第二章 数字调制解调实验仿真

第二章 数字调制解调实验仿真 图2-4 二进制码经串/并变换后的码型
第二章 数字调制解调实验仿真 2．QPSK相干解调原理 由于QPSK可以看做是两个正交2PSK信号的合成，故它 可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个 2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图2-5所示。
图2-5 QPSK解调原理框图
QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一 种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数 字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四 种不同的载波相位来表征。我们把组成双比特码元的前一信 息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个 信息比特ab通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如 表2-1所示，矢量关系如图2-1所示。
系。 (3) 观察I、Q调制解调过程中各信号变化。 (4) 对程序做修改，进行GMSK调制及解调仿真。 (5) 分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。
第二章 数字调制解调实验仿真 图2-6 相位转移图
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四、实验步骤 (1) 预习QPSK调制及相干解调原理，独立画出系统方框
图。 (2) 根据系统方框图，画出仿真流程图。 (3) 编写MATLAB程序并上机调试。 (4) 观察并分析各阶段波形、数据。 (5) 修改相关参数，观察波形变化。 (6) 撰写实验报告。
B 方式
0° 90° 180° 270°
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下面以 A 方式的 QPSK 为例说明 QPSK 信号相位的合 成方法。
串/并 变换 器将输 入的二 进制 序列依 次分 为两个 并行 序 列，然后通过基带成形得到双极性序列(从 D/A 转换器输出，
幅度为 2 / 2 )。设两个双极性序列中的二进制数字分别为
第二章 数字调制解调实验仿真 图2-1 QPSK信号的矢量图
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图 2-1(a)表示 A 方式时 QPSK 信号矢量图，图 2-1(b)表 示 B 方式时 QPSK 信号的矢量图。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°，因此数据 Ik、Qk 通过处理后输出的成形波形幅
度有两种取值： 2 / 2 ；在 B 方式中：0°、90°、180°、
270°，则数据 Ik、Qk 通过处理后输出的成形波形幅度有三种 取值：±1、0。
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表2-1 双比特码元与载波相位关系
双比特码元
a
b
0
0
1
0
1
1
0
1
A 方式
225° 315° 45° 135°
载波相位
a 和 b，每一对 ab 称为一个双比特码元。双极性的 a 和 b 脉 冲 通过 两个 平衡 调制 器分 别对 同相 载波 及正 交载 波进 行 二 相调制，得到图 2-2 中虚线矢量，将两路输出叠加，即得到 QPSK 调制信号，其相位编码关系如表 2-2 所示。
第二章 数字Байду номын сангаас制解调实验仿真 图2-2 矢量图
第二章 数字调制解调实验仿真
3．星座图 星座显示是示波器显示的数字等价形式，将正交基带信 号的I和Q两路分别接入示波器的两个输入通道，通过示波 器的“X-Y”的功能即可以很清晰地看到调制信号的星座图。 我们知道QPSK信号可以用正交调制方法产生。在它的 星座图中，四个信号点之间任何过渡都是可能的，如图26(a)所示。OQPSK信号将正交路信号偏移T/2(T为一个周期)， 结果是消除了已调信号中突然相移180°的现象，每隔T/2信 号相位只可能发生±90°的变化。因而星座图中信号点只能 沿正方形四边移动，如图2-6(b)所示。MSK信号配置图如图 1-6(c)所示，1比特区间仅使用圆周的1/4，信号点必是轴上4 个点中任何一个，因此，相位必然连续。
五、思考题 (1) QPSK解调在什么情况下存在相位模糊问题。 (2) OQPSK可以采用差分解调吗？
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实验二 MSK、GMSK调制及相干解调实验
一、实验目的 (1) 掌握MSK调制、相干解调原理及特性。 (2) 了解MSK调制与GMSK调制的差别。
二、实验内容 (1) 编写MATLAB程序仿真MSK调制及相干解调。 (2) 观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关
图2-3 QPSK调制器框图
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由图2-3可以看到，QPSK的调制器可以看做是由两个 BPSK调制器构成的，输入的串行二进制信息序列经过串/并 变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极 性的二电平信号I(t)和Q(t)，然后对和进行调制，相加后即可 得到QPSK信号。经过串/并变换后形成的两个支路如图2-4 所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路 互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正 交支路，即Q支路。
第二章 数字调制解调实验仿真
第二章 数字调制解调实验仿真
实验一 四相移相键控(QPSK)调制及解调实验 实验二 MSK、GMSK调制及相干解调实验 实验三 正交幅度调制(QAM)及解调实验 实验四 OFDM调制解调仿真
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实验一 四相移相键控(QPSK) 调制及解调实验
一、实验目的 (1) 掌握QPSK调制解调原理及特性。 (2) 熟悉MATLAB仿真软件的使用。
二、实验内容 (1) 编写MATLAB程序仿真QPSK调制及相干解调。 (2) 观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关
系。 (3) 观察I、Q调制解调过程中各信号的变化。 (4) 观察功率谱的变化。 (5) 分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。
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三、实验原理 1．QPSK调制原理 QPSK又叫四相相移键控调制，它是一种正交相移键控。
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表2-2 QPSK信号相位编码逻辑关系
a b
a 路平衡调制器输出 b 路平衡调制器输出
合成相位
1 1
0° 90° 45°
-1 1
180° 90° 135°
-1 -1
180° 270° 225°
1 -1
0° 270° 315°
第二章 数字调制解调实验仿真 用调相法产生QPSK调制器框图如图2-3所示。