基于matlab的QPSK与BPSK信号性能比较仿真

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章概述...........................................................................................................................................2第二章QPSK通信系统原理与仿真................................................................................................22.1QPSK系统框图介绍...............................................................................................................22.2QPSK信号的调制原理........................................................................................................32.2.1QPSK信号产生方法....................................................................................................32.2.2QPSK星座图................................................................................................................42.3QPSK解调原理及误码率分析............................................................................................42.3.1QPSK解调方法............................................................................................................42.3.2QPSK系统误码率........................................................................................................52.4QPSK信号在AWGN信道下仿真......................................................................................5第三章BPSK通信系统原理与仿真................................................................................................63.1BPSK信号的调制原理........................................................................................................63.2BPSK解调原理及误码率分析............................................................................................7第四章QPSK与BPSK性能比较....................................................................................................84.1QPSK与BPSK在多信道下比较仿真................................................................................84.1.1纵向比较分析...........................................................................................................84.1.2横向比较分析.........................................................................................................104.2仿真结果分析.....................................................................................................................104.2.1误码率分析.............................................................................................................104.2.2频带利用率比较.....................................................................................................10附录....................................................................................................................................................11代码1...............................................................................................................................................11代码2...............................................................................................................................................11代码3..............................................................................................................................................14代码4..............................................................................................................................................16┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章概述QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying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BinaryPhaseShiftKeying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（QuadraturePhaseShiftKeying）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2.1QPSK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（AdditiveWhiteGaussianNoise）以及多径Rayleigh┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊衰落信道（MultipathRayleighFadingChannel）。图2.1QPSK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。2.2QPSK信号的调制原理2.2.1QPSK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。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┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图2.2调相法产生QPSK信号图2.3信号矢量2.2.2QPSK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2-1QPSK编码规则abkA方式B方式0002251090315111804501270135表中k－一组间隔均匀的受调制相位2.3QPSK解调原理及误码率分析2.3.1QPSK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2.4A方式信号星座图图2.5B方式信