QPSK通信系统性能仿真
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引言 (2)1 BPSK QPSK 8PSK 16QAM 调制方式的性能仿真和频率利用率的对比分析 (2)1.1 BPSK QPSK 8PSK 的性能仿真 (2)1.2 16QAM 的性能仿真 (6)2 四种调制方式各自的使用场景 (9)3 能量利用率 (10)3.2 QPSK的能量效率 (10)3.3 8PSK的能量效率 (10)3.4 16QAM的能量效率 (11)结论 (11)参考文献 (11)引言随着信息事业的迅猛发展,对数字信号调制性能上的要求越来越高本文对BPSK QPSK 8PSK 16QAM等调制方式的性能进行仿真及频率利用率的对比及分析,主要对QPSK和16QAM的相关性能进行了阐述。
并对上述四种调制方式各自的使用场景进行总结。
同时分析以上四种方式的能量效率,即每比特能量消耗的对比分析。
1 BPSK QPSK 8PSK 16QAM 调制方式的性能仿真和频率利用率的对比分析1.1 BPSK QPSK 8PSK 的性能仿真BPS K调制方式:所谓BPSK就是根据数字基带信号的两个电平,使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。
在恒参信道条件下,相移键控(BPSK) 与幅移键控( AS K) 和频移键控( F S K) 相比,具有较高的抗噪声干扰性能,且能有效地利用所给定的信道频带,即使在有多径衰落的信道中也有较好的结果,所以BPSK是一种较好的调制方式。
四相相移键控( Q P S K ) 是一种性能优良,应用十分广泛的数字调制方式,它的频带利用率高,是二相相移键控( B P S K) 的2倍。
且Q P S K调制技术的抗干扰性能强,采用相干检测时其误码率性能与B P S K相同。
8PSK,即8 Phase Shift Keying,也就是八相相移键控的意思。
QPSK调制方式中,每个相位包含了2位二进制信息,而8PSK调制方式中,每个相位包含了3位二进制信息,因而编码效率提高了50%,但同时,8PSK的抗扰性比QPSK要低很多。
QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真讲解QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)是一种调制方式,常用于数字通信中的短波通信和卫星通信等场景。
在QPSK通信系统中,将每个二进制位编码为相位不同的信号,通常使用正交载波来实现。
为了分析和评估QPSK通信系统的性能,可以使用MATLAB进行仿真。
下面将具体讲解如何进行QPSK通信系统性能分析和MATLAB仿真。
首先,我们需要定义一些基本参数。
QPSK调制是基于二进制编码的,因此将要发送的数据转换为二进制比特流。
可以使用MATLAB中的函数来生成二进制比特流,如`randi([0,1],1,N)`,其中N是比特流的长度。
在这里,可以自行选择比特流的长度。
接下来,需要将二进制比特流分组为2比特一组,以便编码为相位信息。
可以使用MATLAB中的函数来进行分组,如`reshape(bit_stream,2,length(bit_stream)/2)'`,其中bit_stream是二进制比特流。
这里的重点是要确保二进制比特流的长度为2的倍数。
然后,将每组2比特编码为相位信息。
QPSK调制使用4个相位点来表示4种可能的组合,通常用0、π/2、π和3π/2来表示这些相位点。
可以使用MATLAB中的函数生成这些相位信息,如`phase_data =[0,pi/2,pi,3*pi/2]`。
接下来,通过幅度和相位信息生成QPSK信号。
可以使用MATLAB中的函数来生成QPSK信号,如`qpsk_signal = cos(2*pi*f*t+phase)`,其中f是载波频率,t是时间,phase是相位信息。
然后,添加噪声到QPSK信号中以模拟实际通信环境。
可以使用MATLAB中的函数来添加噪声,如`noisy_signal =awgn(qpsk_signal,SNR)`,其中SNR是信噪比。
最后,解调接收到的信号以恢复原始数据。
可以使用MATLAB中的函数来解调信号,如`received_bits = reshape(received_signal,[],2) > 0`。
QPSK的系统仿真作者:白根炜(陕西理工学院物电学院通信工程1104班,陕西汉中,723000)指导老师:井敏英[摘要]在数字信号的调制方式中4PSK是目前最常用的一种数字信号调制方式,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。
调制技术是通信领域里非常重要的环节,一种好的调制技术不仅可以节约频谱资源而且可以提供良好的通信性能。
[关键词]4PSK; MATLAB ;调制QPSK system simulationAuth or:Bai GenWei(Garde11 class4 Major communication engineering,School of Physics and Telecommunication Engineering,Shaanxi University of Telechnology,shaanxi hanzhong 723000)Tutor:Jing Mingying[Abstract]4PSK modulation in the digital signal is the most common kind of digital signal modulation mode, it has high spectrum efficiency,Strong anti-interference, realized in the circuit is relatively simple. Modulation technology is a very important role in the field of communication, a kind of modulation technology can not only save the spectrum resources with good communication and can provide good performance.[Keywords] QPSK ,A TLAB, modulation目录引言 (1)1.QPSK通信系统的性能指标 (2)1.1 有效性指标 (2)1.2可靠性指标 (2)2. 基带信号处理 (3)3 调制/解调 (3)3.1. QPSK调制 (3)3.2 QPSK解调原理 (5)4.QPSK通信系统的仿真图和结果分析 (6)致谢 (8)参考文献 (9)引言QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称,意为正交相移键控,是一种数字调制方式。
QPSK调制解调技术的设计与仿真QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)调制解调技术是一种常用于数字通信系统中的调制解调方法,它可以实现高效的数据传输。
本文将简要介绍QPSK调制解调技术的设计原理,并通过仿真实例展示其性能。
1.将输入数据序列划分成两个并行的数据流,分别为I分量和Q分量。
2.对于I分量和Q分量,进行二进制相位调制,将每个比特映射到一个相位点上。
3.将I分量和Q分量进行合并,得到复数信号。
4.对复数信号进行带通滤波,抑制带外噪声。
5.将带通滤波后的信号进行模拟调制,得到QPSK信号。
QPSK解调原理:QPSK解调是将接收到的QPSK信号解调为二进制比特流的过程。
具体过程如下:1.将接收到的QPSK信号分为实部和虚部,并进行带通滤波,抑制带外噪声。
2.对实部和虚部信号进行比较,得到原始的二进制数据流。
QPSK的仿真实例:我们将通过MATLAB软件进行QPSK调制解调的仿真。
假设我们有一个长度为N的二进制数据序列,首先,我们将数据序列拆分为两个并行的数据流,即I分量和Q分量。
然后,对这两个数据流进行二进制相位调制,将每个比特映射到一个相位点上。
在这里,我们可以使用带限相移键控(BLMSK)调制来实现QPSK调制。
接下来,将I分量和Q分量合并为复数信号。
然后,对复数信号进行带通滤波,并进行模拟调制,得到QPSK信号。
仿真步骤如下:1.定义二进制数据序列,生成随机的0和1的序列。
2.将二进制数据序列拆分为两个并行的数据流,即I分量和Q分量。
3.对I分量和Q分量进行二进制相位调制,将比特映射到相位点上。
4.合并I分量和Q分量为复数信号。
5.对复数信号进行带通滤波,抑制带外噪声。
6.进行模拟调制,得到QPSK信号。
7.添加高斯噪声,并进行解调。
8.对解调后的信号进行比较,得到原始的二进制数据流。
9.比较原始的二进制数据序列和解调后的数据序列,计算误码率。
通过以上仿真步骤,我们可以得到QPSK调制解调的性能指标,如误码率等。
基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计重要QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 是一种常用的数字调制技术,广泛应用于无线通信系统中。
在QPSK通信系统中,数字信号通过将两个正交调制的载波相位进行相应的转换来进行传输。
MATLAB作为一种强大的科学编程语言和工具包,可以用来进行QPSK通信系统的仿真设计。
本文将介绍基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计的重要性,并详细解释如何进行设计。
首先,基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计可以帮助我们更好地理解和研究QPSK调制技术。
通过仿真设计,我们可以模拟整个通信系统,包括信号生成、调制、传输、接收和解调等各个环节。
通过控制各个参数,我们可以分析不同参数对系统性能的影响,如调制误差、信噪比、误码率等。
这有助于我们深入理解QPSK调制技术的原理和特性,并为系统性能的优化提供依据。
其次,基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计可以用来评估系统的性能。
在通信系统中,误码率是一个重要的性能指标,用来评估系统的抗干扰能力。
通过仿真设计,我们可以计算得到不同信噪比下的误码率曲线,从而评估系统的性能。
同时,还可以通过仿真设计研究并优化接收机的设计,如信道均衡、时钟恢复等,以提高系统的性能。
再次,基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计可以用来进行系统参数的选择和优化。
在设计通信系统时,很多参数需要进行选择和优化,如载波频率、采样率、均衡器参数等等。
通过仿真设计,我们可以对这些参数进行优化,并选择最佳的参数组合。
这有助于提高系统的性能和效率,实现更好的通信质量和可靠性。
最后,基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计可以用来进行系统的性能对比和验证。
我们可以采用不同的调制技术和设计方案进行仿真,比较系统的性能差异,从而选择最佳的方案。
同时,还可以将仿真结果与理论计算结果进行对比,验证仿真设计的准确性和有效性。
总之,基于MATLAB的QPSK通信系统仿真设计在研究、设计和优化通信系统中扮演着重要的角色。
QPSK 的系统仿真一、实验目的:1.了解QPSK 工作原理。
2.了解不同信道条件下对QPSK 信号带来的影响3.通过仿真实现QPSK ,并能通过数据及图形来分析不同信道条件下的系统性能。
4.学会使用matlab 仿真软件。
二、实验设计要求及内容:(一)基本原理及系统结构QPSK 与二进制PSK 一样,传输信号包含的信息都存在于相位中。
的别的载波相位取四个等间隔值之一,如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。
相应的,可将发射信号定义为(21)/4]ft i ππ+- 0≤t ≤T Si (t ) =0。
, 其他其中,i =1,2,2,4;E 为发射信号的每个符号的能量,T 为符号持续时间,载波频率f 等于nc/T ,nc 为固定整数。
每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。
例如,可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组:10,00,01,11。
下面介绍QPSK 信号的产生和检测。
如果a 为典型的QPSK 发射机框图。
输入的二进制数据序列首先被不归零(NRZ )电平编码转换器转换为极性形式,即负号1和0接着,该二进制波形被分接器分成两个分别由输入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形,这两个二进制波形分别用a1(t ),和a2(t )表示。
容易注意到,在任何一信号时间间隔内a1(t ),和a2(t )的幅度恰好分别等于Si1和 Si2,即由发送的二位组决定。
这两个二进制波形a1(t ),和a2(t )被用来调制一对正交载波或者说正交基本函数:φ1(t )o s (2)c f t π,φ2(t )=i n (2)c f t π。
这样就得到一对二进制PSK 信号。
φ1(t )和φ2(t )的正交性使这两个信号可以被独立地检测。
最后,将这两个二进制PSK 信号相加,从而得期望的QPSK 。
φ1(t )c f t πφ2(t )c f t π 图a如图b 所示,QPSK 接收机由一对共输入地相关器组成。
qpsk、bpsk的蒙特卡洛仿真是一种用于测试和验证通信系统性能的重要工具。
通过模拟大量的随机输入数据,并对系统进行多次仿真运算,可以对系统的性能进行全面评估,包括误码率、信噪比要求等。
在matlab中,我们可以通过编写相应的仿真代码来实现qpsk、bpsk 的蒙特卡洛仿真。
下面将分别介绍qpsk和bpsk的蒙特卡洛仿真matlab代码。
一、qpsk的蒙特卡洛仿真matlab代码1. 生成随机的qpsk调制信号我们需要生成一组随机的qpsk调制信号,可以使用randi函数生成随机整数序列,然后将其映射到qpsk符号点上。
2. 添加高斯白噪声在信号传输过程中,会受到各种干扰,其中最主要的干扰之一就是高斯白噪声。
我们可以使用randn函数生成高斯白噪声序列,然后与调制信号相加,模拟信号在传输过程中受到的噪声干扰。
3. 解调和判决接收端需要进行解调和判决操作,将接收到的信号重新映射到qpsk符号点上,并判断接收到的符号与发送的符号是否一致,从而判断是否发生误码。
4. 统计误码率通过多次仿真运算,记录错误判决的次数,从而可以计算出系统的误码率。
二、bpsk的蒙特卡洛仿真matlab代码1. 生成随机的bpsk调制信号与qpsk相似,我们需要先生成一组随机的bpsk调制信号,然后模拟信号传输过程中的噪声干扰。
2. 添加高斯白噪声同样使用randn函数生成高斯白噪声序列,与bpsk调制信号相加。
3. 解调和判决接收端对接收到的信号进行解调和判决,判断接收到的符号是否与发送的符号一致。
4. 统计误码率通过多次仿真运算,记录错误判决的次数,计算系统的误码率。
需要注意的是,在编写matlab代码时,要考虑到信号的长度、仿真次数、信噪比的范围等参数的选择,以及仿真结果的统计分析和可视化呈现。
qpsk、bpsk的蒙特卡洛仿真matlab代码可以通过以上步骤实现。
通过对系统性能进行全面评估,可以帮助工程师优化通信系统设计,提高系统的可靠性和稳定性。
QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真QPSK是一种常见的调制方式,广泛应用于数字通信系统中。
在QPSK通信系统中,传输的数据被分为两个相互正交的子载波进行调制,每个子载波可以携带2位二进制数据。
本文将对QPSK通信系统的性能进行分析,并使用MATLAB进行仿真。
首先,我们需要了解QPSK调制的基本原理。
在QPSK中,发送端的数据被分为两个二进制数据流,分别称为I路和Q路。
通过调制器对I路和Q路进行调制生成正交的载波信号,然后进行并行传输。
接收端接收到信号后,通过对两路信号进行解调,并将解调后的数据进行重新组合,得到原始数据。
为了分析QPSK通信系统的性能,我们需要考虑到噪声的影响。
在传输过程中,信号会受到各种噪声的干扰,如加性高斯白噪声。
这些噪声会使得接收信号误码率增加。
我们可以使用误码率(Bit Error Rate)来评估系统的性能,误码率是指发送的比特和接收到的比特不一致的比率。
为了进行性能分析,我们可以进行理论分析和仿真两个步骤。
在理论分析中,我们可以通过理论计算得到系统的误码率曲线。
而在仿真过程中,我们可以通过编写一段MATLAB代码来模拟整个通信系统,然后进行模拟传输并统计误码率。
在仿真过程中,我们首先需要生成发送端的数据流。
这可以通过随机生成0和1的序列来实现。
然后,我们将数据流分为I路和Q路,并对每一路进行调制生成载波信号。
接下来,我们引入噪声,在信号上添加高斯白噪声。
然后,我们将接收到的信号进行解调,并将解调后的数据重新组合。
最后,我们统计误码率和信噪比(Signal-to-Noise Ratio)之间的关系,并绘制性能曲线。
通过MATLAB进行仿真,我们可以调整信噪比,并观察误码率的变化。
通过仿真实验,我们可以得到系统在不同信噪比下的性能表现。
通过比较理论结果和仿真结果,我们可以验证我们的分析是否准确。
总结起来,QPSK通信系统的性能分析是一个重要的研究课题。
通过理论分析和MATLAB仿真,我们可以得到系统在不同信噪比下的性能表现,并且验证我们的分析是否准确。
淮海工学院课程设计报告书课程名称:通信系统的计算机仿真设计题目:QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真学院:电子工程学院学期:2013-2014-2专业班级:姓名:学号:评语:成绩:签名:日期:QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真1 绪论1.1 研究背景与研究意义数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统,频带传输系统也叫数字调制系统,该系统对基带信号进行调制,使其频谱搬移到适合在信道(一般为带通信道)上传输的频带上。
数字调制和模拟调制一样都是正弦波调制,即被调制信号都为高频正弦波。
数字调制信号又称为键控信号,数字调制过程中处理的是数字信号,而载波有振幅、频率和相位3个变量,且二进制的信号只有高低电平两个逻辑量即1和0,所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率及相位进行调制,最基本的方法有3种:正交幅度调制(QAM) 、频移键控( FSK) 、相移键控( PSK) 。
根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M进制) 。
本实验采用QPSK。
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称,意为正交相移键控,是一种数字调制方式。
在19世纪80年代初期人们选用恒定包络数字调制。
这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。
19世纪80年代中期以后四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。
1.2 课程设计的目的和任务目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际,在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题,巩固和扩大所学知识面,为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。
课程设计的任务是:(1)掌握一般通信系统设计的过程,步骤,要求,工作内容及设计方法,掌握用计算机仿真通信系统的方法。
淮海工学院课程设计报告书课程名称:通信系统的计算机仿真设计题目:QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真系(院):学期:专业班级:姓名:学号:QPSK通信系统性能分析与MATLAB仿真1绪论在当今高度信息化的社会,信息和通信已成为现代社会的“命脉”。
信息作为一种资源,只有通过广泛地传播与交流,才能促进社会成员之间的合作,推动生产力的发展,创造出巨大的经济效益。
在新技术革命的高速推动和信息高速公路的建设,全球网络化发展浪潮的推动下,通信技术得到迅猛的发展,载波通信、卫星通信和移动通信技术正在向数字化、智能化、宽带化发展。
Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、效率高、贴近实际、等优点,基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。
同时有大量的第三方软件和硬件应用于Simulink。
本次课程设计通过对QPSK模型进行仿真,以分析QPSK在不同信道噪声中的性能,更好地了解QPSK系统的工作原理,传输比特错误率和符号错误率的计算。
1.1研究背景与研究意义要规划和设计一个性能完善的通信系统,光靠理论计算或凭个人的组网经验是无法完成的。
如果在真实的网络环境中进行通信性能研究、网络、设计和开发,不仅耗资大,而且在统计数据的手机和分析上也有一定困难。
通信仿真技术是通过在计算机中构造虚拟的环境来反映现实的通信网络环境,模拟现实中的网络行为,从而可以有效提高通信网络规划和设计的可靠性和准确性,明显降低通信系统的投资风险,减少不必要的投资浪费。
通过仿真软件来模拟和估算通信系统的性能,通过模拟和仿真来调整一些通信系统的参数以期达到最佳使用效果具有非常重大的意义。
在本课题中用国际控制界公认的标准仿真软件MATLAB来仿真移动通信系统各种数字调制解调技术中,具有数字通信的诸多优点,广泛使用它来传送各种控制信息的数字调相信号,比较不同调相技术之间的性能差异。
1.2 课程设计的目的和任务本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而制定的。
通信系统的计算机仿真设计课程设计是通信工程专业的学生在学完通信工程专业基础课、通信工程专业主干课及科学计算与仿真专业课后进行的综合性课程设计。
其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际,在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题,巩固和扩大所学知识面,为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。
课程设计的任务是:(1)掌握一般通信系统设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法;掌握用计算机仿真通信系统的方法。
(2)训练学生网络设计能力。
(3)训练学生综合运用专业知识的能力,提高学生进行通信工程设计的能力。
1.3 可行性分析QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称,意为正交相移键控,是一种数字调制方式。
目前已经广泛的应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中,是一种成熟的调制技术,具有完善的理论基础。
本次课程设计的软件基础为Matlab数学仿真软件,在Matlab中的simulink 子系统被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中,它拥有丰富的图形用户接口(GUI)和信号生成模块,用户既可以直接调用已有模块也可自行封装特殊模块。
同时simulink还可和通过matlab的M文件实现联动完成误码率的图形化分析。
2 QPSK通信系统偏移四相相移键控信号简称“O-QPSK”。
全称为offset QPSK,也就是相对移相方式OQPSK。
它具有一系列独特的优点,已经广泛应用于无线通信中,成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是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。
随着通信技术的发展,通信系统方面的设计也会越来越复杂,利用计算机软件的仿真,可以大大地降低通信过程中的实验成本。
本文设计出一个QPSK仿真模型,以分析QPSK在高斯信道中的性能,通过此次实验,可以更好地了解QPSK系统的工作原理。
正交相移键控,是一种数字调制方式。
数字通信现已广泛应用于各个频段和各种通信方式中, 成为当今通信发展的一种必然趋势。
所谓数字通信即用数字信号传送信息进行通信, 也可以说通信的数字化。
2.1 QPSK通信系统的性能指标2.1.1可靠性指标数字通信系统的可靠性指标用差错率来衡量。
差错率越小,可靠性越高。
差错率也有两种表达方式误码率与误信率。
误码率:指接收到的错误码元数和总的传输码元个数之比,即在传输中出现接收的错误码元数错误码元的概率,记为Pe=传输总码元数误信率:又叫误比特率,是指接收到的错误比特数和总的传输比特数之比,接收的错误比特数即在传输中出现的错误信息量的概率,记为Pb=传输的总比特数2.1.2 性能分析信号经过调制、信道、解调过程。
在接收端,将得到的数与原始信号源数据比较,得到在特定信噪比下的误码率。
改变系统信噪比,从而得到系统的误码率曲线图,并给出各关健点信号图及星座图。
2.2 QPSK通信系统基本模型及各个模块2.2.1 QPSK通信系统的基本模型通信系统就是传递信息所需要的一切技术设备和传输媒质的总和,包括信息源、发送设备、信道、接收设备和信宿(受信者) ,它的一般模型如图2.1所示。
图2.1 通信系统一般模型2.2.2 QPSK通信系统的各个模块功能(1)信号源:模拟的正弦波语音信号4KHz。
(2)SAMPLE:抽样器,对模拟信号进行抽样,抽样频率8KHz。
(3)A-LAW:量化器,A-LAW十三折线法。
(4)PCM:编码器,将量化后的信号进行PCM编码,变成1个传输速率为4Kbit/s的数字信号。
(5)信道编码:BCH码、汉明码、RS码等。
(6)调制:QPSK。
(7)信道:信号经过调制以后,通过信道。
信道可以选择高斯加性白噪声信道、二进制对称信道、多径瑞利(Rayleigh)衰落信道、莱斯(Rician)衰落信道等。
设置不同的信道信噪比,对系统进行仿真,分析不同信噪比情况下的系统性能。
(8)解调:根据调制方式,选择对应的解调方式。
(9)译码:根据信道编码方式,选择对应的信道解码方式。
3 QPSK通信系统主要模块及其主要参数3.1 信源/信宿及其编译码3.1.1信号源和采样:本次设计用的信源是模拟的正弦波信号4KHz,通过8khz的抽样脉冲抽样在信宿端用示波器以观察接收信号。
信源和采样模型如图3.1所示。
原信号和抽样信号如图3.1.1所示。
图3.1 信源和采样模型图3.1.1 原信号和抽样信号3.1.2信源编码与解码PCM 即脉冲编码调制,在通信系统中完成将语音信号数字化功能。
PCM的实现主要包括三个步骤完成:抽样、量化、编码。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT 的建议,为改善小信号量化性能,采用压扩非均匀量化,有两种建议方式,分别为A 律和μ律方式,我国采用了A 律方式,由于A 律压缩实现复杂,常使用13 折线法编码。
PCM编码过程:如图3.1抽样后进行【-1,1】范围的限幅,通过Relay器件提取出该抽样值的极性,如果极性为负,则判为‘0’;极性为正,则判为‘1’。
接着将抽样值加上绝对值,因为已经提取了经过A 律压缩器且极性码提出后的数据编为7位二进制码数据范围为0~127,因此将压缩后的数据放大127 倍,由量化器进行量化,变成7 位二进制码,与极性码组成8 位并行码输出。
PCM编码模型如图3.1.2所示。
图3.1.2 PCM编码模型PCM 解码过程:如图3.1.4 所示,输入8 位的PCM 码,将第一个码由Relay 器件进行判断,如果是‘1’,则该值是正数;如果是‘0’,则该值是负数。
剩下的7 位码通过Converter 由二进制转化成十进制数并减小为原来的1/127,经过A 率解压缩后与极性相乘,得到的数即为PCM 解调后的抽样值。
图3.1.4 PCM解码图PCM量化、编码、解码图如图3.1.5所示。
图3.1.5 PCM量化、编码、解码图3.2信道编码与译码3.2.1二进制RS码编码器二进制RS编码器产生一个m进制(n,k)Reed-Solomon码。
与整型RS编码器不同的是,二进制RS编码器的输入信号和输出信号都是帧格式的二进制信号序列,它用m位二进制码来表示一个M进制符号,其中M=2m。
因此,输入信号的长度应该是m*k的倍数,同时输出信号的长度是m*n的倍数。
表3-1是二进制RS码编码器参数设置情况。
表3-1 二进制RS码编码器参数设置Codeword length N 8Message length K 2Primitive polynomial [1 0 1 1]Generator polynomial Rsgenpoly(7,3)二进制RS码编码器模块有以下几个参数。
①Codeword length N(码字长度)RS码的码字长度n。
二进制RS码编码器的输出向量的长度等于m*n的倍数。
②Message length K(信息位长度)RS码信息位的长度k。
二进制RS编码器的输入向量的长度等于m*k的倍数。
因为,RS编码器要求输入数据必须为帧格式,所以必须在其输入端增加一级帧格式变换和缓冲器(图3.2.1)。
图3.2.1 RS编码器3.2.2二进制RS码解码器二进制RS解码器对以二进制序列型时表示的M进制(n,k)Reed-Solomon码的解码,其中M=2m。
二进制RS解码器的输入信号和输出信号都是二进制符号,并且m个二进制符号表示一个M进制整数。
二进制RS解码器只能处理帧格式数据,输入帧长度是m*n的整数倍,输出的长度是m*k的整数倍。
二进制RS 解码器其参数设置如表3-2所示。
表3-2 二进制RS解码器其参数设置Codeword length N 8Message length K 2Primitive polynomial [1 0 1 1]Generator polynomial Rsgenpoly(7,3) 选中Output Port for number of corrected errors后,二进制RS解码器有两个输出端口,其中第一个输出端口输出解码之后的信号,第二个输出端口是一个向量,它表示在解码过程中纠正的误码的个数。
RS码就有很强的纠错能力,一个(n,k)RS码能够纠正[(n-k)/2]个M进制符号的错误。
当错误符号的个数超过了RS 码的纠错能力时,第二输出端口的输出信号是-1.二进制RS解码器主要有以下几个参数。
①Codeword length N(码字长度)RS码的码字长度n。