其抗干扰性能强、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、宽带接人、移动通信及有线电视系统之中。

BPSK是英文Binary Phase Shift Keying的缩略语简称,意为二相相移键控,是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。它使用了基准的正弦波和相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

本文所研究的QPSK系统与二进制的BPSK系统相比,具有以下特点:

1. 在传码率相同的情况下,四进制数字调制系统的信息速率是二进制系统的2倍。

2. 在相同信息速率条件下,四进制数字调制系统的传码率是二进制系统的1/4倍,这一特点使得四进制码元宽度是二进制码元宽度的2倍,码元宽度的加大,可增加每个码元的能量,也可减小码间串扰的影响。

3. 由于四进制码元速率比二进制的降低,所需信道带宽减小。

4. 在接收系统输入信噪比相同的条件下,四进制数字调制系统的误码率要高于二进制系统。

5. 四进制数字调制系统较二进制系统复杂,常在信息速率要求较高的场合。

基于以上优点,在数字信号的调制方式中QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性,在电路上实现也较为简单,因而被WCDMA和CDMA2000等第三代移动通信系统采用。

第二章 QPSK通信系统原理与仿真

2.1 QPSK系统框图介绍

在图2.1的系统中,发送方,QPSK数据源采用随机生成,信源编码采用差分编码,编码后的信号经QPSK调制器,经由发送滤波器进入传输信道。

接收方,信号首先经过相位旋转,再经匹配滤波器解调,经阈值比较得到未解码的接收信号,差分译码后得到接收信号,与信源发送信号相比较,由此得到系统误码率,同时计算系统误码率的理论值,将系统值与理论值进行比较。

对于信道,这里选取的是加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise)以及多径Rayleigh衰落信道(Multipath Rayleigh Fading Channel)。

QPSK数据源

差分编码器

QPSK调制器

发送滤波器

衰减

相位旋转

相位同步

积分与清除

符号同步器

阈值比较

差分译码器

计算BER

噪声

图2.1 QPSK系统框图

在实验中,选用的是差分码。

差分码又称为相对码,在差分码中利用电平跳变来分别表示1或0,分为传号差分码和空号差分码。

传号差分码:当输入数据为“1”时,编码波型相对于前一码电平产生跳变;输入为“0”时,波型不产生跳变。

空号差分码:当输入数据为“0”时,编码波型相对于前一码电平产生跳变;输入为“1”时,波型不产生跳变。

2.2 QPSK信号的调制原理

2.2.1 QPSK信号产生方法

QPSK信号通常由图2.2所示的调相法产生,输入的二进制序列经过一个串/并转换器后分为两路二进制序列,这里假设两路序列为a,b,并通过平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制,得到如图2.3中的虚线矢量。

QPSK信号每个码元含有2比特的信息,如图2.3所示现用ab代表这两个比特。两个比特有4种组合,即00、01、10和11。它们和相位之间的关系通常都按格雷码的规律安排,如表2-1所示。

图2.2 调相法产生QPSK信号 图2.3 信号矢量

2.2.2 QPSK星座图

在本次系统仿真中使用仿真代码产生QPSK信号星座图,具体代码如附录代码1。

运行得到的信号星座图如图2.4,2.5:

表2-1 QPSK编码规则

a

b

A方式

B方式

0

0

1

0

1

1

0

1

表中-一组间隔均匀的受调制相位

2.3 QPSK解调原理及误码率分析

2.3.1 QPSK解调方法

由于QPSK信号可以看作两个正交2PSK信号的叠加,解调框图如图2.6,用相干解调方法,即用两路正交的相干载波,可以很容易的分离出这两路正交的2PSK信号。解调后的两路基带信号码元a和b,经过并串变换后,成为串行数据输出。

图2.4 A方式信号星座图 图2.5 B方式信号星座图

2.3.2 QPSK系统误码率

在QPSK体制中,由其矢量图(图2.7)可以看出,因噪声的影响使接收端解调时发生错误判决,是由于信号矢量的相位发生偏离造成的。例如,设发送矢量的相位为,它代表基带信号码元“11”,若因噪声的影响使接收矢量的相位变成

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