qpsk調(diào)制解調(diào)matlab仿真程序詳解

注意B方式的4PSK用的比較多。I 路信號(hào)是用余弦載波，由2進(jìn)制數(shù)據(jù)流的奇數(shù)序列組成；Q路信號(hào)用正弦載波，由2進(jìn)制數(shù)據(jù)流的偶數(shù)序列組成。下面的a是Idata，b就是Qdata，它們分布與各自的載波相乘分別輸出 I 路信號(hào)和 Q 路信號(hào)。I 路信號(hào)加上Q路信號(hào)就是QPSK輸出信號(hào)。當(dāng) I 路載波信號(hào)是0相位時(shí)為1，是180°相位時(shí)為0；當(dāng)Q路載波信號(hào)是0相位時(shí)為1，是180°相位時(shí)為0。比如下圖的‘11’數(shù)據(jù)cos(theta) + sin(theta) = sqrt(2)*sin(theta + 45°)是相位超前sin(theta) 45°

QPSK即四進(jìn)制移向鍵控(Quaternary Phase Shift Keying)，它利用載波的四種不同相位來(lái)表示數(shù)字信息，由于每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來(lái)表示。兩個(gè)二進(jìn)制碼元中的前一個(gè)碼元用a表示，后一個(gè)碼元用b表示。

% QPSK調(diào)相法基本原理解釋

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% x1是類(lèi)似[1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反轉(zhuǎn)。

%由于仿真中載波的頻率是f=1Hz，所以1s的間隔內(nèi)有一個(gè)完整周期的正弦波

t=[-1:0.01:7-0.01]; % t共800個(gè)數(shù)據(jù)，-1~7s

t1 = [0:0.01:8-0.01]; %t1也是800個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn) ，0 ~8s

tt=length(t); % tt=800

x1=ones(1,800);

for i=1:tt

if (t(i)>=-1 & t(i)=5& t(i)

x1(i)=1;

else x1(i)=-1;

end

end

t2 = 0:0.01:7-0.01; %t2是700個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，是QPSK_rc繪圖的下標(biāo)

t3 = -1:0.01:7.1-0.01; %t3有810個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，是i_rc的時(shí)間變量

t4 = 0:0.01:8.1-0.01; %t4有810個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，是q_rc的時(shí)間變量

%x2是類(lèi)似于[1 1 -1 -1 1 1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反轉(zhuǎn)

tt1=length(t1);

x2=ones(1,800);

for i=1:tt1

if (t1(i)>=0 & t1(i)=4& t1(i)

x2(i)=1;

else x2(i)=-1;

end

end

f=0:0.1:1;

xrc=0.5+0.5*cos(pi*f); %xrc是一個(gè)低通特性的傳輸函數(shù)

y1=conv(x1,xrc)/5.5; %y1和x1 實(shí)際上沒(méi)什么區(qū)別，僅僅是上升沿、下降沿有點(diǎn)過(guò)渡帶

y2=conv(x2,xrc)/5.5; % y2和x2 實(shí)際上沒(méi)什么區(qū)別，僅僅是上升沿、下降沿有點(diǎn)過(guò)渡帶

n0=randn(size(t2));

f1=1;

i=x1.*cos(2*pi*f1*t); % x1就是I data

q=x2.*sin(2*pi*f1*t1); %x2就是Q data

I=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可能是貼近實(shí)際的波形,i則是理想波形

q_rc=y2.*sin(2*pi*f1*t4); %y2就是Q data，q_rc可能是貼近實(shí)際的波形,q則是理想波形

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;

figure(1)

subplot(4,1,1);plot(t3,i_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('a序列');

subplot(4,1,2);plot(t4,q_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('b序列');

subplot(4,1,3);plot(t2,QPSK_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('合成序列');

subplot(4,1,4);plot(t2,QPSK_rc_n1);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('加入噪聲');

上圖解釋： 合成序列表示的數(shù)據(jù)：11 01 00 00 01 11 11

相對(duì)于sin(theta)合成序列相位: Pi/4, 3/4Pi[即sin(theta-45)=sin(theta-45+180)],

-3/4Pi[即-sin(theta+45)], -3/4Pi[即-sin(theta+45)] , 3/4Pi, Pi/4, Pi/4。

例1

% 設(shè)定 T=1,加入均勻分布噪聲

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% 調(diào)制

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

bit_I = bit_in(1:2:1e3); %bit_I為”奇數(shù)序列”，奇數(shù)序列是同相分量，以cos為載波

bit_Q = bit_in(2:2:1e3); %bit_Q是bit_in的所有偶數(shù)下標(biāo)組成的”偶數(shù)序列”，以sin為載波

data_I = -2*bit_I+1; % 將bit_I中的1變成-1，0變成1; 注意data_I是500點(diǎn)

data_Q = -2*bit_Q+1; %將bit_Q中的1變成-1，0變成1

data_I1=repmat(data_I',20,1); %將500行的列向量data_I的共軛轉(zhuǎn)置data_I’復(fù)制為20*500的矩陣，20行數(shù)據(jù)是相同的。

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

for i=1:1e4 %data_I2是將data_I1這個(gè)20*500的矩陣?yán)L(zhǎng)為1*10000的行向量

data_I2(i)=data_I1(i); %注意索引方式是按列計(jì)數(shù)20個(gè)數(shù)恰好是同一個(gè)數(shù)，這是后面20個(gè)數(shù)加起來(lái)判決的依據(jù)

data_Q2(i)=data_Q1(i);

end;

f=0:0.1:1;

xrc=0.5+0.5*cos(pi*f); %xrc是一個(gè)長(zhǎng)度為11的低通特性傳輸函數(shù),L=11

data_I2_rc=conv(data_I2,xrc)/5.5; % data_I2_rc就是Idata

data_Q2_rc=conv(data_Q2,xrc)/5.5; % data_Q2_rc就是Qdata

f1=1;

t1=0:0.1:1e3+0.9; % 10010個(gè)數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度和data_I2_rc以及data_Q2_rc相同

n0=rand(size(t1)); %n0是1*10010的均勻分布的噪聲

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;

% 解調(diào)(相干解調(diào)，與載波相乘)

I_demo=QPSK_rc_n0.*cos(2*pi*f1*t1); % I_demo和QPSK_rc_n0長(zhǎng)度相等均為10010

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

% 低通濾波

I_recover=conv(I_demo,xrc);

Q_recover=conv(Q_demo,xrc);

I=I_recover(11:10010); %去掉兩頭10個(gè)數(shù)據(jù)，由于單次FIR群延時(shí)造成的(L-1)/2=5，兩次濾波恰好是10個(gè)點(diǎn)。

Q=Q_recover(11:10010);

t2=0:0.05:1e3-0.05; %t2有20000個(gè)點(diǎn)

t3=0:0.1:1e3-0.1; %t3有10000個(gè)點(diǎn)

% 抽樣判決

data_recover=[];

for i=1:20:10000 %data_recover是待判決的20000點(diǎn)

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 %20點(diǎn)為同一個(gè)值，20點(diǎn)數(shù)據(jù)疊加后與閾值0比較

data_recover_a(i:i+19)=1; %data_recover_a是并/串轉(zhuǎn)換后的20000點(diǎn)

bit_recover=[bit_recover 1]; %bit_recover是1000點(diǎn)數(shù)據(jù)

else

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

bit_recover=[bit_recover -1];

end

end

error=0;

dd = -2*bit_in+1; % 將bit_in中的1變成-1，0變成1

ddd=[dd']; %ddd是1表示0，-1表示1的原始序列，1000個(gè)點(diǎn)

ddd1=repmat(ddd,20,1); %ddd1是20*1000的矩陣

for i=1:2e4

ddd2(i)=ddd1(i); %將ddd1拉直為1*20000的行向量ddd2

end

for i=1:1e3

if bit_recover(i)~=ddd(i)

error=error+1;

end

end

p=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('解調(diào)后序列');

例2

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% 調(diào)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;

t=0:0.1:1e3-0.1;

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;

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);

% 解調(diào)

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

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

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;

data_recover=[];

for i=1:20:10000

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

end;

ddd = -2*bit_in+1;

ddd1=repmat(ddd',10,1);

for i=1:1e4

ddd2(i)=ddd1(i);

end

figure(1)

subplot(4,1,1);plot(t3,I);axis([0 20 -6 6]);

subplot(4,1,2);plot(t3,Q);axis([0 20 -6 6]);

subplot(4,1,3);plot(t2,data_recover);axis([0 20 -6 6]);

subplot(4,1,4);plot(t,ddd2);axis([0 20 -6 6]);

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的qpsk相点 matlab,qpsk调制解调matlab仿真程序详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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