载波调制模块设计与仿真

天津理工大学

《扩频通信》实验报告载波调制模块的设计与仿真

姓名：范菲菲

学号： 143127311

一、 实验目的

1、使基带信号通过载波调制后能适合在无线信道长距离传输。

2、运用Matlab 软件工具仿真，研究在加载波后信号的波形变化。

二、 实验原理

载波调制使用基带信号去改变载波信号的幅度、相位、频率等参数，用来传递信息。根据待传信号是模拟信号还是数字信号可以将载波调制分为载波模拟调制和载波数字调制两种。在扩频系统中，扩频信号是通过载波调制后发送到信道中去的，在直接序列扩频中，通常采用的调制方式是BPSK 和QPSK 。其中QPSK 扩频调制信号可以用式（1）表示

]sin[)()(]cos[)()()(022011θωθω+++=t t c t d t t d t c t s （1） 式中，θ表示相位，)(1t c 、)(2t c 分别表示相互独立的正交扩频码，取值为{+1，-1}，)(1t c 、)(2t c 的码元宽度相同，时间上同步。QPSK 调制器如图1所示。

图1 QPSK 载波调制原理图

由QPSK 信号的调制可知，它的解调原理图如图2所示，同相支路与正交支路分别采用相干解调方式解调，得到)(t I 和)(t Q ，进过判决器和并串交换器，将上下支路得到的并行数据恢复成串行数据。

⊗⊗

t

c ωsin )(t

三、 仿真结果

012345678910-2

2

I 路加载波后波形图012345678910

-20

2

Q 路加载波后波形图0102030405060708090100-2

2

原序列

图3 原始码元序列与加载波后的波形图

三、源程序

clear all

close all

% 调制

bit_in = randint(1e3, 1, [0 1]);

bit_I = bit_in(1:2:1e3);

bit_Q = bit_in(2:2:1e3);

data_I = -2*bit_I+1;

data_Q = -2*bit_Q+1;

data_I1=repmat(data_I',20,1);

data_Q1=repmat(data_Q',20,1);

for i=1:1e4

data_I2(i)=data_I1(i);

data_Q2(i)=data_Q1(i);

end;

f=0:0.1:1;

xrc=0.5+0.5*cos(pi*f);

data_I2_rc=conv(data_I2,xrc)/5.5;

data_Q2_rc=conv(data_Q2,xrc)/5.5;

f1=1;

t1=0:0.1:1e3+0.9;

n0=rand(size(t1));

I_rc=data_I2_rc.*cos(2*pi*f1*t1);

Q_rc=data_Q2_rc.*sin(2*pi*f1*t1);

QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc);

QPSK_rc_n0=QPSK_rc+n0;

% 解调

I_demo=QPSK_rc_n0.*cos(2*pi*f1*t1);

Q_demo=QPSK_rc_n0.*sin(2*pi*f1*t1);

% 低通滤波

I_recover=conv(I_demo,xrc);

Q_recover=conv(Q_demo,xrc);

I=I_recover(11:10010);

Q=Q_recover(11:10010);

t2=0:0.05:1e3-0.05;

t3=0:0.1:1e3-0.1;

% 抽样判决

data_recover=[];

for i=1:20:10000

data_recover=[data_recover I(i:1:i+19) Q(i:1:i+19)]; end;

bit_recover=[];

for i=1:20:20000

if sum(data_recover(i:i+19))>0

data_recover_a(i:i+19)=1;

bit_recover=[bit_recover 1];

else

data_recover_a(i:i+19)=-1;

bit_recover=[bit_recover -1];

end

end

error=0;

dd = -2*bit_in+1;

ddd=[dd'];

ddd1=repmat(ddd,20,1);

for i=1:2e4

ddd2(i)=ddd1(i);

end

for i=1:1e3

if bit_recover(i)~=ddd(i)

error=error+1;

end

end

p=error/1000;

figure(1);

subplot(3,1,1);plot(t2,ddd2);axis([0 100 -2 2]);title('原序列');

subplot(3,1,2);plot(t1, I_rc);axis([0 10 -2 2]);title('I路加载波后波形图'); subplot(3,1,3);plot(t1,Q_rc);axis([0 10 -2 2]);title('Q路加载波后波形图');