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1、-毕业论文 多进制载波相位调制解调系统的仿真实-第 31 页本科毕业设计(论文)题目 多进制载波相位调制解调系统的仿真实现 学院名称 电气工程与自动化学院 专业班级 通信工程 09-1 学生姓名 秦 皓 导师姓名 林 霏 年 月 目 录摘 要2ABSTRACT3第一章 绪论41.1选题意义41.2本论文的主要内容5第二章 数字调制技术概述52.1数字调制技术简介52.2调制技术分类52.3 调相技术的初步研究6第三章 QPSK与QDPSK调制原理63.1相移键控73.2 QPSK调制与解调73.3 QDPSK调制与解调113.4 QPSK和QDPSK系统的功率谱密度163.5 MPSK系统的抗
2、噪声性能17第四章 QPSK和QDPSK系统仿真184.1MATLAB介绍184.2 QPSK系统和QDPSK系统的仿真194.2.1仿真流程图194.2.2仿真结论25第五章 结束语26参考文献26致谢27附录27摘 要数字通信是用数字信号作为载体来传输信息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式，在现代通信中有着十分重要的地位且应用广泛。在数字信号调制中QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）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。(QDPSK Quadrature Differenti
3、al Phase Shift Keying ) 除了可以实现对于调制解调制度的要求的目标以外，还拥有抗噪声性能好，适应信道变化的能力强，频带利用率高，相对邻频道的干扰小，尽量节省发送功率，设备数字通信是用数字信号作为载体来传输信息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式，在现代通信中有着十分重要的地位且应用广泛。在数字信号调制中QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）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。(QDPSK Quadrature Differential Phase Shift
4、Keying ) 除了可以实现对于调制解调制度的要求的目标以外，还拥有抗噪声性能好，适应信道变化的能力强，频带利用率高，相对邻频道的干扰小，尽量节省发送功率，设备简单并易于制造等优点。本文主要通过MATLAB软件针对对QPSK和QDPSK调制系统搭建仿真平台，从信号波形、功率谱密度与误码率三方面对二者展开讨论比较。首先研究了数字通信的研究背景和国内外研究动态；然后对QPSK和QDPSK调制系统的工作原理和调制解调的基本方法进行了研究，从信号波形、功率谱密度和抗噪声性能三个方面进行理论值分析和比较；最后用MATLAB软件对QPSK和QDPSK调制系统进行了仿真，并将仿真结果和相位理想状态下的分析
5、数据进行了对比。以四进制为例对比MPSK与MDPSK系统的抗噪声性能。简单并易于制造等优点。本文主要通过MATLAB软件针对对QPSK和QDPSK调制系统搭建仿真平台，从信号波形、功率谱密度与误码率三方面对二者展开讨论比较。首先研究了数字通信的研究背景和国内外研究动态；然后对QPSK和QDPSK调制系统的工作原理和调制解调的基本方法进行了研究，从信号波形、功率谱密度和抗噪声性能三个方面进行理论值分析和比较；最后用MATLAB软件对QPSK和QDPSK调制系统进行了仿真，并将仿真结果和相位理想状态下的分析数据进行了对比。以四进制为例对比MPSK与MDPSK系统的抗噪声性能。关键词：数字通信 QP
6、SK QDPSK 仿真 性能分析ABSTRACT Digital communication is a very important and widely used means of communication which using digital signal as a carrier to transmit information, or making digital modulation and transmission for the carrier by the digital signal in modern communication.QPSK (Quadrature Phas
7、e Shift Keying) is one of the most commonly used satellite digital signal modulation method in digital signal modulation, it has a high spectral efficiency, a strong anti-interference, relatively simple implementation in the circuit. (QDPSK Quadrature Differential Phase Shift Keying) modulation and
8、demodulation for can be achieved in addition to the requirements of the target system, it also has anti-noise performance, adapt to changes in channel capacity, bandwidth utilization, and high adjacent channel interference is relatively small, try to save transmission power, the device is simple and
9、 easy to manufacture and so on.In this paper, through the MATLAB software for QDPSK of QPSK modulation system and build a simulation platform, from the signal waveforms, power spectral density and error rate compared tripartite discussions between the two face. First studied digital communication re
10、search background and research trends; Then QDPSK of QPSK modulation system and the working principle and the basic modulation and demodulation method is studied, from the signal waveforms, power spectral density and noise performance three aspects theoretical analysis and comparison; finally using
11、MATLAB software and QDPSK QPSK modulation system is simulated, and the simulation results under ideal conditions and phase analysis data were compared. In contrast quaternary example MDPSK MPSK systems with anti-noise performance.Key words：Digital communication; QPSK; QDPSK; Simulation; Performance
12、analysis第一章 绪论1.1选题意义 当今的社会已经成为一个信息化的社会，信息化也成为了世界和社会发展的重要主题之一，作为信息交互的重要组成，通信越来越被人们所关注。理想的通信目标是在任何时候、在任何地方、与任何人都能及时的进行最小出错率的沟通联系、以及信息交流。随着人们对各种通信业务的需求迅速增加，正向着小型化、智能化、高速大容量的方向迅速发展的数字通信的应用已经越来越广泛。从高数据率这个特点来看，随着科学技术的不断发展，人们对信息全球化的要求越来越高，巨增的远程多媒体通信流量必须依靠高速的无线数据传输系统，其中包括卫星通信系统。卫星通信中，卫星多媒体数据转发、卫星遥测遥感数据下传，具
13、有数据量大的特点，需要高数据率的传输系统。数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位，随着越来越多调制方式的使用，调制解调技术也在不断的向前发展，并应用于各个领域。现在常用的数字调制方式有二相移相键控(BPSK：Binary Phase Shift Keying)、正交移相键控(QPSK：Quadrature Phase Shift Keying)、相对移相键控(QDPSK： Quadrature differential Phase Shift Keying)、最小移频键控(MSK：Minimum Shift Keying)等。它们具有相同的功率效率。BPSK频谱利用率差，抗非线性能力差
14、，实现简单；QPSK频谱利用率好，抗非线性能力一般，实现复杂度一般；QDPSK抗噪声性能好，适应信道变化的能力强，频带利用率高，相对邻频道的干扰小，尽量节省发送功率，设备简单并易于制造；MSK频谱利用率一般，抗非线性能力好，实现最复杂度。综合考虑，QPSK和QDPSK调制综合性能相对较好，而被广泛应用于数字通信系统。QPSK和QDPSK调制解调符合本解调器应用环境的信道特点对调制性能的要求。因为便携式发射设备能源有限和工业噪声、大气等对无线通信的影响，实际应用中无线通信信道是功率和带宽受限的非线性信道。在选用系统调制方式时，应综合考虑频谱利用率、功率利用率、抗非线性能力和实现复杂度几方面因素。
15、QPSK和QDPSK适合用于实际应用环境要求下的数据传输系统，是发展的一种趋势。因此，研究基于MATLAB的QPSK和QDPSK调制解调系统的仿真实现具有理论指导意义，而且具有重要的实际应用价值。1.2本论文的主要内容本论文主要研究的是QPSK调制系统和QDPSK调制系统的性能比较。第二章首先简要介绍了模拟通信，然后主要介绍数字通信的概念、特点和常用的数字调制解调方式。第三章是对具体的QPSK调制系统和QDPSK调制系统的原理介绍及理论值分析。第四章则是利用MATLAB软件对QPSK和QDPSK调制系统进行仿真，得到各自的信号波形、功率谱密度和误码率的仿真模型，并根据仿真结果分析比较两种调制方
16、式的性能。此外，由于在仿真的时候需要用到MATLAB软件，因此，在对系统进行仿真之前，对MATLAB进行了简单的介绍。第二章 数字调制技术概述2.1数字调制技术简介 数字调制一般指调制信号是离散的，而载波是连续波的调制方式。数字调制是指用数字基带信号对载波的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。根据控制的载波参量的不同，数字调制有调幅(AM)、调相(PM)和调频(FM)三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。由于传输失真、传输损耗以及保证带内特性的原因，基带信号不适合在各种信道上进行长距离传输。为了进行长途传输，必须对数字信号进行载波调制，将信号频谱搬移到高频处才能在信道中
17、传输。因此，大部分现代通信系统都使用数字调制技术。2.2调制技术分类三种基本形式:调幅(AM) 用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅随着调制信号变化。已调波称为调幅波。调幅波的频率仍是载波频率，调幅波包络的形状反映调制信号的波形。调幅系统实现简单，但抗干扰性差，传输时信号容易失真。调频(FM）：用调制信号控制载波的振荡频率，使载波的频率随着调制信号变化。已调波称为调频波。调频波的振幅保持不变，调频波的瞬时频率偏离载波频率的量与调制信号的瞬时值成比例。调频系统实现稍复杂，占用的频带远较调幅波为宽，因此必须工作在超短波波段。抗干扰性能好，传输时信号失真小，设备利用率也较高。调相(PM）：用调制信
18、号控制载波的相位，使载波的相位随着调制信号变化。已调波称为调相波。调相波的振幅保持不变，调相波的瞬时相角偏离载波相角的量与调制信号的瞬时值成比例。在调频时相角也有相应的变化，但这种相角变化并不与调制信号成比例。在调相时频率也有相应的变化，但这种频率变化并不与调制信号成比例。在模拟调制过程中已调波的频谱中除了载波分量外在载波频率两旁还各有一个频带，因调制而产生的各频率分量就落在这两个频带之内。这两个频带统称为边频带或边带。位于比载波频率高的一侧的边频带，称为上边带。位于比载波频率低的一侧的边频带，称为下边带。在单边带通信中可用滤波法、相移法或相移滤波法取得调幅波中一个边带，这种调制方法称为单边带
19、调制(SSB）。单边带调制常用于有线载波电话和短波无线电多路通信。在同步通信中可用平衡调制器实现抑制载波的双边带调制（DSB-SC）。在数字通信中为了提高频带利用率而采用残留边带调制(VSB），即传输一个边带（在邻近载波的部分也受到一些衰减）和另一个边带的残留部分。在解调时可以互相补偿而得到完整的基带。MASK，又称多进制数字调制法。在二进制数字调制中每个符号只能表示0和1(+1或-1)。但在许多实际的数字传输系统中却往往采用多进制的数字调制方式。与二进制数字调制系统相比，多进制数字调制系统具有如下两个特点：第一：在相同的信道码源调制中，每个符号可以携带log2M比特信息，因此，当信道频带受限
20、时可以使信息传输率增加，提高了频带利用率。但由此付出的代价是增加信号功率和实现上的复杂性。 第二，在相同的信息速率下，由于多进制方式的信道传输速率可以比二进制的低，因而多进制信号码源的持续时间要比二进制的宽。加宽码元宽度，就会增加信号码元的能量，也能减小由于信道特性引起的码间干扰的影响等。二进制2ASK与四进制MASK调制性能的比较：在相同的输出功率和信道噪声条件下，MASK的解调性能随信噪比恶化的速度比OOK要迅速得多。这说明MASK应用对SNR的要求比普通OOK要高。在相同的信道传输速率下M电平调制与二电平调制具有相同的信号带宽。即在符号速率相同的情况下，二者具有相同的功率谱。2.3 调相
21、技术的初步研究 在实际通信中，不少信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，即对基带信号进行调制。调制即是按照调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程。调制不仅可以对被调制信号进行频谱搬移和扩频，而且对系统的传输有效性和传输可靠性有很大影响，因此，调制方式往往决定了一个通信系统的性能。在传输脉冲时，传输系统会产生噪声，如果其幅度为反极性并超过脉冲的幅度，则产生误码。在以脉冲调制载波时，也有同样现象产生。但是，在一定的噪声情况下，根据对载波的调制方法和解调方法的不同，误码的发生概率也不同。一般，数字调制方式的选择往往是频带利用率、误比特率、Eb/n0（
22、或S/N）和设备实现复杂性等因素综合考虑的结果，必须根据具体使用条件进行比较才能做出判断。数字调制方式有三种：幅度键控、频移键控和相移键控。它们分别对应于用正弦波的幅度、频率和相位来传递数字基带信号。当调制信号为二进制数字信号时，该调制称为二进制数字调制。而当调制信号为多进制数字信号时，则称为多进制数字调制。相移键控有很多方式，如PSK、DPSK、QPSK、OQPSK等。本设计重点对QPSK、QDPSK两种方式进行研究和仿真。 第三章 QPSK与QDPSK调制原理本章主要介绍QPSK和OQPSK的调制解调技术，首先引入的是通信的基本构架，了解调制解调在通信流程系统中所处的位置，以便对调制解调可
23、能要面临的问题的背景有一个整体的认识。3.1相移键控相移键控PSK是时间离散的调制信号的每一特征状态都由已调制信号的相位与调制前载波相位之间特定的差来表示的角度调制5。在PSK调制时，载波的相位随调制信号状态不同而改变。如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，此时它们就处于“同相”状态；如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为“反相”。把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，“1”码控制发0度相位，“0”码控制发180度相位。PSK相移键控调制技
24、术在数据传输中，尤其是在中速和中高速的数传机（2400bit/s4800bit/s）中得到了广泛的应用。相移键控有很好的抗干扰性,在有衰落的信道中也能获得很好的效果。主要讨论二相和四相调相，在实际应用中还有八相及十六相调相。PSK也可分为二进制PSK（2PSK或BIT/SK）和多进制PSK（MPSK）。在这种调制技术中，载波相位只有0和两种取值，分别对应于调制信号的“0”和“1”。传“1”信号时，发起始相位为的载波；当传“0”信号时，发起始相位为0的载波。由“0”和“1”表示的二进制调制信号通过电平转换后，变成由“1”和“1”表示的双极性NRZ（不归零）信号，然后与载波相乘，即可形成2PSK信
25、号，在MPSK中，最常用的是四相相移键控QPSK，在卫星信道中传送数字电视信号时采用的就是QPSK调制方式。可以看成是由两个2PSK调制器构成的。PSK信号也可以用矢量图表示，矢量图中通常以零度载波相位作为参考相位。四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45，135，225，275。调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元
26、。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成的，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。3.2 QPSK调制与解调四进制移向键控QPSK（Quaternary Phase Shift Keying）又名四相相移键控，它利用载波的四种不同相位来表示数字信息，由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此每个四进制码元可以用两个二进制码元的组合来表示。两个二进制码元中的前一个码元用a表示，后一个码元用b表示。ab有 4种排列，即00、01、10、11。然后用
27、4种相位之一去表示每种排列。各种排列的相位之间的关系通常都按照格雷码安排，表3-1列出了QPSK信号的这种编码方案之一，其矢量图见图3-2。表3-1 QPSK信号的编码abi005/4 013/4 117/4 10/4 01110010载波相位/4、3/4、5/4、7/4图3-2 QPSK信号的矢量图QPSK信号的正弦载波有四个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号的表示为 （3.3-1）i为正弦载波的相位，有四种可能状态：i为/4、3/4、5/4、7/4，此初始相位为/4的QPSK信号的矢量图如图3-2所示。下面分析QPSK信号的产生。将信号表达式进行改写 （3.3-2）
28、若i为/4、3/4、5/4、7/4，则 （3.3-3）于是，信号表达式可写成 （3.3-4） （3.3-5） 由此可得到QPSK调制的产生方法。QPSK信号可以看作两个载波正交2PSK信号的合成，下图表示QPSK正交调制器。图3-3 QPSK调制框图图3-3中输入基带信号是二进制不归零双极性码元，它被“串/并变换”电路变成两路马元a和b。变成并行码元a和b后，其每个码元的持续时间是输入码元的2倍如图3-4所示。这两路并行码元序列分别用以和两路正交载波相乘。相乘结果用虚线矢量示于图3-5中。图中矢量a(1)代表a路的信号码元二进制“1”，a(0)代表a路信号码元二进制“0”；类似的，b(1)代表
29、b路信号码元二进制“1”，b(0)代表b路信号码元二进制“0”。这两路信号在相加电路中相加后得到输出矢量，每个矢量代表2b，如图中实线矢量所示。应当注意的是，上述二进制信号码元“0”和“1”在相乘电路中与不归零双极性矩形脉冲振幅的关系：二进制码元“1”双极性脉冲“+1”；二进制码元“0”双极性脉冲“-1”。0241350 12 3 4 5（a）输入基带码元（b）并行支路a码元（c）并行支路b码元ttt图3-4 码元串/并变换01b（1）11a（1）10b（0）00a（0）图3-5 QPSK矢量的产生由QPSK信号的调制可知，对它的解调可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调。解调原理如图3
30、-6所示，同相支路和正交支路分别采用相干解调方式解调，得到和，经过抽样判决和并/串交换器，将上下支路得到的并行数据恢复成串行数据。图3-6 QPSK解调框图由图3-6可见，两路2PSK信号分别调至在相互正交的载波上，这也是QPSK信号被称为正交载波调制的原因。现在以一个二进制输入序列为为例解释串并变换是如何将二进制转化为四进制的。令输入为1011010011，经过串并转换和映射可以得到原始信号与I路信号和Q路信号的关系，分析可得出I路与Q路的信号值，转化成双极性脉冲信号见表3-2。表3-2 QPSK基带信号与支路信号基带信号1011010011I路11-1-11Q路-111-11则经过相乘电路
31、的调制，两路信号合并得到QPSK调制信号，理论分析结果如图3-7。s(t)0 2T 4T 6T 8T 10TtI路Q路图3-7 QPSK信号波形3.3 QDPSK调制与解调 4进制DPSK通常记为QDPSK。图3-8给出了QDPSK的A方式的编码方式。表中k是相对于前一相邻码元的相位变化。A方式中的k取值00、900、1800、2700。在ITU-T的建议V.22中速率1200b/s的双工调制解调标准采用的就是A方式的编码规则。表3-8 QDPSK信号的编码abk00/2010113/210 QDPSK信号的产生方法和QPSK信号的产生方法类似，只是需要把输入的基带信号先经过码变换器把绝对码变
32、成相对码再去调制载波。图3-9给出了按照A方式规则产生QDPSK信号的原理方框图。图中a和b为经过串/并变换后的一对码元，它需要再经过码变换器变换成相对码c和d后才能与载波相乘。c和d对载波的相乘实际是完成绝对相移键控。这部分电路和产生QPSK信号的原理方框图3-3完全一样，只是为了改用A方式编码，而采用两个/4相移器代替一个/2相移器。码变换器的功能是使由cd产生的绝对相移符合由ab产生的相对相移规则。由于当前的一对码元ab产生的相移是附加在前一时刻已调载波相位之上的，而前一时刻载波相位有4种可能取值，故码变换器输出的cd间有16种可能关系。这16种关系如图3-10所示。+/4串/并变换相乘
33、电路-/4载波产生相乘电路码变换相加电路 A(t）图3-9 QDPSK调制框图当前输入的一对码元及要求的相对相移前一时刻经过码变换后的一对码元及所产生的相位当前时刻应当给出的变换后一对码元和相位a k b kkck-1 dk-1k-1ck d kk0 09000 0 0 1 1 1 1 000 900 1800 27000 1 1 1 1 0 0 0900 1800 2700 000 1000 00 11 11 000 900 1800 27000 0 0 1 1 1 1 000 900 1800 27001 127000 00 11 11 000 900 1800 27001 0 0 0 0
34、 1 1 127000090018001 018000 0 0 1 1 1 1 000 900 1800 27001 1 1 0 0 0 0 11800270000900图3-10QDPSK 码变换关系在上图中，若当前时刻输入的一对码元a k b k为“00”，则应该产生相对相移k =900。另一方面，当前时刻的载波相位有4种可能的取值，即900 00 2700 1800，它们分别对应前一时刻变换后的一对码元ck-1 dk-1的4种取值。所以，现在的相移k应该视前一时刻的状态加到对应的前一时刻载波相位k-1上。设前一时刻的载波相位k-1为1800，则现在应该在1800基础上增加到2700，故要
35、求的ck d k为“10”。也就是说，这时的码变换器应该将输入一对码元“00”变换为“10”。码变换器可用图3-11所示的电路实现。只读存储器TT a k ck b k d k ck-1 dk-1图3-11 码变换器我们用“0”和“1“代表二进制码元。但是，在电路中用于相乘的信号应该是不归零二进制双极性矩形脉冲。设此脉冲的幅度为“+1”和“-1”则对应关系是：二进制码元“0”对应“+1”；二进制码元“1”对应“-1”。表3-12 QDPSK基带信号与支路信号基带信号1011010011I路-1-111-1Q路1-1-11-1解调方法：极性比较法的解调原理框图如图3-12所示相乘电路低通滤波抽样
36、判决逆码变换串/并变换抽样判决低通滤波相乘电路载波提取定时提取+/4-/4图3-12QDPSK解调原理框图QDPSK信号的极性比较法解调原理和QPSK信号的一样，只是多一步逆码变换，将相对码变成绝对码。逆码变换原理框图如图3-13所示。延迟T延迟T交叉直通电路 ck a k ck-1 ck-1 ck-1 dk-1 dk-1 d k b k b k 图3-13逆码变换器原理框图设第k 个接收信号码元可以表示为 （3.3-6） 相干载波： 上支路： 下支路： 信号和载波相乘的结果： 上支路： （3.3-7） 下支路： （3.3-8）低通滤波后：上支路： 下支路： 判决规则 按照qk 的取值不同，此
37、电压可能为正，也可能为负，故是双极性电压。在编码时曾经规定： 二进制码元“0” “ 1” 二进制码元“1” “ 1” 现在进行判决时，也把正电压判为二进制码元“0” ，负电压判为“1” ，即 “ ” 二进制码元“0” “ ” 二进制码元“1” 判决规则表3-13： 信号码元相位qk上支路输出下支路输出判决器输出cd09018027001100011逆码变换器 设逆码变换器的当前输入码元为ck 和dk ，当前输出码元为ak 和bk ，前一输入码元为ck-1 和dk-1 。 为了正确地进行逆码变换，这些码元之间的关系应该符合码变换时的规则。为此，现在把码变换表中的各行按ck-1 和dk-1 的组合
38、为序重新排列。逆码变换表3-14前一时刻输入的一对码元当前时刻输入的一对码元当前时刻应当给出的逆变换后的一对码元ck-1dk-1ck dkakbk000011011000110110010011011010010011110011011011001001100011011001101100表中的码元关系可以分为两类：(1)当时， (2)当时， 3.4 QPSK和QDPSK系统的功率谱密度对于QPSK系统，有 （3.5-1） 式3.5-1中，g(t)为基带波形，为码元宽度，对应有四种取值。S（t）还可以写成 （3.5-2）式3.5-2中S（t）信号含有四种不同的值，与四进制数字信号对应。根据式3
39、.5-2，等概率取值时，可以计算得到QPSK信号的功率谱为 （3.5-3）式中，=1/=2，G（f）为基带波形g(t)的傅立叶变换。对于矩形波基带数字信号，设其幅度为S，码元宽度为，则 （3.5-4）因而，QPSK信号单边功率谱为QDPSK信号单边带功率谱密为 （3.5-5）3.5 MQPSK系统的抗噪声性能通信设备的性能指标在很大程度上与噪声和干扰有关，噪声与干扰可能来自接收系统外部，也可能来自系统内部，但都表现为干扰有用信号的某种不期望的扰动。在QPSK系统中，由其矢量图（图3-2）可以看出，错误判决是由于信号矢量的相位因噪声而发生偏离造成的。例如，假设发送矢量的相位为45，它代表的基带信
40、号码元为“11”，若因为噪声的影响使接收矢量的相位变成135，则将错判为“01”。当不同发送矢量等概率出现时，合理的判决门限应该设定在和相邻矢量等距离的位置。则在图3-2中，对于矢量“11”来说，判决门限就应该设定在0到90，一旦接收矢量的相位超出这一范围，则发生错判。已知MPSK信号码元展开式可写成 （3.6-1）式中：，。可得，当QPSK码元的相位时，故信号码元相当于是互相正交的两个2PSK码元，其幅度分别为接收信号幅度的（）倍，功率为接收信号功率的（1/2）倍。另知接收信号与噪声之和为式中：；n(t)的方差为，噪声的两个正交分量的方差为。若把此QPSK信号当做两个2PSK信号分别在两个相干检测其中解调时，只有和2PSK信号同相的噪声才有影响。由于误码率决定于各个相干检测器输入的信噪比，而此处信号功率为接收信号功率的1/2倍，噪声功率为。若输入信号的信噪比为r，则每个解调器输入端的信噪比将为r/2，则误码率为所以，正确概率为。因为只有两路正交的相干检测都正确，才能保证QPSK信号的调制输出正确。由于两路正交相干检测都正确的概率为，所以QPSK信号解调错误的概率为 （3.6-2）QDPSK的误码率近似为：（3.6-3）第四章 QPSK和QDPSK系统仿真本章利用MATLAB软件编写程序，对QPSK系统和QDPSK系统进行仿真，分别得到两个数字调制解调系统