陳秋良 何海浪

[摘 要]本文用Matlab仿真通信系統(tǒng)的四相相移鍵控(QPSK)調(diào)制及相關(guān)解調(diào),分析數(shù)字信號(hào)在AWGN信道和Rayleigh衰落信道中的傳輸。仿真實(shí)現(xiàn)在AWGN信道與Rayleigh信道下的傳輸差錯(cuò)特性,包括仿真的結(jié)果與理論計(jì)算的結(jié)果。

[關(guān)鍵詞]四相相移鍵控 調(diào)制解調(diào)

[中圖分類(lèi)號(hào)]TN949[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-9416(2009)11-0013-02

QPSK modulation and demodulation Communication System Simulation

Chen Liangqiu He Hailang

Dep. of Information Engineer, Shaoyang University, Hunan,422900, Shaoyang China

[Abstract]In this paper, Matlab simulation of communication systems related to demodulation of QPSK modulation and analysis of digital signal in the AWGN channel and Rayleigh fading channel transmission. Simulation of the AWGN channel and Rayleigh channel of transmission error characteristics, including the simulation results with the theoretical results.

[Key Words]Quaternary Phase Shift Keying modulation and demodulation

無(wú)線通信技術(shù),以在無(wú)線信道環(huán)境中可靠有效地傳輸數(shù)據(jù)為目標(biāo)。由于日新月異的通信業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和應(yīng)用環(huán)境的要求迅速提升,無(wú)線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的提高,導(dǎo)致每個(gè)碼元的傳輸周期縮短,從而使多徑延時(shí)引起的碼間串?dāng)_更加嚴(yán)重,檢測(cè)性能隨之下降。因此尋求具有較好的傳輸信道具有重要意義,本文主要研究最常用的兩種傳輸信道的性能。

1 QPSK調(diào)制解調(diào)基本原理

圖1為 QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)仿真框圖[1-2],產(chǎn)生的基帶波形是一個(gè)在-1,1兩數(shù)上取值的隨機(jī)數(shù)據(jù)序列,然后加載到滾降因子為0.5的奈奎斯特濾波器上。信號(hào)經(jīng)QPSK調(diào)制后由兩條路徑傳播,分別稱之為同相分量和正交分量,記為Ich、Qch。經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)抽樣后加載數(shù)據(jù)到波形上。高斯白噪聲由于其功率譜可近似認(rèn)為是恒定的,在仿真過(guò)程中只要在原QPSK信號(hào)的兩條支路分別加上高斯白噪聲即可實(shí)現(xiàn)。

2 仿真實(shí)現(xiàn)

在仿真過(guò)程中,取信源符號(hào)速率sr=256000.0B,對(duì)于QPSK來(lái)說(shuō),每個(gè)符號(hào)需要用2bit來(lái)表示,則信息速率br=2*sr=512000.0bps。二進(jìn)制信源通過(guò)rand()函數(shù)產(chǎn)生。仿真結(jié)果采用基于半波分析法得到在AWGN信道與Rayleigh信道下的誤碼率特性曲線,半波分析法可以很容易分析出加入噪聲后誤碼率的變化,而且高效準(zhǔn)確,一個(gè)碼元周期內(nèi)只需要抽樣一次,不需要經(jīng)過(guò)什么復(fù)雜的循環(huán)運(yùn)算,一次運(yùn)算就能出結(jié)果。但是缺點(diǎn)是其實(shí)際是沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制的,同時(shí)對(duì)于加入諸如:Rayleigh衰落等的噪聲也沒(méi)有什么好的方法。因此,一般作為計(jì)算誤碼率,而不用做其他計(jì)算。理論誤碼率的計(jì)算,可以由下面兩式完成[2-3]:

BERqpsk-awgn=1/2*erfc(sqrt(E/N)) (1)

BERqpsk-fading=1/2*[1-1/sqrt(1+1/E/N)] (2)

在繪制誤碼率曲線時(shí),純AWGN信道取比特信噪比EbNo=0∶0.5∶8,若在Rayleigh衰落信道取比特信噪比EbNo和AWGN信道一樣,則仿真得到的Rayleigh誤碼率曲線不能反應(yīng)Rayleigh誤碼率特性。當(dāng)Rayleigh衰落信道取比特信噪比EbNo=0∶1∶20時(shí),得到的誤碼率特性與理論相符。由誤碼率曲線可知,當(dāng)pe=0.038時(shí),對(duì)應(yīng)的比特信噪比EbNo在純AWGN信道下等于3dB,而Rayleigh信道為10dB,這說(shuō)明Rayleigh衰落信道的信道性能遠(yuǎn)差于高斯信道。

在作Rayleigh衰落信道誤碼率仿真時(shí),源程序最初在比特信噪比EbNo很高時(shí),得到的錯(cuò)誤傳輸比特?cái)?shù)很小,除以一個(gè)很大的比特個(gè)數(shù)后所得的誤碼率趨向0,通過(guò)加入While循環(huán),當(dāng)?shù)玫降腻e(cuò)誤傳輸比特?cái)?shù)小于100時(shí),重新進(jìn)行傳輸。這樣得到的Rayleigh衰落信道誤碼率特性才與理論相符。

3 結(jié)語(yǔ)

本文仿真實(shí)現(xiàn)在AWGN信道與Rayleigh信道下的QPSK系統(tǒng)的仿真與理論計(jì)算結(jié)果的傳輸差錯(cuò)特性,得出在QPSK系統(tǒng)中,Rayleigh衰落信道的信道性能遠(yuǎn)差于高斯信道。

[參考文獻(xiàn)]

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