基于I-Q正交调制方式中频QPSK信号产生仿真.docVIP

基于I/Q正交调制方式中频QPSK信号产生仿真 　　摘 要：QPSK调制技术是一种常用的数字调制技术，QPSK信号是一种调相信号，通过相位的变化来表示不同的信息。在QPSK调制中，共有四种不同的相位，分别表示00，01，10，11四种不同的信息状态。文章基于QPSK信号的基本原理，通过I/Q正交调制方式产生QPSK信号，并用MATLAB数学工具进行仿真，观察仿真信号的特性 关键词：QPSK；I/Q正交调制；MATLAB仿真 1 基本原理 QPSK调制，又叫做四相绝对相移调制。QPSK利用载波相位的变化来表示不同的信息。每一种载波相位代表两个比特信息，因此称每个四进制码元为双比特码元。我们用a代表组成双比特码元的前一信息比特，用b代表后一信息比特。在对双比特码元中两个信息比特ab进行排列时，通常使用格雷码。表1为它与载波相位的关系，图1为矢量关系。A方式时QPSK信号矢量图如图（a）所示，B方式时QPSK信号的矢量图如图（b）所示。由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，在A方式中：45°、135°、225°、315°，则通过处理后，数据IK、QK输出的成形波形幅度有两种取值±/2；B方式中：0°、90°、180°、270°，则通过处理后，数据IK、QK输出的成形波形幅度有三种取值±1、0 2 中频QPSK调制信号设计 通过I/Q正交调制方式产生中频QPSK信号的原理框图如图2 2.1 m序列生成 现代通信当中经常使用m序列对要发送的码元进行数据加扰处理，以保证数据传输的安全性，当然m序列的作用也不至于此，其大部分是应用在直接扩频通信当中 m序列是最长线性移位寄存器序列的简称，是一种伪随机序列、伪噪声（PN）码或伪随机码。确定序列指可以预先确定并且可以重复实现的序列；随机序列指既不能预先确定又不能重复实现的序列；伪随机序列指不能预先确定但可以重复产生的序列 m序列具有许多的优点： a.均衡特性（平衡性） m序列每一周期中1的个数比0的个数多1个 b.游程特性（游程分布的随机性） m序列中，状态“0”或“1”连续出现的段称为游程。游程中“0”或“1”的个数称为游程长度。在m序列的一个周期（p=2-1）中，游程总数为 2-1，“0”、“1”各占一半 c.移位可加性 2个彼此移位等价的相异M序列，按模2相加所得的序列仍为M序列，并与原M序列等价 一个n级反馈移位寄存器最多可以有2个状态。一个线性反馈移位寄存器的全“0”状态不会转入其他状态，所以线性移位寄存器的序列的最长周期为2-1。当n级线性移位寄存器产生的序列{ai}的周期为T=2-1时，称{ai}为n级m序列 数据加扰的伪随机序列：15级移位寄存器产生的m序列，生成多项式为： g（x）=1+x14+x15 初始状态为100101010000000； 这里生成了m序列，并且检查其自相关性，来验证序列产生的正确性 自相关性图如图3 2.2 卷积码 若以（n，k，m）来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1=K为编码约束度m称为约束长度。卷积码将k元组输入码元编成n元组输出码元，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小。与分组码不同，卷积码编码生成的n元组元不仅与当前输入的k元组有关，还与前面m-1个输入的k元组有关，编码过程中互相关联的码元个数为n*m。卷积码的纠错性能随m的增加而增大，而差错率随N的增加而指数下降。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码 2.3 数据加扰、信道编码和串行变化 数据加扰：在数字通信中，为便于数字信号的传送与存储，将其转换为具有相同意义和相同比特率的伪随机数字信号的操作。加扰与扩频是不同的。加扰的目的是为了必威体育官网网址通信，而扩频的主要目的就是为了抗干扰，在抗干扰的同时也完成了必威体育官网网址的作用，但是使得带宽变得很宽，加扰则不会 信道编码：这里使用卷积码 2.4 设计平方根升余弦滤波器以及信号上采样 过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的要求相对较低，如果不过采样，滤波的时候滤波器需要很陡峭，指标会很严格 成形滤波的作用是保证采样点不失真。如果没有它，那信号在经过带限信道后，眼图张不开，ISI非常严重。成形滤波的位置在基带调制之后。因为经成形滤波后，信号的信息已经有所损失，这也是为避免ISI付出的代价。换句话说，成形滤波的位置在载波调制之前，紧挨着载波调制。这就是成型滤波器的主要作用 这里画出了成型滤波器的幅频特性曲线，并观察了成型滤波器主瓣与第一旁瓣之比，观察是否