基于matlab的QPSK与BPSK信号性能比较仿真.doc

基于MATLAB的QPSK与BPSK信号性能比较仿真

同济大学电信学院

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章 概述 2

第二章 QPSK通信系统原理与仿真 2

2.1QPSK系统框图介绍 2

2.2 QPSK信号的调制原理 3

QPSK信号产生方法 3

QPSK星座图 4

2.3 QPSK解调原理及误码率分析 4

QPSK解调方法 4

QPSK系统误码率 5

2.4 QPSK信号在AWGN信道下仿真 5

第三章 BPSK通信系统原理与仿真 6

3.1 BPSK信号的调制原理 6

3.2 BPSK解调原理及误码率分析 7

第四章 QPSK与BPSK性能比较 8

4.1 QPSK与BPSK在多信道下比较仿真 8

纵向比较分析 8

横向比较分析 10

4.2 仿真结果分析 10

误码率分析 10

频带利用率比较 10

附录 11

代码1 11

代码2 11

代码3 14

代码4 16

概述

QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。它以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点，广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接人、移动通信及有线电视系统之中。

BPSK是英文BinaryPhaseShiftKeying的缩略语简称，意为二相相移键控，是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。它使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

本文所研究的QPSK系统与二进制的BPSK系统相比，具有以下特点:

在传码率相同的情况下，四进制数字调制系统的信息速率是二进制系统的2倍。

在相同信息速率条件下，四进制数字调制系统的传码率是二进制系统的1/4倍，这一特点使得四进制码元宽度是二进制码元宽度的2倍，码元宽度的加大，可增加每个码元的能量，也可减小码间串扰的影响。

由于四进制码元速率比二进制的降低，所需信道带宽减小。

在接收系统输入信噪比相同的条件下，四进制数字调制系统的误码率要高于二进制系统。

四进制数字调制系统较二进制系统复杂，常在信息速率要求较高的场合。

基于以上优点，在数字信号的调制方式中QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying）四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性，在电路上实现也较为简单，因而被WCDMA和CDMA2000等第三代移动通信系统采用。

QPSK通信系统原理与仿真

2.1QPSK系统框图介绍

在图2.1的系统中，发送方，QPSK数据源采用随机生成，信源编码采用差分编码，编码后的信号经QPSK调制器，经由发送滤波器进入传输信道。

接收方，信号首先经过相位旋转，再经匹配滤波器解调，经阈值比较得到未解码的接收信号，差分译码后得到接收信号，与信源发送信号相比较，由此得到系统误码率，同时计算系统误码率的理论值，将系统值与理论值进行比较。

对于信道，这里选取的是加性高斯白噪声（AdditiveWhiteGaussianNoise）以及多径Rayleigh衰落信道（MultipathRayleighFadingChannel）。

QPSK数据源差分编码器

QPSK数据源

差分编码器

QPSK调制器

发送滤波器

衰减

相位旋转

相位同步

积分与清除

符号同步器

阈值比较

差分译码器

计算BER

噪声

在实验中，选用的是差分码。

差分码又称为相对码，在差分码中利用电平跳变来分别表示1或0，分为传号差分码和空号差分码。

传号差分码：当输入数据为“1”时，编码波型相对于前一码电平产生跳变；输入为“0”时，波型不产生跳变。

空号差分码：当输入数据为“0”时，编码波型相对于前一码电平产生跳变；输入为“1”时，波型不产生跳变。

QPSK信号的调制原理

QPSK信号产生方法

QPSK信号通常由图2.2所示的调相法产生，输入的二进制序列经过一个串/并转换器后分为两路二进制序列，这里假设两路序列为a，b，并通过平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到如图2.3中的虚线矢量。

QPSK信号每个码元含有2比特的信息，如图2.3所示现用ab代表这两个比特。两个比特有4种组合，即00、01、10和11。它们和相位之间的关系通常都按格雷码的规律安排，如表2-1所示。

图2.2调相法产生QPSK信号图2.3