相干光通信系统中QPSK调制解调实验研究

目录一、实验要求及开发环境 (1)二.实验原理 (2)2.1调制方式简介 (2)2.2OQPSK的含义 (3)2.3C OSTAS环 (5)三.实验仿真 (7)3.1C OSTAS环单独仿真 (7)3.2OQPSK调制解调仿真 (9)3.2.1 科斯塔斯环 (9)3.2.2 串并转换和并串转换 (12)3.2.3误码率测试 (12)四.实验结论 (14)五.待解决问题 (14)六.实验总结 (14)八.参考文献 (15)一、实验要求及开发环境实验要求：1. 数字相关器子系统2. 仿真结果分析实验目的：1.了解PSK直序扩频通信系统的基本原理2.掌握Systemview的使用开发环境：PC机开发软件：SystemviewSystemview简介Systemview是一个用于现代工程与科学系统设计及仿的动态系统分析平台。

从滤波器设计、信号处理、完整通信系统的设计与仿真。

直到一般系统的数学模型建立等各个领域，systemview在友好且功能齐全的窗口环境下，为用户提供了一个精密的嵌入式分析工具。

利用systemview，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种多速率系统．可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。

其特色是，利用它可以从各种不同角度、以不同方式，拉要求设计多种滤波器，并可自动完成滤波器的各种指标一如幅频待件(波特图)、传递函数、根轨迹图等之间的转换。

它还可以实时地仿真各种位真的DSP结构，并进行各种系统的时域和频域分析、诺、谱分析，以及对各种逻辑电路、射频／模拟电路(混领器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析等。

二.实验原理2.1调制方式简介在通信原理中把通信信号按调制方式可分为调频、调相和调幅三种。

数字传输的常用调制方式主要分为：正交振幅调制（QAM）：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。

键控移相调制（QPSK）：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。

QPSK调制解调 一、实验目的
图1 QPSK相乘电路法调制
图2 选择法产生QPSK 信号
2．QPSK 解调
QPSK 信号解调原理如图3所示。

用两路正交的相干载波去解调，可以很容易地分离这两路正交的2PSK 信号。

相干解调后的两路并行码元a 和b ，经过并/串变换后，成为串行数据输出。

四、QPSK 调制解调仿真电路
1．仿真参数设置
1）信号源参数设置：基带信号码元速率设为101==T R B 波特，QPSK
信号载频设为Hz f s 10=。

(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。

)
s f 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
)
s 图3 QPSK 信号解调
应大于等于10倍的载频。

本次仿真取10，即100Hz
f
s
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，在仿真时一般取系统Stop time=8T~10T，。

2．QPSK信号调制与解调的仿真电路图
图4 QPSK信号调制与解调
五、仿真结果参考
输入信号波形、QPSK信号波形及解调输出信号波形如图5所示。

图5 输入信号波形、QPSK信号波形及解调输出信号波形
六、自行搭建调试仿真电路，完成设计任务。

HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告题目：十QPSK调制解调实验指导教师：学生：学生学号：专业班级：实验10 QPSK调制解调实验一、实验目的1. 掌握QPSK调制解调的工作原理及性能要求；了解IQ调制解调原理及特性2. 进行QPSK调制、解调实验，掌握电路调整测试方法了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性二、实验原理1、QPSK调制原理QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。

QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。

由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。

用调相法产生QPSK调制原理框图如图所示，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acosωt和Asinωt进行调制，相加后即可得到QPSK信号。

二进制码经串并变换后的码型如图所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路2、QPSK解调原理由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK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，其原理框图如图三、实验步骤在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称IQ模块）、码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。

1、QPSK调制实验a、关闭实验箱总电源，用台阶插座线完成连接* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。

b、按基带成形模块上“选择”键，选择QPSK模式（QPSK指示灯亮）。

c、用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号;并分别与“NRZ IN”信号进行对比，观察串并转换情况。

实验二四相移相键控（QPSK ）调制及解调实验一、 实验目的1、了解QPSK 调制解调原理及特性。

2、了解载波在QPSK 相干及非相干时的解调特性。

二、 实验内容1、观察I 、Q 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。

2、观察IQ 调制解调过程中各信号变化。

3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。

三、 基本原理（说明：原理部分需简要介绍）1、QPSK 调制原理QPSK 的调制有两种产生方法相乘电路法和选择法。

相乘法：输入信号是二进制不归零的双极性码元，它通过“串并变换”电路变成了两路码元。

变成并行码元后，每个码元的持续时间是输入码元的两倍。

用两路正交载波去调制并行码元。

发射信号定义为：⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-+=其他,00],4)12(2cos[/2)(b t T t i ft t E t S ππ其中，i ＝1，2，3，4；E 是发射信号的每个符号的能量，T 为符号的持续时间，载波频率f 等于nc/T ，nc 为固定整数选择法输入基带信号经过串并变换后用于控制一个相位选择电路，按照当时的输入双比特ab ，决定选择哪个相位的载波输出2、QPSK 解调原理QPSK 接收机由一对共输入地相关器组成。

这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号()t 1φ和()t 2φ。

四、实验步骤（说明：要详细）（1）QPSK 调制程序close all% x1是类似[1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反转。

%由于仿真中载波的频率是f=1Hz，所以1s的间隔内有一个完整周期的正弦波。

t=[-1:0.01:7-0.01]; % t共800个数据，-1~7st1=[0:0.01:8-0.01]; %t1也是800个数据点，0 ~8stt=length(t); % tt=800x1=ones(1,800);for i=1:ttif (t(i)>=-1 & t(i)<=1) | (t(i)>=5& t(i)<=7);x1(i)=1;else x1(i)=-1;endendt2 = 0:0.01:7-0.01; %t2是700个数据点，是QPSK_rc绘图的下标t3 = -1:0.01:7.1-0.01; %t3有810个数据点，是i_rc的时间变量t4 = 0:0.01:8.1-0.01; %t4有810个数据点，是q_rc的时间变量tt1=length(t1);x2=ones(1,800); %x2是类似于[1 1 -1 -1 1 1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反转for i=1:tt1if (t1(i)>=0 & t1(i)<=2) | (t1(i)>=4& t1(i)<=8);x2(i)=1;else x2(i)=-1;endendf=0:0.1:1;xrc=0.5+0.5*cos(pi*f); %xrc是一个低通特性的传输函数y1=conv(x1,xrc)/5.5; %y1和x1 实际上没什么区别，仅仅是上升沿、下降沿有点过渡带y2=conv(x2,xrc)/5.5; % y2和x2 实际上没什么区别，仅仅是上升沿、下降沿有点过渡带n0=randn(size(t2));f1=1;i=x1.*cos(2*pi*f1*t); % x1就是I dataq=x2.*sin(2*pi*f1*t1); %x2就是Q dataI=i(101:800);Q=q(1:700);QPSK=sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q;QPSK_n=(sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q)+n0;n1=randn(size(t2));i_rc=y1.*cos(2*pi*f1*t3); % y1就是I data，i_rc可能是贴近实际的波形,i则是理想波形q_rc=y2.*sin(2*pi*f1*t4); %y2就是Q data，q_rc可能是贴近实际的波形,q则是理想波形I_rc=i_rc(101:800);Q_rc=q_rc(1:700);QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc);QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1;subplot(3,1,1);plot(t3,i_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('a序列');subplot(3,1,2);plot(t4,q_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('b序列');subplot(3,1,3);plot(t2,QPSK_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('合成序列');（2）QPSK解调程序clear allclose allbit_in = randint(1e3, 1, [0 1]);bit_I = bit_in(1:2:1e3); %bit_I为”奇数序列”，奇数序列是同相分量，以cos为载波bit_Q = bit_in(2:2:1e3); %bit_Q是bit_in的所有偶数下标组成的”偶数序列”，以sin为载波data_I = -2*bit_I+1; % 将bit_I中的1变成-1，0变成1; 注意data_I是500点data_Q = -2*bit_Q+1; %将bit_Q中的1变成-1，0变成1data_I1=repmat(data_I',20,1); %将500行的列向量data_I的共轭转置data_I’复制为20*500的矩阵，20行数据是相同的。

qpsk实验报告QPSK实验报告摘要：本实验旨在通过对QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制技术的研究和实验，探讨其在数字通信领域的应用。

实验过程中，我们首先对QPSK调制技木进行了理论分析，然后搭建了相应的实验平台，进行了信号调制和解调的实验。

最后，通过对实验数据的分析和比对，得出了一些结论和体会。

一、实验目的1. 了解QPSK调制技术的原理和特点；2. 掌握QPSK调制和解调的基本方法；3. 通过实验验证QPSK调制技术的有效性和可靠性。

二、实验原理QPSK调制技术是一种常用的数字调制技术，它将数字信号分成实部和虚部，分别用两路正交的载波进行调制，从而实现了信号的传输。

QPSK调制技术具有带宽利用率高、抗噪声干扰能力强等优点，因此在数字通信领域得到了广泛的应用。

三、实验步骤1. 搭建QPSK调制实验平台，包括信号发生器、正交调制器、载波发生器等设备；2. 设计并生成需要传输的数字信号；3. 进行QPSK调制，将数字信号转换成QPSK信号；4. 传输QPSK信号，并进行解调；5. 对解调后的信号进行分析和比对。

四、实验结果与分析经过实验，我们成功地实现了QPSK调制和解调，并得到了相应的实验数据。

通过对实验数据的分析和比对，我们发现QPSK调制技术在传输效率和抗干扰能力方面表现出色，验证了其在数字通信领域的有效性和可靠性。

五、结论与展望本实验通过对QPSK调制技术的研究和实验，使我们更加深入地了解了数字调制技术在通信领域的应用。

同时，也为我们今后在数字通信领域的研究和实践提供了一定的指导和借鉴。

希望通过不断地学习和实践，能够更好地掌握和应用数字调制技术，为通信技术的发展做出更大的贡献。

实验九Q P S K/O Q P S K调制与解调实验一、实验目的1、了解用CPLD进行电路设计的基本方法。

2、掌握QPSK调制与解调的原理。

3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。

二、实验内容1、观察QPSK调制的各种波形。

2、观察QPSK解调的各种波形。

三、实验器材1、信号源模块一块2、⑤号模块一块3、20M双踪示波器一台4、连接线若干四、实验原理（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12-1（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12-1（b）中虚线矢量。

将两路输出叠加，即得如图12-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。

（a）（b）图12-1 QPSK调制2、QPSK解调图12-2 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12-2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。

（二）OQPSK调制解调原理OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。

若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。

通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。

实验一四相移相键控（QPSK）调制及解调实验实验一四相移相键控（QPSK ）调制及解调实验一、实验目的1. 了解QPSK 调制解调原理及特性。

2. 了解载波在QPSK 相干及非相干时的解调特性。

二、实验内容1. 观察I 、Q 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。

2. 观察IQ 调制解调过程中各信号变化。

3. 观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。

三、基本原理1. QPSK 调制原理QPSK 利用载波的四种不同相位来表征数字信息。

由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。

我们把组成双比特码元的前一信息比特用a 代表，后一信息比特用b 代表。

双比特码元中两个信息比特ab 通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1-1所示，矢量关系如图1-1所示。

表1-1 双比特码元与载波相位关系双比特码元载波相位a B A 方式 B 方式 0 1 1 00 0 1 1225° 315° 45° 135°0° 90° 180° 270°(1,1)(0,1)(0,0)(1,0)45°(1,0)(1,1)(0,1)(0,0)0°参考相位参考相位(a)(b)图1-1 QPSK 信号的矢量图下面以A 方式的QPSK 为例说明QPSK 信号相位的合成方法。

串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行序列，然后通过基带成形得到的双极性序列（从D/A 转换器输出，幅度为±2/2）。

设两个双极性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1-2中虚线矢量，将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号，其相位编码关系如表1-2所示。

实验三 π/4DQPSK 调制解调实验一、实验目的1、掌握π/4-DQPSK 调制解调原理。

2、理解π/4-DQPSK 的优缺点。

二、实验内容1、观察π/4-DQPSK 调制过程各信号波形。

2、观察π/4-DQPSK 解调过程各信号波形。

三、实验仪器1、移动通信实验原理实验箱 一台2、20M 双踪示波器一台四、实验原理1、π/4-DQPSK 调制原理π/4-DQPSK 是对QPSK 信号特性的进行改进的一种调制方式。

改进之一是将QPSK 的最大相位跳变±π，降为±3π/4，从而改善了π/4-DQPSK 的频谱特性，改进之二是解调方式，QPSK 只能用于相干解调，而π/4-DQPSK 既可以用相干解调也可以采用非相干解调。

π/4-DQPSK 已用于美国的IS-136数字蜂窝系统，日本的（个人）数字蜂窝系统（PDC ）和美国的个人接入通信系统（PACS ）。

设π/4－DQPSK 信号为：()）（k c k t t S ϕω+=cos 式中，k ϕ为kTs t Ts k ≤≤-)1(之间的附加相位。

上式可展开成：()k c k c k t t t S ϕωϕωsin sin cos cos -=当前码元的附加相位k ϕ是前一码元附加相位1-k ϕ与当前码元相位跳变量k ϕ∆之和， 即：k k k ϕϕϕ∆+=-1k k k k k k k k U ϕϕϕϕϕϕϕ∆-∆=∆+==---sin sin cos cos )cos(cos 111 k k k k k k k k V ϕϕϕϕϕϕϕ∆+∆=∆+==---sin cos cos sin )sin(sin 111其中，1111sin ,cos ----==k k k k V U ϕϕ，上面两式可改写为：k k k k k V U U ϕϕ∆-∆=--sin cos 11k k k k k U V V ϕϕ∆+∆=--sin cos 11这是π/4-DQPSK 的一个基本关系式。

实验一QPSK 调制实验一、实验目的1、掌握QPSK 的调制解调原理。

2、掌握QPSK 的软件仿真方法。

3、掌握QPSK 的硬件设计方法。

二、预习要求1、掌握QPSK 的编解码原理和方法。

2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。

3、熟悉DSP 和FPGA 的开发方法。

三、实验原理1、QPSK 调制的工作原理多相相移键控（MPSK ），特别是四相相移键控（QPSK ）是目前移动通信、微波通信和卫星通信中最常用的载波传输方式。

四相相移键控（QPSK ）信号的正弦载波有4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，其信号表达式为：)cos()(i c i t A t S θω+= i ＝1，2，3，4 0≤t ≤TsTs 为四进制符号间隔，{i θ:i=1,2,3,4}为正弦波载波的相位，有四种可能状态。

如以下矢量图所示：如图为QPSK 的相位图，QPSK 的相位为（－3π/4，－π/4，π/4，3π/4）。

对于QPSK ：)sin cos cos (sin )sin()(i c i c i c i t t A t A t S θωθωθω+=+= 0≤t ≤Ts由于21cos ±=i θ 21s i n ±=i θ所以：)cos )(sin )((2)(t t Q t t I A t S c c i ωω+=21cos )(±==i t I θ21s i n )(±==i t Q θQPSK 正交调制器方框图如图所示：I图QPSK 正交调制器方框图在kTs ≤t ≤(k+1) Ts(Ts=2Tb)的区间，QPSK 产生器的输出为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=-+-=--+=+++=+=----11),43cos(11),4cos(11),43cos(11),4cos()(1111n n c n n c n n c n n c a a t A a a t A a a t A a a t A t s πωπωπωπω2、QPSK 的相干解调的基本工作原理 QPSK 的相干解调方框图如图所示：图QPSK 的相干解调方框图当调制信号为I ＝1，Q ＝1时，由调制原理，调制输出信号为t t t S c c i ωωcos sin )(+=，在没有噪声和延时的理想状态时，解调器的输入t t t S t r c c i ωωcos sin )()(+==，则I 检测器的输出为：t t t t t t r c c c c c ωωωωωsin cos sin sin sin )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21+-=+-=则Q 检测器的输出为：t t t t t t r c c c c c ωωωωωcos cos cos sin cos )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21++=++=用截止频率小于2c ω的低通滤波器对I 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1；对Q 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1。

《高速DP-QPSK相干光通信系统的研究》篇一一、引言随着信息技术的飞速发展，人们对高速、大容量的光通信系统的需求日益增长。

数字相干光通信技术以其高效率、高带宽利用率和抗干扰能力强等优势，在通信领域得到了广泛的应用。

其中，DP-QPSK（双偏振正交相移键控）技术以其出色的性能和灵活性，在高速光通信系统中扮演着重要角色。

本文将围绕高速DP-QPSK相干光通信系统展开研究，深入探讨其原理、性能及优势。

二、DP-QPSK相干光通信系统原理DP-QPSK相干光通信系统是一种基于偏振复用和相移键控技术的光通信系统。

该系统通过将两个相互正交的偏振态上的信号进行调制，实现了信号容量的倍增。

同时，通过相移键控技术，将信息编码为四个不同的相移状态，从而提高了系统的传输效率。

在DP-QPSK系统中，发射端将电信号转换为光信号，然后通过光纤传输到接收端。

接收端采用相干检测技术，通过本振光源与接收到的光信号进行混频，提取出携带信息的偏振态和相位信息，从而实现信号的解调和解码。

三、系统性能及优势分析1. 高传输速率：DP-QPSK技术具有较高的频谱效率，能够实现高速数据传输。

在光纤传输中，DP-QPSK系统可以支持高达数十Gbps的传输速率，满足了大容量、高速率的光通信需求。

2. 抗干扰能力强：相干检测技术能够提取出光信号的偏振态和相位信息，具有较高的信噪比和抗干扰能力。

在光纤传输过程中，DP-QPSK系统能够有效地抵抗光纤非线性和色散等干扰因素，保证信号的传输质量。

3. 灵活性高：DP-QPSK系统支持灵活的调制格式和编码方式，可以根据实际需求进行配置和调整。

同时，该系统还支持多种网络拓扑结构，便于组建灵活的光网络。

4. 容量大：通过偏振复用技术，DP-QPSK系统能够实现在单模光纤中传输多路信号，大幅提高了光纤的传输容量。

四、实验研究与结果分析为了验证DP-QPSK相干光通信系统的性能，我们进行了实验研究。

实验中，我们搭建了DP-QPSK相干光通信系统实验平台，采用高速调制器和相干检测器等关键器件，实现了高速、大容量的光信号传输。

实验一 QPSK 调制解调实验一、实验目的1. 了解QPSK 调制和解调的基本原理； 2．熟悉软件完成QPSK 的过程。

二、实验内容1．熟悉QPSK 调制和解调过程； 2．通过示波器测试QPSK 各点的波形；3*.设计一个通过DSP 程序完成QPSK 的程序，加强对QPSK 的理解。

三、实验原理BPSK 是用两种相位(0, π)来表示两种信息，而四相移相键控（QPSK ）是利用载波的四个不同相位来表征数字信息，每一个载波相位代表两个比特的信息。

因此对于输入的二进制数字序列应该先进行分组。

将每两个比特编为一组，采用相应的相位来表示。

当初始相位取0时，四种不同的相位为：0,π/2,π,3π/2 分别表示数字信息：11、01、00、10；当初始相位为4/π时，四种不同的相位为：4/π、4/3π、4/5π、4/7π分别表示11、01、00、10。

这两种QPSK 信号可以通过图4-9-1的矢量图来表征。

(a) 初始相位为0(b) 初始相位为л/4图4-9-1 QPSK 信号的矢量图表示QPSK 信号可以表示为：t T Q t t I t e ωωsin )(cos )()(0-=，其中I (t )称为同相分量，Q (t )称为正交分量。

根据上式可以得到QPSK 正交调制器的方框图，如图4-9-2所示。

图4-9-2 QPSK 系统调制器原理框图从图4-9-2可以看出，QPSK 调制器可以看作为两个BPSK 调制器构成，输入的二进制信息序列经过串并转换，分成两路速率减半的序列I (t )和Q (t )，然后对t ωcos 和t ωsin 进行调制，相加后即可得到QPSK 信号。

经过串并变换之后的两个支路，一路为单数码元，另一路是偶数码元，这两个支路为正交，一个称为同相支路，即I 支路，另一个称为正交支路，即Q 支路。

QPSK 信号可以采用两个正交的载波信号实现相干解调。

通过载波恢复电路，产生相干载波，分别将同相载波和正交载波提供给同相支路和正交支路的相关器，经过积分、判决和并串转换，即可恢复原来的二进制信息。

QPSK调制解调实验报告一、实验目的1．把握QPSK调制解调原理。

2．明白得QPSK的优缺点。

二、实验内容1．观看QPSK调制进程各信号波形。

2．观看QPSK解调进程各信号波形。

三、预备知识1．QPSK调制解调的大体原理。

2. QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明。

四、实验器材1. 移动通信原理实验箱。

2．20M数字双踪示波器。

五、实验原理1.QPSK调制原理QPSK又叫四相绝对相移调制，QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。

由于每一种载波相位代表两个比特信息，故每一个四进制码元又被称为双比特吗元。

咱们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。

双比特码元中两个信息比特ab一般是依照格雷码排列的，它与载波相位的关系如表3-1所示，矢量关系如图3-1所示。

图（a）表示A方式的QPSK信号矢量图，图（b）表示B方式的QPSK信号矢量图。

用调相发产生QPSK调制原理框图如下图：解调原理由于QPSK能够看做诗两个正交2PSK信号的合成，故它能够采纳与2PSK信号类似的解调方式进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器组成，其原理框图如下图：六．实验步骤方式的QPSK调制实验（1）将“调制类型选择”拨码开关拨为00010000、0001，那么调制类型选择为A方式的QPSK 调制。

（2）别离观看并说明NRZ码经串并转换取得的‘DI’、‘DQ’两路的一个周期的数据波形。

CH1:NRZ CH2:DI CH1:NRZ CH2:DQ（3）双踪观看并分析说明‘DI’与‘I路成型’信号波形；‘DQ’与‘Q路成型’信号波形；CH1:DI CH2:I路成形 CH1:DQ CH2:Q路成形（4）双踪观看并分析说明‘I路成形’信号波形与‘I路调制’同相调制信号波形；‘Q路成形’信号与‘Q路调制’正交调制信号波形。

CH1: I路成形 CH2: I路调制CH1: Q路成形 CH2: Q路调制（5）用示波器观看并说明‘I路成形’信号与‘Q路成形信号的X-Y波形。

qpsk实验报告QPSK实验报告引言：QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种数字调制技术，常用于无线通信领域。

本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解QPSK调制技术的原理和特点。

一、实验背景QPSK是一种相位调制技术，通过改变信号的相位来传输数字信息。

相比于其他调制技术，QPSK在给定带宽下能够传输更多的数据，因此在无线通信中得到广泛应用。

本实验将通过搭建实验平台，探究QPSK调制的工作原理和性能。

二、实验目的1. 了解QPSK调制的基本原理；2. 理解QPSK调制的信号特点和性能指标；3. 通过实验验证QPSK调制的正确性和可靠性。

三、实验步骤1. 搭建实验平台：使用信号发生器产生基带信号，经过滤波器后输入到QPSK调制器中；2. 设置调制参数：选择适当的载波频率和调制深度，调整信号发生器和滤波器的参数；3. 观察输出信号：通过示波器观察QPSK调制后的信号波形，并记录下来；4. 解调和恢复信号：将调制后的信号输入到解调器中进行解调，恢复原始信号；5. 分析实验结果：比较解调后的信号与原始信号的相似性，验证QPSK调制的正确性；6. 测量误码率：通过比较接收到的数据与发送的数据，计算误码率，评估QPSK调制的可靠性。

四、实验结果与分析通过观察示波器上的波形，可以清晰地看到QPSK调制后的信号具有四个相位状态。

解调后的信号与原始信号进行比较，发现它们基本一致，证明了QPSK调制的正确性。

在测量误码率时，我们发送了大量的数据，并与接收到的数据进行比较。

经过统计和计算，得到一个较低的误码率，说明QPSK调制在传输过程中具备较高的可靠性。

五、实验总结本实验通过搭建实验平台，深入了解了QPSK调制技术的原理和特点。

通过观察波形、比较信号和测量误码率等步骤，验证了QPSK调制的正确性和可靠性。

QPSK调制技术在无线通信领域具有重要的应用价值。

它能够在有限的带宽下传输更多的数据，提高通信效率。

实验一QPSK 调制实验一、实验目的1、掌握QPSK 的调制解调原理。

2、掌握QPSK 的软件仿真方法。

3、掌握QPSK 的硬件设计方法。

二、预习要求1、掌握QPSK 的编解码原理和方法。

2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。

3、熟悉DSP 和FPGA 的开发方法。

三、实验原理1、QPSK 调制的工作原理多相相移键控（MPSK ），特别是四相相移键控（QPSK ）是目前移动通信、微波通信和卫星通信中最常用的载波传输方式。

四相相移键控（QPSK ）信号的正弦载波有4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，其信号表达式为：)cos()(i c i t A t S θω+= i ＝1，2，3，4 0≤t ≤TsTs 为四进制符号间隔，{i θ:i=1,2,3,4}为正弦波载波的相位，有四种可能状态。

如以下矢量图所示：如图为QPSK 的相位图，QPSK 的相位为（－3π/4，－π/4，π/4，3π/4）。

对于QPSK ：)sin cos cos (sin )sin()(i c i c i c i t t A t A t S θωθωθω+=+= 0≤t ≤Ts由于21cos ±=i θ 21sin ±=i θ所以：)cos )(sin )((2)(t t Q t t I A t S c c i ωω+=21cos )(±==i t I θ21sin )(±==i t Q θQPSK 正交调制器方框图如图所示：I图QPSK 正交调制器方框图在kTs ≤t ≤(k+1) Ts(Ts=2Tb)的区间，QPSK 产生器的输出为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=-+-=--+=+++=+=----11),43c os(11),4c os(11),43c os(11),4c os()(1111n n c n n c n n c n n c a a t A a a t A a a t A a a t A t s πωπωπωπω2、QPSK 的相干解调的基本工作原理 QPSK 的相干解调方框图如图所示：图QPSK 的相干解调方框图当调制信号为I ＝1，Q ＝1时，由调制原理，调制输出信号为tt t S c c i ωωcos sin )(+=，在没有噪声和延时的理想状态时，解调器的输入tt t S t r c c i ωωcos sin )()(+==，则I 检测器的输出为：tt t t t t r c c c c c ωωωωωsin cos sin sin sin )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21+-=+-=则Q 检测器的输出为：tt t t t t r c c c c c ωωωωωcos cos cos sin cos )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21++=++=用截止频率小于2c ω的低通滤波器对I 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1；对Q 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1。

实验四QPSK与DQPSK调制实验一、实验目的在2PSK，2DPSK的学习基础上，掌握QPSK，以及以其为基础的DQPSK，OQPSK， /4—DQPSK等若干种相关的重要调制方式的原理，从而对多进制调相有一定了解。

二、实验设备1、“移动通信技术应用综合实训系统” 实验仪一台。

2、50MHz示波器一台。

3、实验模块：信源模块，QPSK-调制模块。

三、实验原理一）基本理论(A)四相绝对移相键控（QPSK）的调制四相绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表征数字信息。

由于每一种载波相位代表两个比特信息，故每个四进制码元又被称为双比特码元。

我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。

双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码（即反射码）排列的，它与载波相位的关系如表所列。

表4-1 双比特码元与载波相位的关系由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成，故两者的功率谱密度分布规律相同。

下面我们来讨论QPSK 信号的产生与解调。

QPSK 信号的产生方法与2PSK 信号一样，也可以分为调相法和相位选择法。

(1) 调相法用调相法产生QPSK 信号的组成方框图如下所示。

图4-1 QPSK 信号的组成方框图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。

并设经过串并变换后上支路为a,下支路为b 。

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。

a(1)(1,0)b(0)(0,0)a(0)b(1)(0,1)(1,1)表4-2 QPSK 信号相位编码逻辑关系(2)相位选择法用相位选择法产生QPSK信号的组成方框图如下所示。

图4-2 相位选择法产生QPSK信号方框图(B)四相相对移相键控（DQPSK）的调制所谓四相相对移相键控也是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。

若以前一码元相位作为参考，并令△φ为本码元与前一码元的初相差。

实验九、QPSK 、QDPSK 调制与解调一、 实验目的1、 掌握QPSK 调制与解调的基本原理及实现方法。

2、 掌握QDPSK 调制与解调的基本原理及实现方法。

3、 分析QPSK 、QDPSK 系统的有效性和可靠性。

二、 实验原理为提高通信的有效性， 最常用的办法的是采用多进制的数字调制。

MPSK 和MDPSK 就是多进制的数字相移键控即多相制信号， 前者称为多进制绝对相移键控， 后者称为多进制相对（差分）相移键控，它们都用M 个相位不同的载波来表示 M 个不同的符号。

一般来说，有M 2n ，因此，一个符号可以代表n bit 的二进制码元。

1、QPSK 信号分析QPSK （Quadrature Phase Shift Keying ，正交相移键控）又叫四相绝对相移键控 （4PSK ），它利用载波的四种不同相位来表征数字信息。

由于每一种载波相位代表2bit 信息，故每个四进制符号又被称为双比特码元。

把组成双比特码元的前一信息比特记为 a 码，后一信息比 特记为b 码，为使接收端误码率最小化，双比特码元（ a ，b ）通常按格雷码（Gray code ） 方式排列，即任意两个相邻的双比特码元之间只有一个比特发生变化 。

图9.1给出了双比特与载波相位的对应关系，其中图（ a ）表示A 方式，图（b ）表示B 方式。

(an表9.1双比特码元与载波相位之间的对应关系双比特码元载波相位 nabA 方式B 方式 0 0 90° 235° 0 1 0° 135° 11270°45 °码元（a ， b ） ―► <0,0)图9.1 QPSK 信号相位矢量图（a ） A 方式（/2系统） （b ）B 方式（/4系统）根据相位矢量图，得到 双比特码元与载波相位之间的对应关系，如表 A 方式的QPSK 信号可表示为ns(t) cos( c t n ) COS ( c t — )，n 0,1,2,3 2B 方式的QPSK 信号可表示为2n 1 s(t) cos( c t n ) cos( c t)， n 0,1,2,34由于QPSK 信号普遍采用正交调制（又称 IQ 调制）法产生，故 QPSK 信号统一表示为s(t) cos( c t n ) I cos c t Q sin c t这样，将a 码送入I 路，b 码送入Q 路，然后将I 路信号与载波cos c t 相乘，Q 路信号与正 交载波sin c t相乘，之后通过加法器相加，即可得到QPSK 信号。

QPSK调制解调试验报告0QPSK调制解调实验报告一、实验目的1.掌握0QPSK调制解调原理。

2.理解0QPSK的优缺点。

二、实验内容1.观察0QPSK调制过程各信号波形。

2.观察0QPSKB调过程各信号波形。

三、预备知识1..0QPSK调制解调的基本原理。

2.0QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明。

四、实验器材1,移动通信原理实验箱。

3字双踪示波器。

五、实验原理0QPSK调制解调原理0QPSK又叫四相相移键控，它通QPSK的不同之处是在正交支路引入了一个码元（TS）的延时，这使得两个支路的数据错开了一个码元时间，不会同时发生变化，而不像QPSK那样产生土兀的相位跳变，而仅能产生土兀/2的相位跳变，如图41星座图和相位转移图中看出对1QPSK兀相位的跳变消除了，所以1QPSK信号的带限不会导致信号包络经过零点。

0QPSK包络的变化小多了，因此对1QPSK的硬限幅或非线性放大不会再产生严重的频带扩展，0QPSK即使在非线性放大后仍能保持其带限的性质。

0QPSK 的调制方法和QPSK一样。

图41+100信道六、实验步骤1.A方式的0QPS颁制实验(1)将“调制类型选择”拨码开关拨为000XXXX1000、0001,则调制类型选择为A方式的0QPSK调制。

(2)分别观察并说明NRZ码经串并转换得到的D、DQ两路的一个周期的数据波形。

CH1:NRZCH2:DCH1:NRZCH2:DQ(3)双踪观察并分析说明D与路成形信号波形；DQ与Q路成形信号波形;CH1:DCH2:路成形CH1:DQCH2:Q路成形(4)双踪观察并分析说明路成形信号波形与路调制同相调制信号波形；Q路成形信号与Q路调制正交调制信号波形。

CH1:路成形CH2:路调制(5)用示波器观察并说明路成形信号与图进行比较说明。

CH1:Q路成形CH2:Q路调制Q路成形t号的_Y波形，分析并说明与A方式的星座图有什么不同。

3.A方式的0QPSKB调实验(1)将“调制类型选择”拨码开关拨为000XXXX1000、0100,“解调类型选择”拨码开关拨为000XXXX1000、0100,则解调类型选择为A方式的0QPSK解调。

QPSK调制解调实验姓名：学号专业：通信工程指导教师：杨俊东1.实验波形图分析（1）调制输入与输出（2）调制输入与输出（3）NRZ-I和NRZ-Q星座图（4）NRZ-I和NRZ-Q时域图（1）图（1）中，基带信号（上），调制输出信号（下）。

由波形图可以看出当相邻的码元之间发生跳变时，经调制后的相位发生改变。

此外，由于QPSK采用的是格雷码，因此当噪声和其他干扰产生相位误差时，最大可能是发生相邻相位的错误，且仅有一个比特的误码。

（2）从图（2）更能清晰看出相位的跳变。

（3）图（3）是NRZ-I和NRZ-Q的星座图，可以看出是QPSK是四相相移键控，也常被称为正交相移键控QPSK，其每个码元含有2b的信息。

（4）图（4）是NRZ-I和NRZ-Q的时域图，可以看出来I路和Q路是同相正交关系。

2. 思考题（1）QPSK调制解调实验，注意原理框图，对比2PSK。

实验中PN15是32KHz时钟产生的NRZ，经过串并变换以后是多少频率？经过的是什么调制，占用的带宽又是多大？解调时载波同步、位同步怎么实现？答：2DPSK相干解调原理与2PSK相干解调原理相似，区别在于在抽样判决后加有码反变换器，使恢复成相对码，再通过码反变换器换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决载波相位模糊问题。

PN15是32KHz时钟产生的NRZ，经过串并变换以后频率变为16kHz；由于QPSK可以看成是两个2PSK信号的叠加，所以采用相干解调方法，即用两路正交的相干载波就易分离出这两路信号。

串并变换之后的波形，仍然是基带信号。

而脉冲宽度τ变为了原来的2倍，频率利用率增加一倍。

解调时载波同步、位同步由锁相模块实现（2）参观的思考问题：1）卫星发射台的选址有何要求？答：①人烟稀少，有建立禁区的可能；②海拔高，纬度低，地质结构稳定；③良好的气象条件，晴天多，风速小，湿度低；（最关键直接的影响因素）④良好的水质；⑤交通便利；⑥科学技术状况；2）在观看一些少数名族的电视频道时，由于语言不通，不能正常的观看，能不能通不过不同的传输方式（比如普通话采用无线传输，方言采用有线传输）便于大众观看该套节目？答：可以对信号进行不同的载波调制，然后送入同一信道同时传输，并保证各载频的信道间隔不够大，使其频谱分开不发生混叠。