基于MATLAB的QPSK通信系统仿真——发送部分

摘要 本文首先介绍了QPSK调制信号进行的基本原理。载波同步和可变码速率的时间同步是QPSK解调的关键环节，文中介绍了几种切实有效的载波提取和时间提取算法，并对其进行了较为详细的分析。并在此基础上设计了可变码速全数字的QPSK解调方案，论述了实现方案中各组成模块的功能和可实现性。使用Simulink创建了解调方案的系统级动态仿真模型，对不同条件下QPSK信号的数字解调进行了仿真。充分验证了选用的QPSK调制解调方案的可行性和有效性。最后通过实验验证仿真设计结果。 QPSK技术的研究有着重要的应用价值，随着数字化技术的高速发展和数字器件的广泛应用， QPSK调制解调器以其设计方法灵活、稳定性好，可靠性高广受人们的关注。其体积小、功耗低等方面的优越性尤其适用于星载解调器的研制，相信随着对解调技术要求的日益增长，高性能的QPSK调制解调器必定会服务于我国的军用、民用事业。 关键字：QPSK、MATLAB、Simulink、调制解调 研究背景和现状 自1897年意大利科学家G Marconi首次使用无线电波进行信息传输并获得成功后，在一个多世纪的时间中，在飞速发展的计算机和半导体技术的推动下，无线通信的理论和技术不断取得进步，今天，无线移动通信已经发展到大规模商用并逐渐成为人们日常生活不可缺少的重要通信方式之一。 随着数字技术的飞速发展与应用数字信号处理在通信系统中的应用越来越重要。数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统。频带传输系统也叫数字调制系统，该系统对基带信号进行调制，使其频谱搬移到适合信道传输的频带上数字调制信号有称为键控信号。在调制的过程中可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅，频率及相位进行调制最基本的方法有三种；正交幅度调制(QAM)，频移键控(FSK)和相移键控。 QPSK是目前卫星、微波和有线电视上行通信中最常用的一种单载波调制方式，在电路上实现比较简单，其频带利用率高，是BPSK的两倍，具有较强的抗干扰性，当发射功率一定时，和BPSK的误码率相同。 对于数据传输系统中重要组成部分的数字调制解调器，由于在实际通信系统中基带信号不能直接传送，而需要在发送设备中，要把输入数据变换为适合于信道传输的信号波形，即用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带型号的变化而变化，这一变换过程称为数字调制。在接收设备中，要完成与发送端的逆变换。信道中传输的是带畸变的信号、干扰和噪声的混合体，接收设备对混合波形进行处理，从中恢复出数据，这～过程称为解调。数字调制技术分为幅度调制、频率调制和相位调制三种基本形式，为了提高数据传输的效率和可靠性，在三种基本调制的基础上派生出多种调制形式。四相绝对移相键控(QPSK)是一种数字载波相位调制，它利用载波的四种不同的相位来表征数字信息，每一种载波相位代表两个比特信息。目前卫星通信调制体制大都采用QPSK调制。与之相对的QPSK解调技术中也广泛受到重视。在卫星通信系统中，解调器一般位于地面站接收机或星上接收终端中。地面站接收机中的解调器完成对接收到的下行QPSK调制信号的解调，直接得到数据信息。星载接收终端中的解调器对接收到的上行QPSK信号进行再生处理后，再以新的调制方式发送到地面站。 ?? 1.2调制解调技术的概述 数字信号调制是用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程，数字信号的调制设备包括数字信号处理(编码)单元和调制单 首先将模拟信号数字化，然而数字信号序列进行编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的，必须经过某种处理，使之变成适合在规定信道中传输的形式。在通信原理上，这种处理称为信道编码，一般包括扰码，R-S编码，卷积交织，卷积编码这几部分；有关调制单元的调制类型的分类： (1)按数据类型数字调制可分为二进制调制和多进制调制两种。 (2)按已调信号的结构形式可分为线性调制和非线性调制两种。 (3)按数字调制方式分为调幅、调频和调相三种基本形式。