内容发布更新时间 : 2024/5/21 21:56:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

QPSK系统仿真设计

摘要： 该设计运用 SystemView 仿真软件搭建 QPSK 调制与解调仿真电路。QPSK利用

载波的四种不同相位表征数字信息。其中调制部分采用正交调相法，解调部分采取正交相干解调的方法解调。通过仿真结果观察 QPSK 的波形，该设计可实现QPSK调制与解调功能。

关键词： SystemView；QPSK；调制；解调

0 引 言

调制识别技术在军事、民用领域都有十分广泛的应用价值，近年来一直受到人们的关注。随着更多调制方式的使用，调制识别技术也在不断向前发展，并应用于各个领域。

数字调制信号又称为键控信号，调制过程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。这种调制的最基本方法有3种：振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。根据所处理的基带信号的进制不同，它们可分为二进制和多进制调制(M进制)。多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高。其中QPSK(即4PSK)是MPSK(多进制相移键控)中应用较广泛的一种调制方式。交错正交相移键控(OQPSK)是继QPSK之后发展起来的一种恒包络数字调制技术，是QPSK的一种改进形式，也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK)技术。为此，本文研究了基于SystemView的QPSK的调制解调电路的实现方法，并给出了其在SystemView环境下的仿真结果。

1 设计课题原理

（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1-1（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1-1（b）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图1-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表1-1所示。

a载波振荡串/并变换?平衡调制器cos?ct输入?2移相sin?ct相加输出b平衡调制器 编辑版word

（a）

b(1)(0,1)(1,1)a(0)a(1)(0,0)b(0)(1,0)

（b） 图1-1 QPSK调制

表1-1 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° 0 1 180° 90° 135° 0 0 180° 270° 225° 1 0 0° 270° 315° 将信号源产生的伪随机码进行串/并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列。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，然后将两路输出叠加，即得到QPSK调制信号。 2、QPSK解调

相乘器cos?ct低通滤波器抽样判决接收信号相干载波定时a并/串变换数据输出?2移相sin?ct定时低通滤波器抽样判决b相乘器 图1-2 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

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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1-2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。

相干载波直接从调制端引入，因此解调器中的载波与调制部分的载波同频同相。在实际系统中，相干载波是通过载波同步获取的，相干载波的频率和相位只有和调制端相同时，才能完成相干解调。载波调制的模拟相乘器输出包括高频和低频信号，经过低通滤波器滤除高频成份，得到低频调制信号。定时抽样判决实现帧同步和位同步并将方波信号变成数字基带信号。I、Q两路基带信号实现并/串转换。

2 课题设计思想

(一)设计思想：

四相绝对移相键控QPSK利用四种不同的相位表征数字信息。首先将一路随机序列通过串并转换分成两路（分别延时一个、两个码元周期，采样，保持），分别对同相载波及正交载波进行二相调制，将两路输出叠加形成调制信号。调制信号通过信道传输后在接收部分进行解调，接收信号分别与正交的相干载波相乘，通过低通滤波器抽样判决（采样器保持器使波形幅度均衡），形成两路PSK信号，通过并串转换（输入一串01脉冲序列选择上下支路的码元）合成一路4PSK即QPSK信号。 (二) 仿真电路设计框图：

仿真参数设置

1）信号源参数设置：基带信号码元速率设为R=1/T=20 波特，QPSK信号载频设为f s=50Hz (说明：载频 设得较低，目的主要是为了降低仿真时系统的抽样率，加快仿真时间。) 2）系统抽样率设置：为得到准确的仿真结果，通常仿真系统的抽样率应大于等于 10 倍的载频。本次仿真取10f s ，即 500Hz .

3）系统时间设置：通常设系统 Start time=0。为能够清晰观察 QPSK 信号每个码元波形，

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