基于MATLAB的QPSK调制解调过程仿真

基于MATLAB的QPSK调制解调过程仿真

汪泽洲1杨轩2孙倩琳3蔡成4孙凤亮5刘丽

（1.安徽理工大学电气学院安徽淮南232000；2.安徽理工大学电气学院安徽淮南232000；3.辽宁电能发展股份有限公司110000；4.国网辽宁省电力有限公司检修分公司110003；5.国网辽宁省电力有限公司抚顺供电公司113006；6.国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司114002）

摘要：设计了正交相移键控（QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK）调制与解调系统的仿真，并且利用MATLAB软件的Simulink对其进行了动态模拟仿真。系统的仿真和分析是设计工程中的重要步骤。利用其结果从信噪比可以衡量数字信号的传输质量；从输入和输出结果可以看出，仿真试验较好。QPSK调制与解调系统的仿真设计，为以后设计和改正提供方了良好的依据。

关键词：调制；解调；频谱分析；仿真

1引言

MATLAB是英文MATrixLABoratory（矩阵实验室）的缩写[1]。MATLAB的核心采用C语言编写，功能越来越强大，除原有的数值计算功能外，还新增了图形处理功能[2]。TheMathworks的MATLAB&Simulink产品家族是一个高度整合的科学计算环境，提供了强大的设计工具。MATLAB&Simulink产品大概组成[3]。Simulink是一个交互式动态系统建模仿真和分析工具。它的建模十分广泛，可以针对任何能够数学描述的系统进行建模，例如通信系统卫星控制系统，航空航天动力学系统，船舶及汽车等。其中包括了连续、离散、条件执行、时间、单速率、多速率的混杂系统等。Simulink利用鼠标拖放的方法建立系统的图形界面，而且Simulink提供了丰富的功能快，几乎可以部署写一行代码就完整真个动态过程。对工程人员的熟练度降到了最低[4]。

2、QPSK解调的设计

2.1.1QPSK解调

通过上面对QPSK信号的调制，我门对QPSK有了更加深刻的认识。那么它的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调。同样参考通信原理（樊昌信，国防工业出版社，2007.8），同相支路和正交支路分别采用相干解调方式解调，之后可以得到二者的和，经过抽样判决和串、并交换器，将上下之路得到的并行数据恢复为串行数据。那么此时就得到我们最初的原始信号，它的解调原理图[6]，如下图1所示：

3.MATLAB的仿真

3.1建立函数文件

在MATLAB中建立函数文件，为得到误码率图像，打开MATLAB后点击上面的file——new—blankMfile，然后打开一个空白的M文件，在文件中输入如下代码[8]：

initialseed=71；%AWGN信道的初始化种子，可任意选择

inputinitialseed=65；%随机整数生成器的初始化种子

inputsampletime=1/1000；%随机整数生成器的样本时间

y=[]；

forsnr=1：10%信噪比SNR从1取到10db，计算不同信噪比下的误码率

sim（'QPSK'）；%运行simulink的模块，在模块中还会有调制后的频谱。

y=[y，mean（simout（：，1））]；%y代表误码情况，计算误码的平均值

end

snr=1：10；

semilogy（snr，y）；%绘制误码率曲线

xlabel（'SNR（dB）'）

ylabel（'BER'）

title（'误码率'）

gridon

3.2运行Simulink仿真结果

信号解调后图像，如图2所示。误码率图像，如图3所示。

图2解调后图像图3误码率

由频谱分析仪显示的调制解调前后的波形，可以看出调制前和解调后的波形基本一样，没有出现失真的现象。调制后波形叠加了一定的噪声，说明了无噪声环境只是一个理想状态，实际中多多少少会有一些干扰。信噪比与误码率成反比，随着信号通过信道之后的信噪比的增加，QPSK的误码率性能也得到了改善，并在SNR=5db时候误码率达到较小值。

4、结论

在搭建QPSK调制解调系统中遇到的最大问题就是模块选择问题，经过网上的搜索与查阅相关资料，最终选取相应的信号发生器、相关调制解调模块、信道模块、频谱分析仪模块、误码率计算模块等，并调整了串并转换的功能与连线，完成了QPSK系统的Simulink仿真，从输入和输出结果可以看出，仿真试验较好，并且得到了信噪比与误码率之间的大致关系。

参考文献：

[1]高博，杨燕，胡建军，基于MATLAB的QPSK系统设计仿真，科学技术与工程2009。

[2]谢斌，蔡虔，钟文涛，基于MATLAB/SIMULINK的QPSK通信系统仿真，科技广场，2006。

[3]B.Hogenauer，AnEconomicalClassofDigitalFiltersforDecimationandInterpolation，IEEETrans，OnAcoust，Speech，SignalProcessing，1981.