实验九QPSK调制与解调实验报告
通信原理的MATLAB实验 QPSK的调制解调报告
通信原理实验项目名称：QPSK的调制解调一、实验任务任意输入长度为64比特的二进制信息，采用QPSK系统传输。
码元速率为1Bps，载波频率为10Hz，采样频率为40 Hz，利用Matlab画出：（1）调制后的信号波形；（2）经信道传输后的信号波形（假设加性高斯白噪声，其功率为信号功率1/10）；（3）（3）任意解调方法解调后的信号波形。
二、流程图三、完整程序Fd=1; %码元速率Fc=10; %载波频率Fs=40; %采样频率N=Fs/Fd;df=10;x=[ 1 1 0 1 1 0];%任意输入64比特的二进制信息M=2; %进制数SNRpBit=10;%加性高斯白噪声，其功率为信号功率的1/10，即信噪比为10 SNR=SNRpBit/log2(M); %转换为码元速率seed=[12345 54321];numPlot=length(x);figure(1)%画出输入二进制序列subplot(211);stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');title('输入波形’)%调制y=dmod(x,Fc,Fd,Fs,'fsk',M,df);numModPlot=numPlot*Fs;t=[0:numModPlot-1]./Fs;subplot(212);%画出调制后的信号plot(t,y(1:length(t)),'b-');axis([min(t) max(t) -1.5 1.5]);title('调制后的信号')%在已调信号中加入高斯白噪声randn('state',seed(2));y=awgn(y,SNR-10*log10(0.5)-10*log10(N),'measured',[],'dB');%相干解调figure(2)subplot(211);plot(t,y(1:length(t)),'b-');%画出经过信道的实际信号axis([min(t) max(t) -1.5 1.5]);title('加入高斯白噪声后的已调信号')%带输出波形的相干M元频移键控解调subplot(212);stem([0:numPlot-1],x(1:numPlot),'bx');hold on;stem([0:numPlot-1],z1(1:numPlot),'ro');hold off;axis([0 numPlot -0.5 1.5]);title('相干解调后的信号')四、波形。
四相移相键控(QPSK)调制及解调实验
实验二四相移相键控（QPSK ）调制及解调实验一、 实验目的1、了解QPSK 调制解调原理及特性。
2、了解载波在QPSK 相干及非相干时的解调特性。
二、 实验内容1、观察I 、Q 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。
2、观察IQ 调制解调过程中各信号变化。
3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。
三、 基本原理（说明：原理部分需简要介绍）1、QPSK 调制原理QPSK 的调制有两种产生方法相乘电路法和选择法。
相乘法：输入信号是二进制不归零的双极性码元，它通过“串并变换”电路变成了两路码元。
变成并行码元后，每个码元的持续时间是输入码元的两倍。
用两路正交载波去调制并行码元。
发射信号定义为：⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-+=其他,00],4)12(2cos[/2)(b t T t i ft t E t S ππ其中，i ＝1，2，3，4；E 是发射信号的每个符号的能量，T 为符号的持续时间，载波频率f 等于nc/T ，nc 为固定整数选择法输入基带信号经过串并变换后用于控制一个相位选择电路，按照当时的输入双比特ab ，决定选择哪个相位的载波输出2、QPSK 解调原理QPSK 接收机由一对共输入地相关器组成。
这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号()t 1φ和()t 2φ。
四、实验步骤（说明：要详细）（1）QPSK 调制程序close all% x1是类似[1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反转。
%由于仿真中载波的频率是f=1Hz，所以1s的间隔内有一个完整周期的正弦波。
t=[-1:0.01:7-0.01]; % t共800个数据，-1~7st1=[0:0.01:8-0.01]; %t1也是800个数据点，0 ~8stt=length(t); % tt=800x1=ones(1,800);for i=1:ttif (t(i)>=-1 & t(i)<=1) | (t(i)>=5& t(i)<=7);x1(i)=1;else x1(i)=-1;endendt2 = 0:0.01:7-0.01; %t2是700个数据点，是QPSK_rc绘图的下标t3 = -1:0.01:7.1-0.01; %t3有810个数据点，是i_rc的时间变量t4 = 0:0.01:8.1-0.01; %t4有810个数据点，是q_rc的时间变量tt1=length(t1);x2=ones(1,800); %x2是类似于[1 1 -1 -1 1 1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反转for i=1:tt1if (t1(i)>=0 & t1(i)<=2) | (t1(i)>=4& t1(i)<=8);x2(i)=1;else x2(i)=-1;endendf=0:0.1:1;xrc=0.5+0.5*cos(pi*f); %xrc是一个低通特性的传输函数y1=conv(x1,xrc)/5.5; %y1和x1 实际上没什么区别，仅仅是上升沿、下降沿有点过渡带y2=conv(x2,xrc)/5.5; % y2和x2 实际上没什么区别，仅仅是上升沿、下降沿有点过渡带n0=randn(size(t2));f1=1;i=x1.*cos(2*pi*f1*t); % x1就是I dataq=x2.*sin(2*pi*f1*t1); %x2就是Q dataI=i(101:800);Q=q(1:700);QPSK=sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q;QPSK_n=(sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q)+n0;n1=randn(size(t2));i_rc=y1.*cos(2*pi*f1*t3); % y1就是I data，i_rc可能是贴近实际的波形,i则是理想波形q_rc=y2.*sin(2*pi*f1*t4); %y2就是Q data，q_rc可能是贴近实际的波形,q则是理想波形I_rc=i_rc(101:800);Q_rc=q_rc(1:700);QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc);QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1;subplot(3,1,1);plot(t3,i_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('a序列');subplot(3,1,2);plot(t4,q_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('b序列');subplot(3,1,3);plot(t2,QPSK_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('合成序列');（2）QPSK解调程序clear allclose allbit_in = randint(1e3, 1, [0 1]);bit_I = bit_in(1:2:1e3); %bit_I为”奇数序列”，奇数序列是同相分量，以cos为载波bit_Q = bit_in(2:2:1e3); %bit_Q是bit_in的所有偶数下标组成的”偶数序列”，以sin为载波data_I = -2*bit_I+1; % 将bit_I中的1变成-1，0变成1; 注意data_I是500点data_Q = -2*bit_Q+1; %将bit_Q中的1变成-1，0变成1data_I1=repmat(data_I',20,1); %将500行的列向量data_I的共轭转置data_I’复制为20*500的矩阵，20行数据是相同的。
qpsk实验报告
qpsk实验报告QPSK实验报告摘要：本实验旨在通过对QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制技术的研究和实验，探讨其在数字通信领域的应用。
实验过程中，我们首先对QPSK调制技木进行了理论分析，然后搭建了相应的实验平台，进行了信号调制和解调的实验。
最后，通过对实验数据的分析和比对，得出了一些结论和体会。
一、实验目的1. 了解QPSK调制技术的原理和特点；2. 掌握QPSK调制和解调的基本方法；3. 通过实验验证QPSK调制技术的有效性和可靠性。
二、实验原理QPSK调制技术是一种常用的数字调制技术，它将数字信号分成实部和虚部，分别用两路正交的载波进行调制，从而实现了信号的传输。
QPSK调制技术具有带宽利用率高、抗噪声干扰能力强等优点，因此在数字通信领域得到了广泛的应用。
三、实验步骤1. 搭建QPSK调制实验平台，包括信号发生器、正交调制器、载波发生器等设备；2. 设计并生成需要传输的数字信号；3. 进行QPSK调制，将数字信号转换成QPSK信号；4. 传输QPSK信号，并进行解调；5. 对解调后的信号进行分析和比对。
四、实验结果与分析经过实验，我们成功地实现了QPSK调制和解调，并得到了相应的实验数据。
通过对实验数据的分析和比对，我们发现QPSK调制技术在传输效率和抗干扰能力方面表现出色，验证了其在数字通信领域的有效性和可靠性。
五、结论与展望本实验通过对QPSK调制技术的研究和实验，使我们更加深入地了解了数字调制技术在通信领域的应用。
同时，也为我们今后在数字通信领域的研究和实践提供了一定的指导和借鉴。
希望通过不断地学习和实践，能够更好地掌握和应用数字调制技术，为通信技术的发展做出更大的贡献。
实验九qpsk调制与解调实验报告
实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验一、实验目的1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。
2、掌握QPSK调制与解调的原理。
3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。
二、实验内容1、观察QPSK调制的各种波形。
2、观察QPSK解调的各种波形。
三、实验器材1、信号源模块一块2、⑤号模块一块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验原理（一）QPSK调制解调原理1、QPSK调制QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。
用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图12-1（a）所示。
图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。
设两个序列中的二进制数字分别为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12-1（b）中虚线矢量。
将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。
（a）（b）图12-1 QPSK调制2、QPSK解调图12-2 QPSK相干解调器由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交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，其组成方框图如图12-2所示。
图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。
（二）OQPSK调制解调原理OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。
若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。
通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。
qpsk实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除qpsk实验报告篇一：7.QpsK调制解调实验-移动通信实验报告计算机与信息工程学院验证性实验报告一、实验目的1.了解QpsK技术在移动通信系统中的应用2.掌握QpsK 调制解调数据传输过程；3.了解QpsK的载波恢复和位定时恢复的基本方法4.掌握QpsK解调数据传输过程；1.掌握升余弦成形滤波原理二、预备知识1.数字信号传输的工作方式与工作过程2.QpsK的基本工作原理3.升余弦成形滤波软件4.QpsK解调的基本工作原理5.载波同步和位同步的基本方法三、实验仪器1、移动通信实验箱一台；2、台式计算机一台；3、示波器一台；四、实验原理QpsK调制解调的实现原理框图如图。
J图4.2.8QpsK调制解调原理框图A点为发送数据；b串/并变换发送数据长度为128bit，经过交织器输出的数据为一路串行数据，需要进行串/并变换，产生两路并行数据各为64bit。
c差分编码：为了防止相位模糊现象，采用差分编码，并进行QpsK 映射。
差分编码的公式：InQnan?1bn?1??anbnQpsK映射采用如下方式：图4.2.9QpsK映射图D滤波与调制模块方波会在时间上扩展，造成码间干扰，导致接收机在检测一个码元时发生错误的概率增大。
所以在调制系统中需要对信号进行滤波，以减少失真和符号间干扰（IsI）。
每一支路在进行调制之前进行nyquist成形滤波使QpsK信号的功率谱限制在分配的带宽内。
在这里，选择具有均方升余弦滚降特性的滤波器。
具有升余滚降特性的h（ω）可表示为：?Ts?T?h(w)??s[1?sin(??Tsw)]?2??0，抽样作卷积。
将滤波器的冲击响应函数列表，33个样值。
取不同的窗函数，滤波器的频谱特性不同。
这里选择哈明窗作为窗函数，这样可以避免产生吉布斯现象。
取滚降系数α=0.5，抽样步长Ts=Tc/10，每个码元采样10个点，阶数n=33。
图4.2.10为滤波器特性的仿真示意。
MATLAB_QPSK调制与解调
实验名称：QPSK仿真系统一、实验目的：1、学会QPSK调制与解调系统的构成2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法二、实验原理：1、QPSK：四进制绝对相移键控，也称为多进制数字相位调制，利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。
2、QPSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法。
调制与解调系统的构成：3、各模块的实现方法：（1）、信源的产生：使用randint(m,n,2)函数产生一个m行n列的随机二进制数列（2）、QPSK符号映射：将产生的0，1比特流按照QPSK调制方式进行映射，本实验采用π/4 QPSK的调制方式，图为：（3）、AWGN 信号产生：AWGN 产生器就是产生满足均值为0，方差为1的高斯白噪声。
实验中使用randn(m,n)函数产生一个m 行n 列的高斯噪声序列。
（4）、信号幅度控制：根据AWGN 信道模型，接收信号可以分别表示为α就是当噪声功率归一化为1（0均值，方差为1）时，根据信噪比关系而计算出来的信号平均幅度（5）、QPSK 反映射及判决 ：对接收到的信号在4种可能的四种信号向量[(1,0), (0,1), (-1,0), (0,-1)]上投影(即进行点积)。
投影最大的值所对应的信号向量就是所发送信号的符号值，然后恢复出比特流（6）、误码率及误符号率统计：误码率：将检测出来的比特流和发送的原始比特流进行比较，统计出出现错误的比特数误符号率：将检测出来的比特流变成两组，构成符号，和发送端符号映射后的符号流进行比较，只要符号中任错一bit ，就算该符号出错。
统计出现错误的符号数 三、 实验容：1、调制与解调I I Ir s n α=+Q Q Qr s n α=+22210log 10^10s s n n v SNR SNR v sqrt v v ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⇒=* ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭s v α=clear allclose 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=1:1e4data_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=1:20:10000data_recover=[data_recover I(i:1:i+19) Q(i:1:i+19)];end;bit_recover=[];for i=1:20:20000if sum(data_recover(i:i+19))>0data_recover_a(i:i+19)=1;bit_recover=[bit_recover 1];elsedata_recover_a(i:i+19)=-1;bit_recover=[bit_recover -1];endenderror=0;dd = -2*bit_in+1;ddd=[dd'];ddd1=repmat(ddd,20,1);for i=1:2e4ddd2(i)=ddd1(i);endfor i=1:1e3if bit_recover(i)~=ddd(i)error=error+1;endendp=error/1000;figure(1)subplot(2,1,1);plot(t2,ddd2);axis([0 100 -2 2]);title('原序列');subplot(2,1,2);plot(t2,data_recover_a);axis([0 100 -2 2]);title('解调后序列');2、误码率仿真% QPSK误码率分析SNRindB1=0:2:10;SNRindB2=0:0.1:10;for i=1:length(SNRindB1)[pb,ps]=cm_sm32(SNRindB1(i));smld_bit_err_prb(i)=pb;smld_symbol_err_prb(i)=ps;end;for i=1:length(SNRindB2)SNR=exp(SNRindB2(i)*log(10)/10);theo_err_prb(i)=Qfunct(sqrt(2*SNR)); end;title('QPSK误码率分析');semilogy(SNRindB1,smld_bit_err_prb,'*');axis([0 10 10e-8 1]);hold on;% semilogy(SNRindB1,smld_symbol_err_prb,'o'); semilogy(SNRindB2,theo_err_prb);legend('仿真比特误码率','理论比特误码率'); hold off;function[y]=Qfunct(x)y=(1/2)*erfc(x/sqrt(2));function[pb,ps]=cm_sm32(SNRindB)N=10000;E=1;SNR=10^(SNRindB/10);sgma=sqrt(E/SNR)/2;s00=[1 0];s01=[0 1];s11=[-1 0];s10=[0 -1];for i=1:Ntemp=rand;if (temp<0.25)dsource1(i)=0;dsource2(i)=0;elseif (temp<0.5)dsource1(i)=0;dsource2(i)=1;elseif (temp<0.75)dsource1(i)=1;dsource2(i)=0;elsedsource1(i)=1;dsource2(i)=1;end;end;numofsymbolerror=0;numofbiterror=0;for i=1:Nn=sgma*randn(size(s00));if((dsource1(i)==0)&(dsource2(i)==0))r=s00+n;elseif((dsource1(i)==0)&(dsource2(i)==1)) r=s01+n;elseif((dsource1(i)==1)&(dsource2(i)==0)) r=s10+n;elser=s11+n;end;c00=dot(r,s00);c01=dot(r,s01);c10=dot(r,s10);c11=dot(r,s11);c_max=max([c00 c01 c10 c11]);if (c00==c_max)decis1=0;decis2=0;elseif(c01==c_max)decis1=0;decis2=1;elseif(c10==c_max)decis1=1;decis2=0;elsedecis1=1;decis2=1;end;symbolerror=0;if(decis1~=dsource1(i))numofbiterror=numofbiterror+1;symbolerror=1;end;if(decis2~=dsource2(i))numofbiterror=numofbiterror+1;symbolerror=1;end;if(symbolerror==1)numofsymbolerror=numofsymbolerror+1; end;end;ps=numofsymbolerror/N;pb=numofbiterror/(2*N);3、QPSK在AWGN信道下的仿真close allclcclear allSNR_DB=[0:1:12];sum=1000000;data= randsrc(sum,2,[0 1]);[a1,b1]=find(data(:,1)==0&data(:,2)==0);message(a1)=-1-j;[a2,b2]=find(data(:,1)==0&data(:,2)==1);message(a2)=-1+j;[a3,b3]=find(data(:,1)==1&data(:,2)==0);message(a3)=1-j;[a4,b4]=find(data(:,1)==1&data(:,2)==1);message(a4)=1+j;scatterplot(message)title('B点信号的星座图')A=1;Tb=1;Eb=A*A*Tb;P_signal=Eb/Tb;NO=Eb./(10.^(SNR_DB/10));P_noise=P_signal*NO;sigma=sqrt(P_noise);for Eb_NO_id=1:length(sigma)noise1=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum);noise2=sigma(Eb_NO_id)*randn(1,sum);receive=message+noise1+noise2*j;resum=0;total=0;m1=find(angle(receive)<=pi/2&angle(receive)>0);remessage(1,m1)=1+j;redata(m1,1)=1;redata(m1,2)=1;m2= find( angle(receive)>pi/2&angle(receive)<=pi); remessage(1,m2)=-1+j;redata(m2,1)=0;redata(m2,2)=1;m3=find( angle(receive)>-pi&angle(receive)<=-pi/2); remessage(1,m3)=-1-j;redata(m3,1)=0;redata(m3,2)=0;m4=find( angle(receive)>-pi/2&angle(receive)<=0);remessage(1,m4)=1-j;redata(m4,1)=1;redata(m4,2)=0;[resum,ratio1]=symerr(data,redata);pbit(Eb_NO_id)=resum/(sum*2);[total,ratio2]=symerr(message,remessage);pe(Eb_NO_id)=total/sum;endscatterplot(receive)title('C点信号的星座图')Pe=1-(1-1/2*erfc(sqrt(10.^(SNR_DB/10)/2))).^2;Pbit=1/2*erfc(sqrt(10.^(SNR_DB/10)/2));figure(3)semilogy(SNR_DB,pe,':s',SNR_DB,Pe,'-*',SNR_DB,pbit,'-o',SNR_DB,Pbit,':+') legend('QPSK仿真误码率','QPSK理论误码率','QPSK仿真误比特率','QPSK理论误比特率',1)xlabel('信噪比/dB')ylabel('概率P')gird on结果：4、QPSK在AWGN信道下的性能检测clear all;%对随机序列产生的方法初始化s = RandStream('mt19937ar','Seed', 5489);RandStream.setDefaultStream(s);s = RandStream('mcg16807', 'Seed',0);RandStream.setDefaultStream(s);N = 10^5; %码元数Eb_N0 = -4:20; %Eb/N0比特信噪比s_data = zeros(1,N);ErrorCount=zeros(1,length(Eb_N0)); %预先分配存，用于记录错误的码元数for j = 1:length(Eb_N0)p = (2*(rand(1,N)>0.5)-1) + 1i*(2*(rand(1,N)>0.5)-1);s = (1/sqrt(2))*p; %归一化n = 10^(-Eb_N0(j)/40)*1/sqrt(2)*(randn(1,N) + 1i*randn(1,N)); %加性高斯白噪声r = s + n;%解调r_re = real(r); %实部r_im = imag(r); %虚部s_data(r_re < 0 & r_im < 0) = -1 + -1*1i;s_data(r_re >= 0 & r_im > 0) = 1 + 1*1i;s_data(r_re < 0 & r_im >= 0) = -1 + 1*1i;s_data(r_re >= 0 & r_im < 0) = 1 - 1*1i;ErrorCount(j) = size(find(p- s_data),2); %错误的码元数endsim_QPSK = ErrorCount/N;theory_QPSK = erfc(sqrt(0.5*(10.^(Eb_N0/20)))) -(1/4)*(erfc(sqrt(0.5*(10.^(Eb_N0/20))))).^2;close allfiguresemilogy(Eb_N0,theory_QPSK,'b.-');hold onsemilogy(Eb_N0,sim_QPSK,'mx-');axis([-4 20 10^-3 1])grid on. .. . .。
QPSK、DQPSK系统调制与解调
实验四QPSK与DQPSK调制实验一、实验目的在2PSK, 2DPSK的学习基础上，掌握QPSK，以及以其为基础的DQPSK, OQPSK, /4 —DQPSK等若干种相关的重要调制方式的原理，从而对多进制调相有一定了解。
1、移动通信技术应用综合实训系统”实验仪一台2、50MHz示波器一台。
3、实验模块：信源模块，QPSK-调制模块。
三、实验原理一）基本理论（A）四相绝对移相键控（QPSK）的调制四相绝对移相键控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，故每个四进制码元又被称为双比特码元。
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（即反射码）排列的，它与载波相位的关系如表所列。
双比特码元载波相位©a b A方式B方式000°45°0190°135°实验设备由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成，故两者的功率谱密度分布规律相同。
下面我们来讨论QPSK信号的产生与解调。
QPSK信号的产生方法与2PSK 信号一样，也可以分为调相法和相位选择法。
(1) 调相法用调相法产生QPSK信号的组成方框图如下所示图4-1 QPSK信号的组成方框图设两个序列中的二进制数字分别为a和b,每一对ab称为一个双比特码元。
并设经过串并变换后上支路为a,下支路为b。
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。
表4-2 QPSK信号相位编码逻辑关系(2) 相位选择法用相位选择法产生QPSK信号的组成方框图如下所示图4-2相位选择法产生QPSK信号方框图(B)四相相对移相键控(DQPSK)的调制所谓四相相对移相键控也是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。
若以前一码元相位作为参考，并令△©为本码元与前一码元的初相差。
QPSK调制解调实验
实验一QPSK 调制实验一、实验目的1、掌握QPSK 的调制解调原理。
2、掌握QPSK 的软件仿真方法。
3、掌握QPSK 的硬件设计方法。
二、预习要求1、掌握QPSK 的编解码原理和方法。
2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。
3、熟悉DSP 和FPGA 的开发方法。
三、实验原理1、QPSK 调制的工作原理多相相移键控（MPSK ），特别是四相相移键控（QPSK ）是目前移动通信、微波通信和卫星通信中最常用的载波传输方式。
四相相移键控（QPSK ）信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号表达式为：)cos()(i c i t A t S θω+= i ＝1，2，3，4 0≤t ≤TsTs 为四进制符号间隔，{i θ:i=1,2,3,4}为正弦波载波的相位，有四种可能状态。
如以下矢量图所示：如图为QPSK 的相位图，QPSK 的相位为（－3π/4，－π/4，π/4，3π/4）。
对于QPSK ：)sin cos cos (sin )sin()(i c i c i c i t t A t A t S θωθωθω+=+= 0≤t ≤Ts由于21cos ±=i θ 21s i n ±=i θ所以：)cos )(sin )((2)(t t Q t t I A t S c c i ωω+=21cos )(±==i t I θ21s i n )(±==i t Q θQPSK 正交调制器方框图如图所示：I图QPSK 正交调制器方框图在kTs ≤t ≤(k+1) Ts(Ts=2Tb)的区间，QPSK 产生器的输出为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=-+-=--+=+++=+=----11),43cos(11),4cos(11),43cos(11),4cos()(1111n n c n n c n n c n n c a a t A a a t A a a t A a a t A t s πωπωπωπω2、QPSK 的相干解调的基本工作原理 QPSK 的相干解调方框图如图所示：图QPSK 的相干解调方框图当调制信号为I ＝1，Q ＝1时，由调制原理，调制输出信号为t t t S c c i ωωcos sin )(+=，在没有噪声和延时的理想状态时，解调器的输入t t t S t r c c i ωωcos sin )()(+==，则I 检测器的输出为：t t t t t t r c c c c c ωωωωωsin cos sin sin sin )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21+-=+-=则Q 检测器的输出为：t t t t t t r c c c c c ωωωωωcos cos cos sin cos )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21++=++=用截止频率小于2c ω的低通滤波器对I 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1；对Q 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1。
QPSK调制解调实验报告
QPSK调制解调实验报告一、实验目的1．把握QPSK调制解调原理。
2．明白得QPSK的优缺点。
二、实验内容1．观看QPSK调制进程各信号波形。
2．观看QPSK解调进程各信号波形。
三、预备知识1．QPSK调制解调的大体原理。
2. QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明。
四、实验器材1. 移动通信原理实验箱。
2．20M数字双踪示波器。
五、实验原理1.QPSK调制原理QPSK又叫四相绝对相移调制，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，故每一个四进制码元又被称为双比特吗元。
咱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一般是依照格雷码排列的，它与载波相位的关系如表3-1所示，矢量关系如图3-1所示。
图（a）表示A方式的QPSK信号矢量图，图（b）表示B方式的QPSK信号矢量图。
用调相发产生QPSK调制原理框图如下图：解调原理由于QPSK能够看做诗两个正交2PSK信号的合成，故它能够采纳与2PSK信号类似的解调方式进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器组成，其原理框图如下图：六．实验步骤方式的QPSK调制实验（1）将“调制类型选择”拨码开关拨为00010000、0001，那么调制类型选择为A方式的QPSK 调制。
（2）别离观看并说明NRZ码经串并转换取得的‘DI’、‘DQ’两路的一个周期的数据波形。
CH1:NRZ CH2:DI CH1:NRZ CH2:DQ（3）双踪观看并分析说明‘DI’与‘I路成型’信号波形；‘DQ’与‘Q路成型’信号波形；CH1:DI CH2:I路成形 CH1:DQ CH2:Q路成形（4）双踪观看并分析说明‘I路成形’信号波形与‘I路调制’同相调制信号波形；‘Q路成形’信号与‘Q路调制’正交调制信号波形。
CH1: I路成形 CH2: I路调制CH1: Q路成形 CH2: Q路调制（5）用示波器观看并说明‘I路成形’信号与‘Q路成形信号的X-Y波形。
qpsk实验报告
qpsk实验报告QPSK实验报告引言：QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种数字调制技术，常用于无线通信领域。
本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解QPSK调制技术的原理和特点。
一、实验背景QPSK是一种相位调制技术，通过改变信号的相位来传输数字信息。
相比于其他调制技术，QPSK在给定带宽下能够传输更多的数据，因此在无线通信中得到广泛应用。
本实验将通过搭建实验平台，探究QPSK调制的工作原理和性能。
二、实验目的1. 了解QPSK调制的基本原理；2. 理解QPSK调制的信号特点和性能指标；3. 通过实验验证QPSK调制的正确性和可靠性。
三、实验步骤1. 搭建实验平台：使用信号发生器产生基带信号，经过滤波器后输入到QPSK调制器中；2. 设置调制参数：选择适当的载波频率和调制深度，调整信号发生器和滤波器的参数；3. 观察输出信号：通过示波器观察QPSK调制后的信号波形，并记录下来；4. 解调和恢复信号：将调制后的信号输入到解调器中进行解调，恢复原始信号；5. 分析实验结果：比较解调后的信号与原始信号的相似性，验证QPSK调制的正确性；6. 测量误码率：通过比较接收到的数据与发送的数据，计算误码率，评估QPSK调制的可靠性。
四、实验结果与分析通过观察示波器上的波形，可以清晰地看到QPSK调制后的信号具有四个相位状态。
解调后的信号与原始信号进行比较，发现它们基本一致，证明了QPSK调制的正确性。
在测量误码率时，我们发送了大量的数据，并与接收到的数据进行比较。
经过统计和计算，得到一个较低的误码率，说明QPSK调制在传输过程中具备较高的可靠性。
五、实验总结本实验通过搭建实验平台，深入了解了QPSK调制技术的原理和特点。
通过观察波形、比较信号和测量误码率等步骤，验证了QPSK调制的正确性和可靠性。
QPSK调制技术在无线通信领域具有重要的应用价值。
它能够在有限的带宽下传输更多的数据，提高通信效率。
QPSK调制解调实验.doc
实验一QPSK 调制实验一、实验目的1、掌握QPSK 的调制解调原理。
2、掌握QPSK 的软件仿真方法。
3、掌握QPSK 的硬件设计方法。
二、预习要求1、掌握QPSK 的编解码原理和方法。
2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。
3、熟悉DSP 和FPGA 的开发方法。
三、实验原理1、QPSK 调制的工作原理多相相移键控（MPSK ），特别是四相相移键控（QPSK ）是目前移动通信、微波通信和卫星通信中最常用的载波传输方式。
四相相移键控（QPSK ）信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号表达式为：)cos()(i c i t A t S θω+= i ＝1，2，3，4 0≤t ≤TsTs 为四进制符号间隔，{i θ:i=1,2,3,4}为正弦波载波的相位，有四种可能状态。
如以下矢量图所示：如图为QPSK 的相位图，QPSK 的相位为（－3π/4，－π/4，π/4，3π/4）。
对于QPSK ：)sin cos cos (sin )sin()(i c i c i c i t t A t A t S θωθωθω+=+= 0≤t ≤Ts由于21cos ±=i θ 21sin ±=i θ所以：)cos )(sin )((2)(t t Q t t I A t S c c i ωω+=21cos )(±==i t I θ21sin )(±==i t Q θQPSK 正交调制器方框图如图所示：I图QPSK 正交调制器方框图在kTs ≤t ≤(k+1) Ts(Ts=2Tb)的区间，QPSK 产生器的输出为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=-+-=--+=+++=+=----11),43c os(11),4c os(11),43c os(11),4c os()(1111n n c n n c n n c n n c a a t A a a t A a a t A a a t A t s πωπωπωπω2、QPSK 的相干解调的基本工作原理 QPSK 的相干解调方框图如图所示：图QPSK 的相干解调方框图当调制信号为I ＝1，Q ＝1时，由调制原理，调制输出信号为tt t S c c i ωωcos sin )(+=，在没有噪声和延时的理想状态时，解调器的输入tt t S t r c c i ωωcos sin )()(+==，则I 检测器的输出为：tt t t t t r c c c c c ωωωωωsin cos sin sin sin )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21+-=+-=则Q 检测器的输出为：tt t t t t r c c c c c ωωωωωcos cos cos sin cos )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21++=++=用截止频率小于2c ω的低通滤波器对I 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1；对Q 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1。
OQPSK调制与解调系统实验资料
目录一、实验要求及开发环境 (1)二.实验原理 (2)2.1调制方式简介 (2)2.2OQPSK的含义 (3)2.3C OSTAS环 (5)三.实验仿真 (7)3.1C OSTAS环单独仿真 (7)3.2OQPSK调制解调仿真 (9)3.2.1 科斯塔斯环 (9)3.2.2 串并转换和并串转换 (12)3.2.3误码率测试 (12)四.实验结论 (14)五.待解决问题 (14)六.实验总结 (14)八.参考文献 (15)一、实验要求及开发环境实验要求：1. 数字相关器子系统2. 仿真结果分析实验目的：1.了解PSK直序扩频通信系统的基本原理2.掌握Systemview的使用开发环境：PC机开发软件：SystemviewSystemview简介Systemview是一个用于现代工程与科学系统设计及仿的动态系统分析平台。
从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真。
直到一般系统的数学模型建立等各个领域，systemview在友好且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。
利用systemview，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统．可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
其特色是，利用它可以从各种不同角度、以不同方式，拉要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器的各种指标一如幅频待件(波特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。
它还可以实时地仿真各种位真的DSP结构，并进行各种系统的时域和频域分析、诺、谱分析，以及对各种逻辑电路、射频／模拟电路(混领器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析等。
二.实验原理2.1调制方式简介在通信原理中把通信信号按调制方式可分为调频、调相和调幅三种。
数字传输的常用调制方式主要分为：正交振幅调制（QAM）：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。
键控移相调制（QPSK）：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。
QPSK实验报告
QPSK实验报告基于Simulink 的卫星链路仿真实验报告1 实验原理（1）⼆进制相移键控对于⼆进制相移键控BPSK 来说，就是⼆进制的数字信号0和1分别⽤载波的0和π来表⽰。
其表达由如下公式给出：()[()]cos BPSK n s c nS t a g t nT w t =-∑式中，n a 为⼆进制数字，11n a +?=?-?-1概率为P 概率为四项相移键控QPSK 是MPSK 的⼀种特殊情况。
它是利⽤载波四个不同的相位来表征数字信息的调制⽅式。
QPSK 信号可以表⽰为：()[()]cos()QPSK s c n nS t g t nT w t ?=-+∑式中，c w 是载波的⾓频率，n ?是第K 个码元的载波相位取值，s T 是⼀个发送码元的持续时间，它将取四种相位之⼀，()s g t nT -是发送码元的波形函数。
n ?是可以取区间（0,2π）任何离散值的随机变量，可以的个数由调制⽅式的禁⽌来决定。
在QPSK 调制系统中，发送端可取的相位值为4个。
将上式展开，得到()[()cos ]cos [()sin ]sin QPSK s n c s n c nnS t g t nT w t g t nT w t ??=---∑∑令cos ,sin n n n n X Y ??==，则两者的取值是随机的离散值，和选定的相位有关，在星座图的映射中对应同相和正交分量，反映其在映射图中的⽮量位置。
对应四种相位的选择，存在2π体系和4π体系。
前者对应30,,,22n πππ=四个离散值，后者对应357,,,4444n ππππ=四个离散值。
（2）QPSK 信号的产⽣四进制数字相位调制信号⽮量图如下所⽰，载波相位有30,,,22n πππ=，它们分别代表信息11、01、00和10。
QPSK的调制框图如下：图中，串并变换器将输⼊的⼆进制序列分为速率减半的两个并⾏的双极性序列a和b，然后分别对coswct和sinwct进⾏调制，相加后即可得到QPSK信号。
qpsk实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除qpsk实验报告篇一：7.QpsK调制解调实验-移动通信实验报告计算机与信息工程学院验证性实验报告一、实验目的1.了解QpsK技术在移动通信系统中的应用2.掌握QpsK 调制解调数据传输过程；3.了解QpsK的载波恢复和位定时恢复的基本方法4.掌握QpsK解调数据传输过程；1.掌握升余弦成形滤波原理二、预备知识1.数字信号传输的工作方式与工作过程2.QpsK的基本工作原理3.升余弦成形滤波软件4.QpsK解调的基本工作原理5.载波同步和位同步的基本方法三、实验仪器1、移动通信实验箱一台；2、台式计算机一台；3、示波器一台；四、实验原理QpsK调制解调的实现原理框图如图。
J图4.2.8QpsK调制解调原理框图A点为发送数据；b串/并变换发送数据长度为128bit，经过交织器输出的数据为一路串行数据，需要进行串/并变换，产生两路并行数据各为64bit。
c差分编码：为了防止相位模糊现象，采用差分编码，并进行QpsK 映射。
差分编码的公式：InQnan?1bn?1??anbnQpsK映射采用如下方式：图4.2.9QpsK映射图D滤波与调制模块方波会在时间上扩展，造成码间干扰，导致接收机在检测一个码元时发生错误的概率增大。
所以在调制系统中需要对信号进行滤波，以减少失真和符号间干扰（IsI）。
每一支路在进行调制之前进行nyquist成形滤波使QpsK信号的功率谱限制在分配的带宽内。
在这里，选择具有均方升余弦滚降特性的滤波器。
具有升余滚降特性的h（ω）可表示为：?Ts?T?h(w)??s[1?sin(??Tsw)]?2??0，抽样作卷积。
将滤波器的冲击响应函数列表，33个样值。
取不同的窗函数，滤波器的频谱特性不同。
这里选择哈明窗作为窗函数，这样可以避免产生吉布斯现象。
取滚降系数α=0.5，抽样步长Ts=Tc/10，每个码元采样10个点，阶数n=33。
图4.2.10为滤波器特性的仿真示意。
QPSK调制解调试验报告
QPSK调制解调试验报告0QPSK调制解调实验报告一、实验目的1.掌握0QPSK调制解调原理。
2.理解0QPSK的优缺点。
二、实验内容1.观察0QPSK调制过程各信号波形。
2.观察0QPSKB调过程各信号波形。
三、预备知识1..0QPSK调制解调的基本原理。
2.0QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明。
四、实验器材1,移动通信原理实验箱。
3字双踪示波器。
五、实验原理0QPSK调制解调原理0QPSK又叫四相相移键控，它通QPSK的不同之处是在正交支路引入了一个码元（TS）的延时，这使得两个支路的数据错开了一个码元时间，不会同时发生变化，而不像QPSK那样产生土兀的相位跳变，而仅能产生土兀/2的相位跳变，如图41星座图和相位转移图中看出对1QPSK兀相位的跳变消除了，所以1QPSK信号的带限不会导致信号包络经过零点。
0QPSK包络的变化小多了，因此对1QPSK的硬限幅或非线性放大不会再产生严重的频带扩展，0QPSK即使在非线性放大后仍能保持其带限的性质。
0QPSK 的调制方法和QPSK一样。
图41+100信道六、实验步骤1.A方式的0QPS颁制实验(1)将“调制类型选择”拨码开关拨为000XXXX1000、0001,则调制类型选择为A方式的0QPSK调制。
(2)分别观察并说明NRZ码经串并转换得到的D、DQ两路的一个周期的数据波形。
CH1:NRZCH2:DCH1:NRZCH2:DQ(3)双踪观察并分析说明D与路成形信号波形；DQ与Q路成形信号波形;CH1:DCH2:路成形CH1:DQCH2:Q路成形(4)双踪观察并分析说明路成形信号波形与路调制同相调制信号波形；Q路成形信号与Q路调制正交调制信号波形。
CH1:路成形CH2:路调制(5)用示波器观察并说明路成形信号与图进行比较说明。
CH1:Q路成形CH2:Q路调制Q路成形t号的_Y波形，分析并说明与A方式的星座图有什么不同。
3.A方式的0QPSKB调实验(1)将“调制类型选择”拨码开关拨为000XXXX1000、0100,“解调类型选择”拨码开关拨为000XXXX1000、0100,则解调类型选择为A方式的0QPSK解调。
QPSK调制解调实验
QPSK调制解调实验姓名：学号专业：通信工程指导教师：杨俊东1.实验波形图分析（1）调制输入与输出（2）调制输入与输出（3）NRZ-I和NRZ-Q星座图（4）NRZ-I和NRZ-Q时域图（1）图（1）中，基带信号（上），调制输出信号（下）。
由波形图可以看出当相邻的码元之间发生跳变时，经调制后的相位发生改变。
此外，由于QPSK采用的是格雷码，因此当噪声和其他干扰产生相位误差时，最大可能是发生相邻相位的错误，且仅有一个比特的误码。
（2）从图（2）更能清晰看出相位的跳变。
（3）图（3）是NRZ-I和NRZ-Q的星座图，可以看出是QPSK是四相相移键控，也常被称为正交相移键控QPSK，其每个码元含有2b的信息。
（4）图（4）是NRZ-I和NRZ-Q的时域图，可以看出来I路和Q路是同相正交关系。
2. 思考题（1）QPSK调制解调实验，注意原理框图，对比2PSK。
实验中PN15是32KHz时钟产生的NRZ，经过串并变换以后是多少频率？经过的是什么调制，占用的带宽又是多大？解调时载波同步、位同步怎么实现？答：2DPSK相干解调原理与2PSK相干解调原理相似，区别在于在抽样判决后加有码反变换器，使恢复成相对码，再通过码反变换器换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决载波相位模糊问题。
PN15是32KHz时钟产生的NRZ，经过串并变换以后频率变为16kHz；由于QPSK可以看成是两个2PSK信号的叠加，所以采用相干解调方法，即用两路正交的相干载波就易分离出这两路信号。
串并变换之后的波形，仍然是基带信号。
而脉冲宽度τ变为了原来的2倍，频率利用率增加一倍。
解调时载波同步、位同步由锁相模块实现（2）参观的思考问题：1）卫星发射台的选址有何要求？答：①人烟稀少，有建立禁区的可能；②海拔高，纬度低，地质结构稳定；③良好的气象条件，晴天多，风速小，湿度低；（最关键直接的影响因素）④良好的水质；⑤交通便利；⑥科学技术状况；2）在观看一些少数名族的电视频道时，由于语言不通，不能正常的观看，能不能通不过不同的传输方式（比如普通话采用无线传输，方言采用有线传输）便于大众观看该套节目？答：可以对信号进行不同的载波调制，然后送入同一信道同时传输，并保证各载频的信道间隔不够大，使其频谱分开不发生混叠。
(完整word版)毕设—QPSK的调制解调
目录摘要 0ABSTRACT (1)第1章绪论 (3)1.1课题背景、目的及意义 (3)1.2课题的主要内容 (5)1.3本论文的结构安排 (5)第2章调制解调技术 (6)2.1常见的调制解调技术 (6)2.2QPSK技术 (6)2.2.1 QPSK原理 (6)2.2.2 QPSK实际应用 (11)2.3比较联系 (12)2.4QPSK应用前景 (13)第3章MATLAB简介 (14)3.1M ATLAB概貌 (14)3.1.1 MATLAB的发展 (14)3.1.2 Matlab的主要功能 (15)3.2M ATLAB的优势及特点 (16)3.2.1 Matlab的优势 (16)3.2.2 Matlab 语言的特点 (16)第4章QPSK调制解调设计 (18)4.1设计步骤 (18)4.2QPSK的调制解调 (20)4.3QPSK在高斯噪声情况下调制解调 (23)4.4QPSK抗噪声性能仿真 (27)第五章结论与总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1 代码 (33)附录2 外文文献及翻译 (43)外文文献 (43)中文翻译 (49)附录3 毕业设计任务书 (52)附录4 开题报告 (55)华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告 ..................... 错误!未定义书签。
摘要在21世界信息飞速发展的时代，各个国家对通信行业的支持更是不遗余力。
当前我国3G行业正值蓬勃发展，国家又在大力倡导三网融合。
各个运营商都在极力扩展自己的业务。
这也在为客户服务方面有了更高的要求、更高的质量。
众所周知，调制解调技术是信号传输的基本和核心。
好的技术能够快速地传递用户信息，并且有着高的准确性（即非常低的误码率）和可靠性。
QPSK调制解调技术以其高的解调速率、低的误码率，在CDMA领域得到广泛应用。
此项研究，对通信行业的发展有着积极推进的作用，利于提高我国通信行业的技术水准，以便于更好的为国家和人民服务。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验
一、实验目的
1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。
2、掌握QPSK调制与解调的原理。
3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。
二、实验内容
1、观察QPSK调制的各种波形。
2、观察QPSK解调的各种波形。
三、实验器材
1、信号源模块一块
2、⑤号模块一块
3、20M双踪示波器一台
4、连接线若干
四、实验原理
（一）QPSK调制解调原理
1、QPSK调制
QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。
用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图12-1（a）所示。
图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。
设两个序列中的二进制数字分别为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12-1（b）中虚线矢量。
将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。
（a）
（b）
图12-1 QPSK调制
2、QPSK解调
图12-2 QPSK相干解调器
由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交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，其组成方框图如图12-2所示。
图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。
（二）OQPSK调制解调原理
OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。
若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。
通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。
下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I路，Q路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。
若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1
对应的QPSK与OQPSK发送波形如图12-3所示。
图12-3 QPSK,OQPSK发送信号波形
图12-3中，I信道为U（t）的奇数数据单元，Q信道为U（t）的偶数数据单元，而OQPSK的Q 信道与其I信道错开（延时）半个码元。
QPSK，OQPSK载波相位变化公式为
QPSK数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK数据码元对应相位变化如图12-5所示
图12-4 QPSK 相位变化图 图12-5 OQPSK 相位变化图
对于QPSK 数据码元对 的相位变换由图12-4求得为：
可见，在QPSK 中存在过零点的180°跃变。
对于OQPSK 数据码元对的相位变化由图12-5求得为： (1,-1)(1,1)(-1,1)(1,1)(1,1)(-1,-1)()4π-2π-2π-码元对相位及相位变化：(1,-1)(1,-1)
(-1,1)(-1,-1)()4-()4-2π-2π-2π-2π-2π-2π-()4()4()4-()4π()4π-()4π()4π()
4π0°0°可见，在QPSK 中，
仅存在小于2
π
±＝90°的相位跃变，而不存在过零点跃变。
所以OQPSK 信号的带限不会导致信号包络经过零点。
OQPSK 包络的变化小多了，因此对OQPSK 的硬限幅或非线性放大不会再生出严重的频带扩展，OQPSK 即使再非线性放大后仍能保持其带限的性质。
OQPSK 的调制和相干解调框图如图12-6、12-7所示。
图12-6 OQPSK 调制器框图
图12-7 OQPSK 相干解调器框图
（三）星座图 星座图可以看成数字信号的一个“二维眼图”阵列，同时符号在图中所处的位置具有合理的限制或判决边界。
代表各接收符号的点在图中越接近，信号质量就越高。
由于屏幕上的图形对应着幅度和相位，阵列的形状可用来分析和确定系统或信道的许多缺陷和畸变，并帮助查找其原因。
星座图对识别下列调制问题相当有用：
幅度失衡
正交误差
相关干扰
相位噪声、幅度噪声
相位误差 调制误差比
在数字调制中，我们可以通过星座图来观察相位的变化、噪声干扰、各矢量点之间的相位转移轨迹等状况，通过星座图，我们可以很容易的看出各矢量调制的频谱利用率情况，应该说，改变基带信号的相位转移轨迹也就改变了调制信号的频谱特性。
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 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的看到调制信号的星座图。
图13-1 QPSK 信号限带前后的波形
（a ）QPSK （b ）OQPSK
图13-2 相位转移图
波形的跳跃与弯曲是由于载波相位不连续变化引起的。
采用PSK 调制方式时，在信号点配置图上信号的相位从一点转到另一点回发生瞬时变动，相位的不连续性是不可避免的。
五、实验步骤
（一）观测QPSK 调制解调信号波形
1）将信号源模块和模块5固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。
2）将信号源上S4拨为“1011”，使“PN ”“CLK1”输出码速率为16K ，将S5拨为“0110”，使“CLK2”输出码速率为512K 。
源端口 目标端口 连线说明
信号源：PN （16K ） 模块5：NRZIN S4拨为“1011”，PN 是16K 伪随机码
信号源：CLK1（16K ） 模块5：CLK 提供16K 时钟输入
信号源：CLK2（512K ） 模块5：512K S5拨为“0110”
模块5：调制载波 模块5：解调载波 提供解调载波输入
模块5：正交调制载波 模块5：正交解调载波 提供正交解调载波输入
模块5：QPSKOUT 模块5：QPSKIN QPSK 解调信号输入
检查连线是否正确，检查无误后打开电源
4）将模块5上开关J1调到“QPSK”档。
5）以I-IN信号为内触发源，用双踪示波器观察I路基带信号和I路调制
输出“I”的输出波形。
（如图1）
6）以Q-IN信号为内触发源，用双踪示波器观察Q路基带信号和Q路调制输出
“Q”的输出波形。
（如图2）
图1 图2
7)调节电位器W2，使I路、Q路调制信号幅度一致。
（如图3）
图3
8)将示波器设置为XY显示模式，示波器探头分别接模块5上“模拟—I”和“模拟—Q”测试点调节
W4、W5(W4、W5分别调节解调载波的相位)，并适当调节示波器，使屏幕上显示清晰方正的星座图，观察星座图的特征。
（如图4）
9）以NRZIN信号为内触发源，用双踪示波器观察基带信号和“QPSKOUT”输出波形。
（W4、W5分别调节解调载波的相位，调节它们可在“QPSKOUT”处可观察到解调载波和信号不正交时波形变化的情况）（如图5）
图4 图5
10）用示波器观察“IOUT”、“QOUT”处波形，与原始信号“I-IN”和“Q-IN”进行比较。
（如图6）11）用示波器观察“NRZOUT”处波形，与NRZIN进行比较。
（如图7）
图6 图7
六、实验思考题
1、分析QPSK的调制与解调原理。
四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。
QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。
每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。
QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。
解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特
2、分析多进制数字相位调制系统的抗噪声性能。
在QPSK体制中，由于信号矢量的相位因噪声而造成偏离，就会发生错判。
3、QPSK星座图代表了什么？
各类调制信号在信号空间中的表现形式（星座图）不同，不同的形式对应着不同的调制方式。
同样通过仿真星座图的轮廓可以推测出信号的调制方式。
八、实验心得
通过这次实验，我了解用CPLD进行电路设计的基本方法，初步掌握了QPSK调制与解调的原理。
通过实验中观察到的波形图，我领会了星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的
作用及工程上的作用。
对QPSK的调制解调产生了浓厚的兴趣，动手能力也有了一定的提高。