课程设计论文基于MATLAB的DQPSK基带调制解调系统瑞利信道

课件之家精心整理资料-欢迎你的欣赏一、课程设计的主要内容和基本要求1主要内容：通过本课程设计巩固MATLAB编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项。学习使用MATLAB编程,实现DQPSK基带信号调制解调系统的仿真。2. 基本要求：构建一个在瑞利信道条件下的DQPSK仿真系统, 观察记录各部分波形，功率谱、眼图、星座图二、课程设计图纸内容及张数 由于本设计没有特殊要求的图纸，为方便介绍在文中插入多图。三、课程设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标MATLAB四、主要参考资料1 庞沁华 续大我 杨鸿文通信原理M. 北京邮电大学出版社20082 樊昌信. 通信原理M. 北京: 国防工业出版社, 2003.3 郭文彬 桑林.通信原理基于Matlab的计算机仿真M北京邮电大学出版社2006一课程设计目的： 1. 通过本课程设计巩固并扩展通信课程的基本概念、基本理论、分析方法和 实现方法。 2.复习DQPSK调制解调的基本原理，同时复习通信系统的主要组成部分，了解调制解调方式中最基础的方法。了解DQPSK的实现方法及数学原理。 3.通过本课程设计巩固MATLAB编程的基础知识和编程的常用算法以及使用MATLAB仿真系统的注意事项。学习使用MATLAB编程,实现DQPSK信号在瑞利信道下传输。二课程设计原理：1.调制原理 多进制数字相位调制又称多相制，它利用载波的多种不同相位或相位差来表征数字信息的调制方式。QPSK信号的相干解调中，同样需要使用平方环法或是科斯塔斯环法提取相干载波，这两种方法因为存在相位模糊问题，在相干解调时会造成误码，因此可以模仿DPSK调制方法，先对基带信号进行差分编码再进行QPSK调制，这种调制方法称为DQPSK。 DQPSK（四相相对移相调制）信号是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。若以前一双比特码元相位作为参考，n为当前双比特码元与前一双比特码元初相差，相对码变换的逻辑关系如表一所示。表一 DQPSK编码与载波相位变化关系本课程设计采用A方式。DQPSK信号的调制框图如下图所示： DQPSK信号的调制框图图中，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序列Cn,dn。差分编码的作用是将绝对码变换为相对码。编码的规则是：（均采用模二加法）当en-1+fn-1=0，en-1+Cn=en；fn-1+dn=fn；当en-1+fn-1=1，fn-1+Cn=en；en-1+dn=fn。在进行形成双极性不归零脉冲序列之后，上下支路分别与coswt和-sinwt相乘，相加以后形成DQPSK信号。相位与码元对应关系如下图：1100d0110cDQPSK相位差与双比特码元对应关系1100f0110eDQPSK相位与双比特码元对应关系2解调原理DQPSK信号的解调通常采用码反变换加相干解调法。DQPSK信号可以看作两个载波正交2DPSK信号的合成，因此对DQPSK信号的解调可以采用与2DPSK信号类似的解调方法进行解调。解调原理如下图所示，它可以看成是由信号解调器和码反变换器组成，同相支路和正交支路采用相干解调方式解调，经抽样判决，码元形成，差分解码和并/串变换器，将上、下支路得到的并行数据恢复成串行数据，如此即可完成DQPSK信号的解调。DQPSK信号的解调框图三.课程设计步骤图三为基于MATLAB/SIMULINK的DQPSK通信系统仿真模型1.利用matlab的randn及sign函数产生一个随机序列（1或者0）；2.利用for循环,将随机序列分成两个并行序列；3.利用for循环和xor函数进行差分编码；4.进行电平映射0映射为+1；1映射为-1（为了符合设计原理）；利用conv函数将其形成双极性不归零脉冲序列5. 上下支路分别与coswt和-sinwt相乘，相乘后相加即可得到DQPSK；6信号通过瑞利信道并且加入高斯白噪声的干扰7.将接受端的信号分别与coswt,和-sinwt相乘，并让其通过低通滤波器LPF；8.在每个码元的中间利用sign函数进行抽样判决，并将其转换成对应的码。9.对其进行解码和并串转换即可得到输出码元。（调制的逆过程）四实验程序：clear all;clc;close all;M=4; fc=10; % 载波频率N_sample=32; % 基带码元抽样点数N=200; % 码元数Ts=1;% 码元宽度A=1; % 载波幅度dt=Ts/fc/N_sample;% 抽样时间间隔t=0:dt:N*Ts-dt; % 时间向量%产生信源d=sign(randn(1,N);d1=(d+1)/2;d=d*(-1);dd1=sigexpand(d1,fc*N_sample);gt1=ones(1,fc*N_sample);dm=conv(dd1,gt1);figure(1);subplot(5,2,1);plot(t,dm(1:length(t);axis(0,10,-0.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度(v)');title('输入码元时域波形图');grid;f,dmf=T2F(t,dm(1:length(t);figure(1);subplot(5,2,2);plot(f,10*log10(abs(dmf).2/(N*Ts);axis(-20,20,-40,40);xlabel('频率(Hz)');ylabel('功率谱密度(dB/Hz)');title('输入码元功率谱图');grid;%串并转换s1=;s2=;m=1;k=1;for i=1:N if mod(i,2)=1 s1(m)=d1(i); m=m+1; else s2(k)=d1(i); k=k+1; endend gt2=ones(1,2*fc*N_sample);ss1=sigexpand(s1,2*fc*N_sample); sss1=conv(ss1,gt2); ss2=sigexpand(s2,2*fc*N_sample); sss2=conv(ss2,gt2); figure(1);subplot(5,2,3);plot(t,sss1(1:length(t);axis(0,10,-0.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度(v)');title('串并转换上支路码元时域波形图');grid;figure(1);subplot(5,2,4);plot(t,sss2(1:length(t);axis(0,10,-0.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度(v)');title('串并转换下支路码元时域波形图');grid;%差分编码f1=;f2=;c=0for i=1:N/2 if i=1 f1(1)=s1(1); f2(1)=s2(1); else if xor(f1(i-1),f2(i-1)=0 f1(i)=xor(f1(i-1),s1(i); f2(i)=xor(f2(i-1),s2(i); else f1(i)=xor(f2(i-1),s1(i); f2(i)=xor(f1(i-1),s2(i); end if s1(i)=s2(i); c=f1(i); f1(i)=f2(i); f2(i)=c; end endendgt2=ones(1,2*fc*N_sample);ff1=sigexpand(f1,2*fc*N_sample); fff1=conv(ff1,gt2); ff2=sigexpand(f2,2*fc*N_sample); fff2=conv(ff2,gt2);figure(1);subplot(5,2,5);plot(t,fff1(1:length(t);axis(0,10,-0.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度(v)');title('上支路编码码元时域波形图');grid;figure(1);subplot(5,2,6);plot(t,fff2(1:length(t);axis(0,10,-0.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度(v)');title('下支路编码码元时域波形图');grid;%产生双极性不归零码for i=1:N/2 if f1(i)=1 f1(i)=-1; else f1(i)=1; end if f2(i)=1 f2(i)=-1; else f2(i)=1; endendgt2=ones(1,2*fc*N_sample);ff1=sigexpand(f1,2*fc*N_sample); I=conv(ff1,gt2); ff2=sigexpand(f2,2*fc*N_sample); Q=conv(ff2,gt2); figure(1);subplot(5,2,7);plot(t,I(1:length(t);axis(0,10,-1.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度');title('上支路电平映射基带信号时域波形图');grid;figure(1);subplot(5,2,8);plot(t,Q(1:length(t);axis(0,10,-1.2,1.2);xlabel('时间(S)');ylabel('幅度');title('下支路电平映射后基带信号时域波形图');grid;f2,If=T2F(t,I(1:length(t);figure(1);subplot(5,2,9