正交相位偏移键控(qpsk)调制解调系统simulink(matlab)建模分析毕业论文(编辑修改稿)

正交相位偏移键控(qpsk)调制解调系统simulink(matlab)建模分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

”可以实现通信的梦想。 现代通信技术 正在经历一个戏剧性的变化。 通信和计算设备集成，互联网的广泛使用提供潜力无限的电话会议，视频点播，万维网和互联网电话的用户。 同时，近年来快速发展的无线接入，是世界电信业发展的最强动力。 在不久的将来，“任何人，任何时间，任何地方都可以很方便的通信的梦想成为现实，但也有困难的技术挑战：需要新的理论和复杂的信号处理技术，高速光纤连接，包括无线，有线和数字预环为重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 5 未来的多媒体通信网络的设计技术，最重要的特征之一，在今天的通信技术的发展趋势是多样化的通信需求。 正交相位偏移键控 (QPSK)是目前微波、卫星和有线电视上行通 信中最常用的一种单载波调制方式，其在电路上实现比较简单，频带利用率高，具有较强的抗干扰性等特点。 随着数字技术的快速发展和应用数字信号处理在通信系统中的应用越来越广泛， 正交相位偏移键控 (QPSK)将会发挥越来越重要的作用。 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 6 第二章 基带数字信号传输 第一节 二进制信号的传输 一、基带信号 数字基带信号所占据的频谱是从零频或很低频率开始 且 未经调制。 在某些具有低通特性的有线信道中，特别是在传输距离不太远的情况下，基带信号可以不经过载波调制而直接进行传输。 例如，在计算机局域网中直接传输基带脉冲。 这种不经过载波调制而直接传输数字基带信号的系统，称为数字基带传输系统。 数字基带信号时数字信息的电波形表示，它可以用不同的电平或脉冲来表示相应的消息代码。 在二进制通信系统中，由 1和 0的序列组成二进制数据来传输波形。 我们现在假设数据传输速率为 r(bit/s),则每个比特按照规则： 发送 1 传输 )t(1S ， 0 t bT 发送 0 传输 (t)0S ， 0 t bT 假设数据比特流中 1和 0 是等概率的话，那么每个出现的概率都为。 并且是互为统计独立的。 加性高斯白噪声信道 (AWGN)，即传输信号的信道假设是被加性噪声n(t)所干扰。 (n(t)的功率谱为 n0/2(W/Hz)) 那么，接收信号可以表示为 r(t)= (t)ts +n(t)， i=1,0 0 t bT (21) 最佳接收机，即接受机的任务就是观察收到信号 r(t)后，要判断该码元区间发送的是 1 还是 0，并利用最小差错概率原则，此时即为最佳接收机。 [1] 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 7 图 最佳接收机 二、加性高斯白噪声 (AGWN)下的最佳接收机 AGWN下的最佳接收机由以下两个部分组成：检测器，信号相关器或匹配滤波器。 此次实验涉及的是信号相关器，下面对其进行介绍。 信号相关器将所接收到的信号 r(t)与两个可能发送的信号 1S 和 0S 作互相关，如图所示，当信号在一个码元期间有下面两个输出      000= tr t r s t d (22)      110= tr t r s t d (23) 在 t= bT 时，这对两个输出采样，并将已采样输出反馈给检测器。 图 接收信号与两个发送信号互相关 其中，              000=r * = = tr t t h t r h t d r s T t d       (24) 所以，可以看出，当 t=T 时，相关器与匹配滤波器是等效的。 [2] 三、 双极性矩形波的最佳接收机 如图，因 QPSK 使用的是双极性矩形信号，所以我们可以简化接收机 图 传播信号为矩形波的最佳接收机 当调制信号为双极性矩形信号时 ， 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 8 )t(1S =S(t)， (t)0S =S(t)， 此时 ,S(t) 是能量为 ε的双极性矩形信号， 假设发送 s(t) 时，接收信号为r(t)=s(t)+n(t)。 在瞬时采样 t = bT 时刻，相关器的输出为 r=ε+ n， (n为加性噪声分量 )    0n= bT n s d   因为加性高斯白噪声是均值为零的，所以 n的方差为               22000002000=E=N=2N=2N=2bbbbbTTTTTnE n n s t s d tdt s t s d tds t d t       (25) 那么当发送为 S(t)时，信号 r的概率密度为 (26) 同理可得，当发送为 S(t)时，输入为 r=ε+n， 此时， r 的概率密度为 (27) 对于等概率的波形，最佳检测器将 r与阀值 0 进行 比较。 若 r0，则判决为 s(t)。 被发送；若 r0，则判决为 s(t) 被发送。 信号的噪声引起检测差错。 检测器的差错概率可由 27 式计算出。 假定发射 s(t)，那么差错概率就等于 r0 的概率，即       2 2 21| |0 = 2 rp r s t se nt p r e        2 2 + 21| |1 = 2 rp r s t se nt p r e      2 2220 200= 01=21=2=2=errp p re dre drN重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 9 (28) 因为波形信号是等概的，此时检测器将 r与阀值 0比较。 若 r0，则判决为 s(t)被发送；若 r0，则判决为 s(t)被发送。 [3] 第二节 多维信号的传输与最佳接受机 一、 多维正交信号 当信号满足等能量且互为正交，那么信号可表示为 (29) 此时可构成多维信号波形。 此次实验中，我们假设信号是经过加性高斯白噪声信道传输的，传输若为 (t)ts ，此时接收信号为 r(t)= (t)ts +n(t),接收机接收信号并作出判断。 其中  为每个波形的能量， ik 是单位冲击函数。 二、 AGWN 下的多进制信号传输 我们将信号 r(t)通过一组并联的 M 个相关器。 因为相关器与匹配滤波器在采样时刻输出相同，所以，只讨论相关器的情况。 R(t)和 M 个信号中每一个作互相关，在t=T 时刻进行采样，相关器的输出为    0= , = 0 ,1 ,2 , , 1Tiir s t r t dt i M (210) 假设传输的是信号波形那么 (t)0S ,则      20 0 0 000= + = +TTr s t dt n t s t dt n (211)        000= + = , = 1 , 2 ,, 1TTi i i ir s t s t dt n t s t dt n i M (212) 其中，    0= Tiin n t s t dt (213)    0 = , , = 0 ,1 , , 1T i k iks t s t dt i k M重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 10 我们可知，输出是由一个信号分量和一个噪声分量所组成，而其余的 M1 个分量输出是仅由噪声组成。 这个噪声分量是高斯型的，且均值为零，方差为 (214) 此时，相关器的输出的概率密度函数为 (215)       2 2 20 1|= 2 irip r s t se nt e  (216) 三、 检测器 检测器观察到 M 个相关器的输出 ir ， i=0,1,2,,M1,选出对应于最大相关器的输出信号。 在 0st被传输的情况下，得到正确的结果的概率是 0irr的概率，或者 可以得到如下结论 (217) 当 M=2 时 ， 2 0= bPQ N (218 ) 当传输其他 M1 个信号中的任意 一个时，得到同一的差错概率表达式。 因为全部 M 个信号都可能是等概率的，所以由公式 217 式得出的表达式就是一个符号的差错的平均概率。 有时希望把符号差错概率转换成一个二进制数字差错的等效概率。 对于等概率的              22000002000=E=N=2N=2N=2biTTiiTTiiTinE n t n s t s dtdt s t s dtds t dt           2 20 200 1|= 2 rp r s t se nt e  0 1 0 2 0 1= , ,, ,, ,cMP P r r r r r r    201 2 21= 1 1 2 M yNMP Q y e dr  重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 11 正交信号，所有符号差错都是等概率的，并且其发生概率为 =1 2 1MMkPPM (219) 在差错中有 (由 k 比特中的 n 个比特 )种可能方式，所以每 k 比特符号的平均比特差错数为： 1=12=k2 1 2 1kk MMkknk PnPn (220) 平均比特差错概率就是上式的结果除以 k， 即 12P=2 1kbMk P 第三节 本章小结 数字信号的最佳接收是按照错误概率最小作为“最佳”的准则。 误码率分析的基本原理是将一个接收信号码元的全部抽样值当作为 K 维接收矢量空间中的一个矢量，并将接收矢量空间划分为两个区域。 按照接受矢量落入哪个区域来判断是否发生错误。 由判决准则可以得出最佳接收机的原理方框图和计算出误码率。 kn重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 12 第三章 QPSK 的调制与解调 第一节 数字调相的介绍 前面 讨论的都是数字信息经由基带的传输。 在这种情况下，载有信息的信号是直接通过信道传输而不用某一正弦波。 然而， 在实际生活中， 大多数通信信道都是带通信道，因此通过这类信道传输信号的唯一办法是将载有信息的信号频率搬移到信道的频带之内。 适合于带通信道的载波调制信号形式有四种：幅度调制信号 (AM)；正交幅度调制信号。