QPSK调制原理及matlab程序实现.doc

QPSK已调信号生成

一、QPSK介绍
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying 的缩写，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。其有抗干扰性强、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、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。
二、实验平台和实验内容
１、实验平台　
本实验是MATLAB环境中生成基本QPSK已调信号，只需要MATLAB12.0。
２、实验内容
1.基带信号为周期127bits伪随机序列，信息比特速率：20kbps，载波频率：20kHz（速率及频率参数现场可调整）；
2.在MATLAB环境中编写M代码搭建QPSK调制系统模型；
3.观测基带时域波形、已调信号时域波形；
4.观测基带发射星座图；
5.观测已调信号的功率谱（优先）或频谱；
三、实现框图及其原理分析
１、原理分析及其结构
QPSK与二进制PSK一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。载波相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相应的E为发射信号的每个符号的能量，T为符号持续时间，载波频率f等于nc/T，nc为固定整数。每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11。
Ｓｉｎ（ｔ）＝ｃｏｓ［２］　　　０＜＝ｔ＜＝Ｔ
其中，i＝１，２，３，４。
2、框图

四、实验结果与分析

图一
基带信号为周期为127bits的伪随机序列。

图二：已调信号时域波形

带宽为Hz

B点信号的星座图映射，00、01、10、11组合分别映射成-1-j,-1+j,1-j,1+j。
五、 实验源码
clc;
clear all;
Num=127;
data=randi([0 1],1,Num);
figure(1)
plot(data)
title('基带时域波形');
f=20000; %载波频率20kHz
Rb=20000; %码元速率20kHz
Ts=1/f;
Ns=8000;
sample=1*Ns; %每个码元采点数为8000,采样频率为8000*20kHz
N=sample*length(data)/2; %总采样点数
data1=2*data-1; %正/负极性变换,产生二进制不归零双极性码元

%-------------------------将信息源分成两路 ，分别对信号进行抽样-------------
data_1=zeros(1,N); %定义一个长度为N的空数据data_1
for i1=1:Num/2
data_1(sample*(i1-1)+1:sample*i1)=data1(2*i1-1); %对奇数码元进行采样
end

data_2=zeros(1,N);
for i2=1:Num/2
data_2(sample*(i2-1)+1:sample*i2)=data1(2*i2); %对偶数码元进行采样
end

a=zeros(1,N);
b=zeros(1,N);
for j1=1:N
a(j1)=cos(2*pi*f*(j1-1)*Ts/Ns); %对余弦载波抽样每个周期采N个点
b(j1)=-sin(2*pi*f*(j1-1)*Ts/Ns); %对正弦载波抽样每个周期采N个点
end

%---------------------------调制---------------------------
data_a=data_1.*a; %a路用余弦调制
data_b=data_2.*b; %b路用正弦调制
data_c=data_a+data_b;
figure(2)
subplot(3,1,1)
plot(data_a)
title('QPSK已调实部时域信号');
subplot(3,1,2)
plot(data_b)
title('QPSK已调虚部时域信号');
subplot(3,1,3)
plot(data_c);
title('QPSK已调信号时域波形');
%---------------------绘制调制后波形的频谱图-------------------
data_modul1= data_1(1:502000)+1i*data_2(1:502000);
data_modul=data_a+1i*data_b;%调制后总的信号
figure(3)
plot(data_modul1,'o');
axis([-2 2 -2 2]);
title('星座图');
figure(4)
QPSK=10*log10(abs(fftshift(fft(data_modul,2048))).^2); %信号的频率值
SFreq=linspace(-Rb*sample/2,Rb*sample/2,length(QPSK)); %信号的频率谱范围
plot(SFreq,QPSK);
title('QPSK已调信号频谱图');
xlabel('Frequency');
ylabel('Amplitude');
hold on;