QPSK仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

江珊珊 東華理工大學(xué)江西撫州

QPSK仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

江珊珊 東華理工大學(xué)江西撫州

本文簡(jiǎn)介了QPSK技術(shù)的研究背景，構(gòu)建了QPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)，將仿真進(jìn)行的時(shí)候?qū)υ肼曔M(jìn)行高效分析，研究了相關(guān)誤碼率及仿真結(jié)果。

QPSK；仿真；系統(tǒng)

前言

隨著社會(huì)通信信息化的不斷地普及和發(fā)展，信號(hào)傳輸成為通信行業(yè)問(wèn)題的重點(diǎn)關(guān)注。信號(hào)傳輸?shù)母揪褪钦{(diào)制和解調(diào)，而QPSK技術(shù)具有很高的解調(diào)速率和低誤碼率，非常廣泛的應(yīng)用在CDMA領(lǐng)域中。

1.QPSK調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)

1.1 QPSK的調(diào)制

二進(jìn)制序列信息輸入，我們把2進(jìn)制轉(zhuǎn)4進(jìn)制數(shù)。實(shí)現(xiàn)了這個(gè)以后，它就可以和載波。將兩個(gè)二進(jìn)制字排一塊4個(gè)排法， QPSK只要調(diào)制一次，就能傳輸兩個(gè)訊息比特。 QPSK有3種調(diào)制，我采用的主要是正交調(diào)制。

1.2 QPSK的解調(diào)

QPSK訊號(hào)能夠把2個(gè)正交訊號(hào)達(dá)到相干進(jìn)行解調(diào)，相關(guān)解調(diào)器如圖1，正交路分別設(shè)立2個(gè)匹配濾波器，獲取i與q，一經(jīng)電平判斷和并轉(zhuǎn)串就可回到剛開(kāi)始的信息。

1.3 詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

（1）QPSK調(diào)制仿真模塊

了解simulink它所工作的環(huán)境，明白它的功能，特性，可以通過(guò)正交調(diào)制法組成，就能組成調(diào)制電路。如接納Unipolar 完成將單極性碼轉(zhuǎn)變成雙極性碼元，再經(jīng)過(guò)緩存器(Buffer )和多端口選擇器(Multiport Selector)后分成I、 Q兩路電平，分別和載波相乘合成調(diào)節(jié)后的訊號(hào)。

（2）AWGN信道模型

它可以讓高斯白噪聲輸入信號(hào)為一個(gè)實(shí)數(shù)，也可以添加到復(fù)數(shù)，這樣復(fù)雜的多。真輸入訊號(hào)，能夠增加高斯噪聲數(shù)值，得到輸出訊號(hào)為實(shí)數(shù)。復(fù)數(shù)輸入訊號(hào)，可擴(kuò)大復(fù)數(shù)的高斯噪聲，從而獲得輸出信號(hào)是發(fā)生復(fù)數(shù)。是可以采樣的輸出信號(hào)。

（3）QPSK解調(diào)仿真模塊

組成QPSK解調(diào)電路。將調(diào)制時(shí)的載波信號(hào)的載波，而且2進(jìn)制是由解調(diào)后的信號(hào)，經(jīng)過(guò)位定時(shí)以后斷定獲取，最后輸出會(huì)是2進(jìn)制轉(zhuǎn)串。

2.設(shè)計(jì)結(jié)果及分析

設(shè)計(jì)了QPSK與仿真過(guò)程中各點(diǎn)時(shí)域波形，星座圖，頻譜圖，和解調(diào)后的結(jié)果。還有通過(guò)改變信噪比查看誤碼率，對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，分析。

2.1 信號(hào)調(diào)制解調(diào)形圖形

示波器仿真時(shí)t過(guò)短導(dǎo)致波形失真地采樣t。數(shù)據(jù)的傳輸速率低是因?yàn)樾盘?hào)頻率高，仿真耗費(fèi)時(shí)間比較多，載波對(duì)低頻信號(hào)進(jìn)行模擬仿真。

可以設(shè)計(jì)出QPSK解調(diào)時(shí)域圖，和解調(diào)時(shí)域波形圖，及輸出信號(hào)和調(diào)制前輸入信號(hào)的比較（都經(jīng)過(guò)解調(diào)），剛開(kāi)始地基帶信號(hào)與調(diào)制解調(diào)后輸出訊號(hào)一致，即為解調(diào)正確。

圖1 QPSK相干解調(diào)器

2.2 誤碼曲線圖

對(duì)于誤碼率曲線，我們可以使用錯(cuò)誤率分析工具Bertool統(tǒng)計(jì)，通過(guò)對(duì)其使用的工具設(shè)置參數(shù)，你可以做一個(gè)點(diǎn)的誤差曲線圖工。它會(huì)自動(dòng)生成誤碼曲線圖，形成QPSK誤碼的重要原因是因?yàn)樵肼曌鲗?duì)和訊號(hào)碼間串?dāng)_，然后是位定不精確造成過(guò)錯(cuò)，這樣最終的訊號(hào)與一開(kāi)始的訊號(hào)不一致，有了誤碼。如果此時(shí)系統(tǒng)被入侵攻擊，預(yù)警系統(tǒng)同時(shí)還會(huì)報(bào)告出入侵攻擊的類型，不過(guò)，對(duì)不知道的入侵攻擊則成效非常有限，要克服只要知識(shí)庫(kù)能不斷更新。異樣檢測(cè)技術(shù)是沒(méi)法正確判斷出攻擊的伎倆，然而它能夠識(shí)別能力將會(huì)是更加普通，也許會(huì)是未發(fā)覺(jué)的入侵。所以，要想實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高，誤差大，外界條件也占很大因素。

2.3 誤碼率的統(tǒng)計(jì)

error rate calcula是對(duì)統(tǒng)計(jì)，誤碼的形式， error rte calcula模塊能夠去比對(duì)傳遞序列和接管序列，同時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后得到誤碼率。

可以擬定不一樣的信噪比數(shù)值，就能夠獲得不一樣的誤碼率。這個(gè)實(shí)驗(yàn)用來(lái)記錄不同的誤碼率，先將f載波=500Hz，信號(hào)源t=0.00025s，誤碼率在無(wú)限接近于零的時(shí)候，那是理想信道。 當(dāng)信噪比不停增大，其率會(huì)就會(huì)不停減小（如表1)。

表1 Es/No(dB)和誤碼率

噪聲干擾是誤碼與碼間串?dāng)_來(lái)源。然定位時(shí)不精確同樣致使部分判斷出現(xiàn)錯(cuò)誤，使訊號(hào)和初步訊號(hào)不一樣，生成誤碼。

2.4 星座圖

在通過(guò)對(duì)兩圖即未經(jīng)和經(jīng)過(guò)高斯通道進(jìn)行對(duì)比知道，通過(guò)高斯通道之后信號(hào)變成誤碼，可是多數(shù)能保存原有特性。

[1]韓英.基于MATLAB的QPSK仿真與分析[N].長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010.

[2]施陽(yáng)編.MATLAB語(yǔ)言精要及動(dòng)態(tài)仿真工具.SIMULINK 期刊，2014.

[3]邵佳，董輝著.MATLAB/Simulink通信系統(tǒng)建模與仿真實(shí)例精講.期刊，2012.

[4]JOHN G.PROAKIS著，張力譯.數(shù)字通信(第四版)[M].電子工業(yè)出版社，2013.

江西省教育廳科技項(xiàng)目，基于壓縮域聽(tīng)覺(jué)譜的音頻分類與檢索算法研究，項(xiàng)目編號(hào)14480。