1、MATLAB 实现 QPSK 调制解调的研究 王晴 江西青年职业学院 摘 要： 在信息的发送与接收中肯定是离不开传输的。信号的传输过程中会有很多种因素导致信息的安全性收到侵犯, 信息的原始性会失真, 所以, 更高的要求、更高的质量、更好的服务引领我们在信息的传送过程中进行改善。而调制解调技术是信号传输的基本和核心。基本就是调制解调技术原始是 MATLAB 的实现, QPSK 就是调制解调的核心所在, QPSK 是一种数字调制方式, 数字调制解调其安全性好不容易被破解, 频率普的利用率也是很高的。提高数字滤波器的运算速度和采样频率是当今研究的重点, 构建一个理想信道基本 QPSK 仿真系统, 在
2、AWGN (高斯白噪声) 信道条件下的 QPSK 仿真系统, 经过 Rayleigh (瑞利衰落信道) , 再通过 AWGN (高斯白噪声) 信道条件下的 QPSK 仿真系统。关键词： QPSK; 信号调制; 信号解调; MATLAB; 如果传输的信号以两个 bit 为基本单元, 则相应的电位形式可以用四种变化表示, 若是在 PSK 调制方式中, 可以用四种相位变化表示, 当四种相位两两之间存在相交关系, 则可称其为 QPSK (Quartered Phase Shift Keying) 1即为正交相移键控, 是一种基本的数字调制与解调方式。现在, 在无线通信领域中QPSK 应用非常广泛, 在
3、众多调制解调方式中 QPSK 已经是非常重要的调制解调方式之一。MATLAB 是矩阵实验室 (Matrix Laboratory) 的简称, 是由美国Math Works 公司出品的一款商业应用软件, 主要是应用于算法开发、数据分析、数据可视化以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境, 主要包括 MATLAB和 Simulink 两大部分。MATLAB2已经经过了很多年的发展和优化, 获得了很多的用户, 受到了广泛的欢迎。1 系统实验分析QPSK 调制部分:原理分析:基本原理及系统结构QPSK 与二进制 PSK 一样, 在相位中存在传输信号所包含的信息。个别的载波相位取四个等间隔值之一, 如
4、 /4, 3/4, 5/4, 和 7/4.相应的, 我们可将发射信号定义为其中, i=1, 2, 3, 4;发射信号中的每个符号的能量都令为 E, 符号持续的时间令为 T, 载波频率 f 等于 nc/T, nc为固定整数。其中每一个可能的相对值可对应于一个相对特定的二位组。比如, 可用前面的随机一组相位值用来表示格雷码的一组二位组:00, 01, 10, 11。2 理想信道下的仿真3实验结果如图 2 所示在本文试验中我们选取了随机的 500 个二进制信号作为传输信号, 如图 1 所示, 图中第一幅图像为传输的二进制信号图像, 第二幅图为传输信号的频谱图像, 可知由于我们选取信号是无规律的图像的
5、频谱表现也并不会集中于低频或高频。3 高斯信道下的仿真3由图 2 看出:第一个就是理想高斯信道的调制信号, 第二个就是其信号的功率谱密度, 第三个图像是高斯噪声曲线, 最后一个图像就是 QPSK 信号星座图。在图中调制信号的波形可以看出, 高斯噪声使其发生了明显的变化, 第二个图像中的调制功率谱密度函数与调制信号的功率谱密度相比较变化不是很大, 因为高斯噪声的均值是一个值为 0 的白噪声, 图中可以看出其功率在各个频率上变化不大均匀, 所以图像中的结果是真实有效的。QPSK 星座图可以看出可接受信号在高斯噪声使得可接受信号发生了误码, 这个只是一小部分的影响, 大部分的信号还是保持了原来持有的
6、特性。图 1 发送端信号 下载原图图 2 高斯信道下的 QPSK 处理 下载原图4 结论本论文就 QPSK 调制解调的 MATLAB 实现进行了研究。在研究过程中 MATLAB 软件有了一定的了解并从中学习了许多知识并且为今后的学习和工作提供了宝贵的经验。信号处理的核心技术是数字滤波, 这门技术已经被广泛的用于各工程技术领域。提高数字滤波器的运算速度和采样频率是当今研究的重点, 利用 FPGA的集成度大、运算速度快和可编程等特性可以实现更高性能和指标要求特殊的数字滤波器。将 MATLAB 软件和 FPGA 芯片或 DSP 芯片相结合, 综合利用 FPGA 芯片或者 DSP 芯片完成仿真电路的模型机, 充分发挥软件验证算法可行性和前期仿真的优良特性, 并将软、硬件综合应用也是研究高性能数字滤波器的重点。参考文献1刘建军.浅谈 QPSK 调制技术M.北京:中国有线电视, 2004. 2万永革.数字信号处理的 MATLAB 实现M.北京:北京科学出版社, 2007. 3高博, 杨燕, 胡建军.基于 Matlab 的 QPSK 系统设计仿真J.科学技术与工程, 2010, 10 (5) :1124-1127.
