(完整版)基于软件无线电QPSK调制解调实现的研究毕业设计

大学生本科毕业设计（论文）题目：PI/4—QPSK信号的调制与解调专业电子与通信工程类别计算机模拟日期05年5月摘要在以前的数字蜂窝系统中，往往采用FSK、ASK、PSK等调制方式.随着数字蜂窝系统的发展，对调制和数字蜂窝系统的技术要求越来越高，许多优秀的调制技术应运而生，其中PI/4—QPSK 技术是无线通信中比较突出的一种二进制调制方法。

本文首先介绍了数字相位调制的一般原理；然后对PI/4—QPSK的调制原理进行了阐述，并对影响调制性能的滤波器进行了分析与研究;最后重点研究了PI/4—QPSK的三种解调方法并通过用Matlab对这一过程进行编程,得出信号在不同信噪比下模拟传输的时域图、频域图及功率谱密度曲线等，并在相同信道条件下通过眼图和误码率曲线图对PI/4—QPSK的三种解调方法进行了性能比较，得出了基带差分解调性能最差、中频差分解调性能次之、鉴频器解调性能最优的结论。

关键词PI/4—QPSK；同相信道；正交信道；调制；差分解调(完整word版)PI4-QPSK信号的调制与解调AbstractPrevious digital honeycomb system often adopt modulation way of FSK, ASK，PSK etc. Along with development of digital honeycomb system the tec- hnical criterion of modulation and demodulation will be adjusted to meet hig—her requirement. A lot of excellent modulation technology has emerged as the times require, the PI/4—QPSK is one of the most outstanding technology in radio communication。

2012专业综合课程设计————————————通信专业姓名：***班级：0902402学号：090240212题目：利用matlab 设计并仿真数字通信系统一、题目要求利用matlab 软件设计并仿真下面的无线通信系统要求：1、输入信号为比特流形式，比特速率通常为100kbps 数量级。

2、载波频率自定。

通常为MHz 数量级。

3、信道为多径信道（仿真中2径即可），信道中噪声为加性高斯白噪声。

4、信噪比自行设定。

5、画出图中各点波形。

6、画出系统误码率与接收端信噪比SNR 的关系（蒙特卡洛仿真）。

7、在给定信噪比情况下，分析多径延时大小对系统性能有没有影响？ 画出系统误码率与多径延时大小之间的关系。

二、设计过程 1）概念理解：QPSK 即四进制移向键控（Quaternary Phase Shift Keying ），fed cb a数字 信源 QPSK 调制带通滤波QPSK解调信宿载波本地 载波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。

2）调制：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。

原理分析：由randint 函数产生一个1x20的二进制随机矩阵，作为基带信号data ；然后转换成极性码（极性NRZ 电平编码器）；然后按奇偶次序抽出随机数后组成1x10的矩阵（分离器）；将这两个矩阵中码元宽度增大为原来的2倍（采用增加点数）；如图在a 路Idata 与余弦载波相乘，b 路同理；最后代数相加，此时便产生QPSK 调制信号作为输出。

3）解调：分离器极性NRZ 电平编码器二进制 数据序列解调原理图如下所示。

φ1（t ） 同相信道 门限＝0φ2（t ） 正交信道 门限＝0 原理分析：同相支路和正交支路分别采用相干解调方式解调，得到()I t 和()Q t ，经过低通滤波器（LPF ）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demodata （1x20），此过程在复接器实现，此时便得到QPSK 解调信号(应该和基带信号一样)。

摘要软件无线电在无线通信领域被称为是自模拟通信过渡到数字通信之后的又一次革命，在军用和民用方面都有着广阔的应用。

它是一种新的无线通信技术，基于通用的可编程的硬件平台，把尽可能多的通信功能用软件实现，从而使系统的改进和升级都非常方便，容易实现不同通信系统之间的兼容。

调制与解调是整个数字通信系统基带处理的基本组成部分，也基本上构建了数字通信系统的总体性能框架。

其中，QPSK调制与解调是一种性能较好，易于实现且已广泛应用于实践的调制解调方式。

本文在深入地研究了国内外有关软件无线电调制解调方面论文的情况下，以现代移动通信最常使用的QPSK调制解调模式为研究对象，给出了具体的调制解调实现的方法，Matlab仿真。

关键词 : 软件无线电，QPSK，调制解调，matlab仿真。

ABSTRACTSoftware radio has called another revolution in radio communication after transition from analogue communication to digital communication. It has vast use in both of military and civil. Software radio is a novel wireless communications technology, which is based on a versatile programmable platform to realize all kinds of communications criterions and to meet the need of many increasing new molds and function. When doing this, the change and upgrade of the system are convenient, and different systems can communicate effectively.Modem is the basic elements of the whole digital communication system and the performance of digital communication system is influenced easily and has been used in the projects widely. QPSK is a linear narrowband modulation, which has the features of high spectrum utilization, better spectrum specification, and stronger ability of anti-fading and applicability of non-coherent detection.This article by thoroughly studied the domestic and foreign related software radio modulation and demodulation aspect papers , Take QPSK as the research object . Produced the detailed modulation and demodulation realization method .Implement and test the QPSK using MATLAB.Key words: Software radio, QPSK, Modulation and demodulation, matlab Simulation.第一章绪论1.1引言回顾通信的发展历史，可以看到通信技术发展迅速。

QPSK 调制解调器的软件实现科研1.熟悉QPSK 调制与解调的基本原理主要内容2.研究QPSK 信号的谱特性3.研究QPSK 相干载波的提取方法用软件实现QPSK 的调制与解调基本要求参考资料周次应完成的内容1.用C 或C++语言实现QPSK 的调制与解调2.评价系统的性能（包括抗噪性能）。

3.软件具有一定的通用性，具有较高的可读性和可移植性，结构清晰。

《现代数字调制技术》《通信原理》《软件无线电技术》中国期刊网及google, researchindex等网络资源1—4 周5—8 周9—12 周13—16 周17—18 周查阅资料算法设计软件编程软件调试算法优化结果分析撰写论文指导教师：系级教单位审批：说明：如计算机输入，表题黑体小三号字，内容五号字。

本任务书一式二份，教师、学生各执一份。

（输入章及标题）摘要现代移动通信已经深入到人们生活的方方面面。

而调制解调技术是现代移动通信技术的关键部分。

本次毕业设计主要介绍了数字通信中的QP SK 调制解调的原理和过程。

通过用Matlab对这一过程的编程,分析信号在理想信道和加噪信道中模拟传输时的时域图。

本文主要进行了以下工作：1. 介绍了现代移动通信技术中数字调制技术的特点和基本方式，为下文对QPSK 调制解调技术的详细介绍进行铺垫。

2. 分析了QPSK 调制信号的特点，介绍了QPSK 信号的调制与解调的基本方法，重点讨论了平方环路法解调及其优缺点。

3. 对QPSK 信号的频谱特性进行分析，说明了QPSK 的循环平稳性的抗噪声性能。

4. 使用Matlab进行编程，模拟仿真QPSK 调制解调的通信过程，对仿真结果进行分析，验证QPSK 调制解调方法的传输特性。

关键词数字相位调治；QPSK；平方环路法；频谱特性；循环平稳信号I燕山大学本科生毕业设计（论文）Abstract[Click here and input abstract in English] Keywords [Click here and in put keywords in English]II目录摘要.............................................................................................................I Abstract ......................................................................................................II 第1 章绪论.................................................................................... ............11.1课题背景 ............................................................ .. (1)1.2Q P S K技术简介……………………………………………………………1.3 1.4本文研究内容本章小结第2章数字调制技术 ............................................................ ....................52.1调制发展概况 ............................................................ .................10 2.1.1移动通信技术发展趋势…………………………………..2.1.2调制技术………………………………………………….. 2.2 数字调制技术 2.2.1 数字调制技术的发展 2.2.2 数字调制技术的基本方式 2.3 本章小结第3章Q P S K调制解调基本原理 (1)83.1Q P S K调制信号的特点 ............................................................ ... 18 3.2 QPSK 调制原理 3.2.1 数字相位调制 3.2.2 QPSK 调制 3.3 QPSK 解调原理 3.3.1 QPSK 信号的调制特性 3.3.2 QPSK 信号的基本解调方法 3.3.3 平方环路法解调 3.4 时钟恢复 3.5 其他 QPSK 简介i燕山大学本科生毕业设计（论文）3.6 本章小结第 4 章 QPSK 信号的频谱特性 4.1 QPSK 信号的功率谱和带宽 4.2 QPSK 信号的仆相关特性 4.2.1 循环平稳信号 4.2.2 循环平稳信号的糟声抑制性能 4.2.3 QPSK 信号的循环平稳性 4.3 本章小结第 5 章 QPSK 调制解调的软件实现 5.1 编程要求和基本思想 5.2 QPSK 信号在通过加性高斯噪声信道的解调 5.3 编程原理框图和流程图5.4仿真结果分析结论 ............................................................ . (23)参考文献 ............................................................ ........................................ 24 附录 1 ............................................................ ............................................. 25 附录 2 ............................................................ ............................................. 26 致谢 ............................................................ (27)ii（输入章及标题）第 1 章绪论1.1 课题背景人类社会一直从自然界获取、处理、分析、传递和利用信息。

第26卷第5期上海电力学院学报V o.l 26,No .52010年10月J ourn al of Shanghai U n i vers it y of E lectri c Pow erO ct . 2010文章编号:1006-4729(2010)05-0473-05应用于软件无线电的QDPS K 调制解调算法的硬件实现收稿日期:2010-07-12通讯作者简介:周多(1977-),女,硕士,河南洛阳人.主要研究方向为数字系统V LSI 设计和测试.E -m a i:lzhouduo545@ .周 多,叶 波(上海电力学院计算机与信息工程学院,上海 200090)摘 要:介绍了应用在软件无线电技术中的4进制相对相移键控调制解调算法原理,完成了该调制解调算法的MATLAB 建模和仿真,设计了基于V e rilog HDL 语言的调制解调系统各个模块及整个系统的硬件,实现了基于Q uartusII 6.0开发环境的功能仿真和综合.仿真结果显示,该设计方案成功地实现了基于FPGA 的4进制相对相移键控调制解调算法,得到了预期结果.关键词:软件无线电;调制解调;现场可编程门阵列;4进制相对相移键控中图分类号:TN 914.31文献标识码:AHardware I m ple m ent ation of QDPS K M ode mA l gorit h m for Soft ware RadioZ HOU Duo ,YE Bo(School of Co mputer an d Information Engi neer i ng ,Shanghai Uni versit y of E lectric Power,Shanghai 200090,China)Abst ract : The princ i p le of quadrature differentia l phase sh ift key ing mode m algorithm for soft w areradio is i n troduced.A l g orithm m ode ling and si m u l a ti o n are i m p le m ented i n MATLAB env ironm en.t The hardw are architect u re of sub m odule and top m odu le of m ode m syste m are designed by using V erilog HDL.And functi o na l si m u lations and synthesis are done in QuartusII 6.0so ft w are .The resu lt o f si m u lation sho w s that the QDPSK m odu lation and de m odu lati o n syste m based on FPGA has obta i n ed desired functions .K ey w ords : soft w are rad i o ;m odulati o n and de m odulati o n ;FPGA;QDPSK 在软件无线电中,高速数字信号处理技术是提高系统性能的重要技术,而调制解调技术更是软件无线电技术中的核心内容.调制解调在数字信号处理运算量中占有最大比重,也是处理速度大幅提高的技术瓶颈.本文研究了应用于软件无线电技术的4进制相对相移键控调制解调算法.算法经m atlab 软件验证后,使用verilog 硬件描述语言进行硬件实现.将算法生成和硬件实现相结合,不仅验证了算法的实用性,也建立了硬件验证平台.1 QDPS K 调制解调技术原理调制和解调是现代通信的重要手段.调制是指用基带信号对载波波形的某些参数进行控制,使这些参量随基带信号的变化而变化;解调是调制的逆过程,它是从已调制的信号中恢复出原来调制信号的过程.在调制解调技术中,数字调制解调作为数字通信领域的关键技术,得到了迅速发展.而4进制相对相移键控(Quadrature D ifferential Phase Sh iftK ey i n g ,QDPSK )调制解调技术由于可以通过差分编码的方法来解决绝对相移调制信号解调时存在的相位模糊问题,并具有频带利用率高、误码率低等特点,已经广泛应用于无线通信中,成为现代通信中一种重要的调制方式[1].1.1 正交相移键控信号调制原理正交相移键控(Quadrature Phase ShiftK ey i n g ,QPSK),又称4相相移键控是一种数字调制方式.它分为绝对相移和相对相移两种:QPSK 表示绝对相移键控;QDPSK 表示相对相移键控.QPSK 信号的时域表达式为[2]:y (t)=I (t)cos (X c t)-Q (t)si n (X c t)(1)式中:I(t),Q (t)双极性二电平信号.故可将QPSK 信号看成是由两个正交二进制移相键控(2PSK )信号相加而成的,并可用图1表示调制电路产生.图1 QPSK 调制电路1.2 QDPSK 信号调制原理QDPSK 信号的原理与QPSK 信号基本相同,但它用前后相位差来表示码元.QPSK 信号不适宜在非线性信道中传输,原因是矩形基带信号对应的理想QPSK 信号的包络恒定,但相位变化不连续.双比特码元之间最大相位跳变为180b .若已调信号的相位连续变化,或相位变化虽不连续但其变化量比较小,则这种信号对应的限带信号具有较恒定的包络,因而比较适合在非线性信道中传输,由此发展出QDPSK 信号.设计时在串并变换后加入一个码变换,先将I/Q 进行差分编码,得到一组新的比特流,再对新的比特流进行QPSK 调制.经过这样处理,实际表示原始信息的就不再是相位,而是相位的变化,即相位差,这时实现的就是QDPSK 调制[3].2 M ATLAB 算法的实现与仿真2.1 QDPS K 调制系统在调制系统中,首先对基带信号进行串/并转换,分为两个支路:一路为奇数码元(I 路);一路为偶数码元(Q 路).为了避免绝对QPSK 调制方式带来的相位模糊问题,系统中要对这两路序列进行差分编码以形成QDPSK 调制,每个支路再按照二相相移键控(BPSK )的方法进行调制[4].QDPSK 调制实际上是由两个乘法器和一个加法器组成.乘法器将差分编码器输出的I 和Q 通道的数据与载波信号相乘.两条支路的载波相位不同,互为正交,相差90b .一条称为同相支路,即I 支路;另一条称为正交支路,即Q 支路.这两条支路的信号分别经过调制后,经过加法器相加,就得到了4相相移键控信号.最后将调制好的信号送入加性高斯白噪声信道中.QDPSK 调制系统框图如图2所示.图2 QDPSK 调制系统框图2.2 QDPS K 解调系统QDPSK 解调是比较复杂的数字信号处理过程,其系统要完成信号与载波相乘、低通滤波、抽样判决、差分解码和并/串转换的功能.接收系统接收到的信号是已调的高频信号,需要将其与载波相乘以实现频谱搬移,然后经低通滤波得到低频信号,再将输出的信号进行抽样判决、差分解码和并/串转换就可以得到原始的发射信号[5].QDPSK 解调系统框图见图3.474上 海 电 力 学 院 学 报 2010年图3 QD PS K 解调系统框图2.3 仿真结果图4为调制和解调后的信号波形.图4 调制及解调后的信号波形假设调制系统原始的串行输入采样信号为{00110100111010101110},经调制后得到的波形如图4a 所示,横坐标是采样时间t ,纵坐标是采样幅值h (t).从图4a 中可明显看出波形的相位变化.对调制好的信号添加加性高斯白噪声,噪音信噪比为15dB ,得到加噪后调制信号波形如图4b 所示.从图4b 中可看出,由于增加噪音,信号波形相对于未加噪音前发生了小小的畸变.将加噪后的调制信号波形进行解调,得到解调波形如图4c 所示.忽略无效数据后,解调输出的结果为{00110100111010101110},与原始发送的数据完全一致,实现了调制解调预期的效果.3 QDPS K 调制解调系统的硬件实现3.1 硬件设计过程使用Veril o g HDL 语言对QDPSK 调制解调系统进行硬件实现,对各个子模块依次设计并仿真后,对顶层模块进行仿真,以验证整个系统的正确性.图5给出了QDPSK 调制系统的顶层电路图.输入的原始二进制数据经过串并转换(ser2par 模块)、差分编码(code 模块)、载波调制模块(m odu lati o n 模块),最后输出调制好的数据.其中,载波调制模块使用的是系统时钟,而串并转换模块使用的是4分频时钟,差分编码模块使用的是8分频时钟.载波调制模块是调制系统的核心,也是调制系统能准确实现其功能的关键,设计中已充分考虑了可能出现的溢出等问题.图6给出了QDPSK 解调系统实现的顶层电路.从信道接收到的数据经乘法器(m u l 模块)、低通滤波器(filter 模块)、抽样判决器(sa m tle 模块)、差分解码器(decode 模块)和并串转换器(trans 模块)后,恢复原来的发射信号.其中,乘法器、低通滤波器使用的是系统时钟;抽样判决器和解码器使用的是8分频时钟;而并串转换器则使用了4分频时钟.由于各级信号交互过程中存在延迟,因此对滤波器的复位信号通过两级触发器进行缓冲.与调制系统相比,解调系统多出的低通滤波模块是实现解调的难点.实现解调时,首先把已计算好的滤波器系数存放在一组寄存器中,当时钟上升沿到来并有新数据时,就进行一次卷积运算.475周 多,等:应用于软件无线电的QDPSK 调制解调算法的硬件实现图5 QDPSK调制系统的硬件电路图6 QDPSK 解调系统的硬件电路3.2 Quart us 仿真结果图7是在QuartusII6.0环境下,使用A ltera 公司CycloneII 系列EP2C35F672C6的FPGA 器件进行功能仿真的QDPSK 调制系统波形.从波形上看,调制结果与经M atlab 算法仿真结果一致,证明硬件实现了QDPSK 调制系统应有的基本功能.图8是QDPSK 解调系统的仿真结果,除信号延迟和部分无效信号外,系统输出的解调信号与调制系统的原始输入完全一致,具备了QDPSK 调制解调器的功能.图7 调制系统硬件仿真波形476上 海 电 力 学 院 学 报 2010年图8解调系统硬件仿真波形4结束语由于QDPSK调制解调技术的频带利用率高、误码率低等优点,在软件无线电技术中具有重要作用.本文给出了QDPSK调制解调技术的基本原理,完成了算法的软件实现,给出了仿真波形,设计了基于FPGA的QDPSK调制解调硬件系统,通过了功能和时序仿真.该硬件系统设计周期短、集成度高、功耗低,可方便地在FPGA系统中验证调制解调功能,为ASI C的进一步设计打下了基础.参考文献:[1]覃永新,陈文辉,蔡启仲.基于FP GA的QDPSK调制系统的设计与实现[J].通信技术,2008,41(7):6-9.[2]张毅,李晓瑞,沈红星,等.P/4QDPSK调制技术并运用Syste mV i e w实现[J].仪器仪表学报,2005,26(8):161-163.[3]S HEETAL U Bhandar,i SHA I LA Subbara m an,SHAS HANK Pu j ar.iD i gital s i gi nal m odu l ator on FPGA us i ng on the fl y paritalrecon fi gurati on[C]M2009Internati onal C on f eren ce onA dvan ces i n C o mpu ti ng,Con tro,l and T el comm unicati onTechno l og i es,2009:711-713.[4]M ARCEL D B l ech,P H I LIPP N eum ai er,ARNDT T Ott,et a l.Perfor mance anal ysis of a soft w are defined s un s a m p li ng u ltra-w i deband B-/QPSK i m pulse radio transcei ver[C]M Proceed i ngof the2nd Eu rop ean W irel ess Technol ogy C on f eren ce,2009:112-115.[5]HW ANG Jeng-kuang,CHU Cha-hs i ng.FPGA i m ple m entati onof an al-l d i gital T/2-spaced QDPSK recei ver w it h farro wi n terpo l ation ti m i ng synch ron i zer and recursi ve cost as l oop[C]M2004I EEE A sia-Pacific Con ference on Advanced Syste mIntegrated C i rcu i ts(AP-AS I C2004),2004:248-251.(上接第464页)参考文献:[1]SLEPI AN D,W OLF J K.Noisel es s coding of correlated i n f or-m ati on sources[J].I EEE T ran s acti ons on I n for m ationTheory,1973,19(4):471-480.[2]W YNER A,ZI V J.The rat e-d istortion functi on for s ourcecod i ng w it h si d e i n f or m 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论文——用DSP实现QPSK的调制用DSP实现QPSK的调制专业:电子信息工程学号:姓名: 指导教师:摘要本设计利用TMS320VC5402来实现QPSK的调制，其电路简单易懂，系统稳定性和准确性高，具有良好的实时性和扩展性。

而且还可Code Composer Studio 2.20软件对QPSK的调制进行调试与软件仿真。

设计中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通常是按格雷码排列的。

关键词:ZY11301D实验箱 5402EVM板 Code Composer Studio2.20软件IThe design and Realization of QPSK modulationThis design uses TMS320VC5402 to realize QPSK modulation, Itscircuit is simple, the system is stability and high accuracy, good real-time performance and scalability. And it also use available Code Composer Studio 2.20 software for QPSK modulation for debugging and software simulation. QPSK is also called four phase in the design of absolute phase shift modulation, QPSK carrier of the four different phase is used to represent the digital information. Because each kind of carrier phase represents two bits of information, so each quaternaryelement is also known as ShuangBi tema yuan. Before we put the composition ShuangBi tema, yuan one bit of information in a representative, after a bit of information with b representatives, ShuangBi tema, yuan two bit of information in the ab is usually according to the order of gray code.Keywords: ZY11301D box 5402evm entry plate Code Composer Studio2.20 softwareII目录1 绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2课题研究的意义 (2)1.3课题研究的主要内容 ....................................3 2 整体设计方案 ....................................... 3 3 硬件电路设计与实现 (4)3.1 C54xDSP应用系统的硬件设计 (4)3.1.1 C54xDSP芯片的电源设计 ........................................43.1.2 时钟的考虑 ...................................................5.1.3 3V 和5V混合逻辑设计 .........................................5 33.2 QPSK调制解调器的设计与实现 ............................5 4 软件程序的设计与实现 .. (7)4.1汇编源程序 (8)4.2链接配置文件程序 (9)4.3中断向量表程序 (10)4.4 INC文件程序 .........................................11 5 测试与结果分析 (12)5.1硬件检测 (12)5.2 QPSK调制仿真 ........................................12 6 总结.............................................. 17 参考文献 ............................................. 18 致谢 (19)安顺学院本科论文(设计)1 绪论二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到普遍的应用。

QPSK的FPGA实现摘要数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位, 数字通信技术与FPGA 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。

QPSK数字调制技术，具有频谱利用率高、频谱特性好、抗干扰性能强、传输速率快等突出特点，在移动通信、卫星通信中具有广泛应用价值，但是基于FPGA的全数字QPSK 调制解调仍在进一步研究发展中。

本文首先叙述了QPSK调制解调技术的工作原理和数字式调制与解调的特点。

其次对QPSK的调制和解调设计展开讨论。

设计包括QPSK的调制、解调两部分，基于对整个设计的要求进行分析及对QPSK实现FPGA进行功能的分解，以此划分成比较小的模块，自下而上设计系统；根据QPSK的原理分别画出QPSK调制、解调的实现框图。

设计中设定每个比特对应特定的载波，并以载波作为比较，实现最后的对应的输出结果。

最后基于VHDL 语言分别完成QPSK的调制与解调，完成系统的设计方案，在MAX+PLUSII 环境下对模块逻辑、时序进行仿真调试的仿真结果表明了该设计的正确性，并综合得出RTL的结构图。

关键词：QPSK,FPGA,调制,解调FPGA IMPLEMENTATION OF QPSKABSTRACTTechnology of digital modulation and demodulation plays an important role in digital communication system and the combination of digital communication technology and FPGA is certainly a digital modulation technique has features of high-spectrum utilization ratio，better spectrum specification, stronger anti-interference performance and faster baud rate and has been applied widely in mobile communication system and satellite communication system．But all-digital QPSK modulation and demodulation based on FPGA is still towards further research and development．At first, this paper describes the principle of QPSK modulation and demodulation technology as well as the characteristics of digital modulation and demodulation. In the following words we mainly provide the discussion combined with the research and design of the QPSK modulation and demodulation .This design has two parts, which are QPSK modulation and demodulation .The analysis on the whole design requirement and the decomposition of QPSK function in FPGA lay the basis for the smaller divided modules. Then we can start up the bottom-up design .Respectively, we draw QPSK modulation and demodulation diagram on the basis of the principle of QPSK. The design supposes each bit corresponds to a specific carrier .To achieve the final result of the corresponding output, we should take carrier as a comparison. In the end, we use VHDL to achieve the QPSK modulation and demodulation. After completing the whole system design, it goes on with simulation on module logic, timing in the MAX+PLUSII environment. The simulation results indicate that the design is correct and comprehensively deduce the RTL's chart.KEY WORDS：QPSK, FPGA, Modulation, Demodulation目录前言 (1)第1章绪论 (1)§设计的依据与意义 (2)§同类产品的概况 (2)第2章数字通信系统 (4)§通信系统的数字化 (4)§数字通信与模拟通信的性能比较 (5)§数字通信系统的基本组成部分 (5)§数字调制技术 (8)§数字调制的方法 (8)§PSK--又称相移键控法 (9)§FSK--又称频移键控法 (9)§ASK--又称幅移键控法 (10)§MASK--又称多进制数字调制法 (10)§QAM--又称正交幅度调制法 (10)§MSK--又称最小移频键控法 (11)§GMSK--又称高斯滤波最小移频键控法 (11)第3章FPGA与VHDL语言介绍 (12)§FPGA介绍 (12)§FPGA的发展历史 (12)§FPGA的基本特点 (13)§FPGA的优点 (14)§VHDL语言介绍 (14)§VHDL语言发展回顾 (14)§VHDL系统设计的特点 (15)§VHDL系统优势 (16)第4章四相移相键控（QPSK） (18)§QPSK概述 (18)§QPSK的特点 (18)§QPSK的原理 (18)§QPSK的调制和解调 (20)§调制 (20)§解调 (22)§QPSK应用 (23)第5章QPSK的FPGA实现 (23)§引言 (23)§QPSK调制电路FPGA实现及仿真： (23)§QPSK解调电路FPGA实现及仿真 (26)结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录 (33)前言QPSK是在无线通信中应用比较广泛的一种调制方式，它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性。

QPSK调制与解调的软件实现摘要：随着移动通信技术的发展，以前在数字蜂窝系统中采用FSK、ASK、PSK 等调制方式，逐渐被许多优秀的调制技术所替代，其中四相移相键控QPSK技术是无线通信技术中比较突出的一种二进制调制方法。

本文主要介绍了QPSK调制与解调的实现原理框图，重点研究了用MATLAB软件中的SIMULINK仿真功能对QPSK 调制与解调这一过程如何建立仿真模型，通过对仿真模型的运行，得到了信号在QPSK调制与解调调过程中的信号时域变化图。

通过该软件实现方式，可以大大提高设计的灵活性，节约设计时间，提高设计效率，从而缩小硬件电路设计的工作量，缩短开发周期。

关键词：数字蜂窝系统，四相移相键控，调制，解调。

QPSK modulation and demodulation of softwareimplementationAbstract：As mobile communications technology, and previously in the adoption of digital cellular system, ASK, FSK PSK modulation, etc. Gradually been many excellent modulation technology substitution, where four phase-shift keying QPSK technology is a wireless communications technology in a binary modulation method. This article primarily describes QPSK modulation and demodulation of the implementation of the principle of block diagrams, focuses on the MATLAB SIMULINK software emulation in on QPSK modulation and demodulation the process how to build a simulation model, through the operation of simulation model, I get signal in QPSK modulation and demodulation adjustment process domain change figure. The software implementation, can dramatically improve the design flexibility, saving design time, increase efficiency, design to reduce the workload of hardware circuit design, and shorten the development cycle.Key words：Digital cellular system, QPSK, modulation, demodulation.目录目录第一章绪论 (1)1.1 选题的目的与意义 (1)1.2 研究背景与现状 (1)1.3 数字调制解调技术的概述 (2)1.4 QPSK技术的概述 (3)1.5 本文的主要研究工作 (4)第二章 QPSK调制解调原理及结构设计 (5)2.1相移键控系统概述 (5)2.1.1二进制相移键控 (5)2.1.2四相相移键控 (5)2.2 QPSK调制的工作原理 (6)2.3 QPSK解调的工作原理 (7)2.4 其它QPSK简介 (9)第三章 QPSK调制解调的软件实现 (10)3.1 SIMULINK功能介绍 (10)3.2 SIMULINK特点 (10)3.3 QPSK调制解调的软件设计 (11)3.3.1 QPSK调制解调的软件实现方框图 (11)3.3.2 QPSK调制解调过程主要组件的功能 (12)3.4 QPSK调制解调仿真过程及其波形图 (13)3.4.1 QPSK调制过程及其波形图 (13)3.4.2 QPSK解调过程及其波形图 (21)3.5 QPSK调制解调仿真过程正确性的验证 (27)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (31)第一章绪论1.1 选题的目的与意义随着通信的发展，网络的日益普及，通信网络已经渗透到社会的各个领域，通信产品也随处可见。

数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位，数字通信技术与FPGA 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。

本文主要阐述的是QPSK调制与解调电路的设计。

文中介绍了QPSK调制解调的原理，并以此为基础设计了一种在单片FPGA上实现的全数字QPSK调制解调器的设计方法。

它比传统的模拟调制方式有着显著的优越性，通信链路中的任何不足均可以借助于软件根除，不仅可以实现信息加密，而且还可以通过相应的误差校准技术，使接收到数据准确性更高。

整个设计基于ALTERA公司的QuartusⅡ开发平台，并用Cyclone系列FPGA实现。

MUXPLUSⅡ环境下进行编译、综合仿真，验证了设计的正确性。

此外，本方案采用了相位选择法，与常用的调相解调法相比，设计更简单，更适合于FPGA实现，系统的可靠性也更高。

通过对仿真波形的分析可知，该方案很好的实现了QPSK调制与解调功能。

关键词：FPGA；QPSK；调制；解调Digital modulation and demodulation in digital communication technology plays a very important position, digital communication technology and the combination of FPGA development of modern communication systems is an inevitable trend. This article focuses on the QPSK modulation and demodulation circuit. This paper introduces the principle of QPSK modulation and demodulation, and as a basis for design of a single FPGA to achieve the all-digital QPSK modem design. Than the traditional analog modulation has significant advantages, the communication link can be any deficiencies in the software by means of eradication, not only can encrypt, but also through the corresponding calibration error, the accuracy of the data received is more high. The whole design is based on the company's Quartus Ⅱ ALTERA development platform, and use Cyclone series FPGA. MUXPLUS Ⅱcompile environment, comprehensive simulation to verify the correctness of the design. In addition, the program uses the phase selection method of modulation and demodulation method commonly used than the design is simpler and more suitable for FPGAimplementation, system reliability is also higher. Through the analysis of the simulation waveform shows, the program achieved good QPSK modulation and demodulation functions.Keywords;FPGA;QPSK;modulation;demodulation目录引言 (1)1工作环境 (2)1.1QPSK的简介 (2)QPSK原理 (2)QPSK特点 (3)QPSK应用 (3)1.2EDA技术简介 (4)1.3FPGA和CPLD简介 (4)FPGA工作原理 (5).3FPGA的基本特点 (5)1.4VHDL简介 (6)VHDL语言的特点 (6)VHDL语言的优势 (6)1.5Q UARTUS II简介 (7)Q UARTUS II特点 (7)Q UARTUS II性能 (8)1.6课题研究的意义 (8)本课题的国内外的研究现状 (9)本课题的研究内容 (9)2调制与解调电路的基本设计原理 (9)2.1数字调制解调的基本原理 (9)2.2QPSK调制的基本原理 (11)QPSK解调的基本原理 (11)3QPSK调制与解调电路的设计 (12)3.1QPSK调制解调方案介绍 (12)3.2调制电路的设计 (13)3.2.1设计思路 (13)3.2.2调制电路的程序 (14)3.3解调电路的设计 (16)3.3.1设计思路 (16)解调电路的程序 (17)3.3.3解调电路的仿真结果 (18)3.4仿真分析 (19)QPSK调制解调的实现及其仿真波形 (19)QPSK仿真波形的分析 (22)4结论 (23)4.1设计实现 (23)4.2设计中的不足和改进 (23)4.3毕业设计心得 (23)谢辞 (24)参考文献 (25)附录 (26)引言如今社会通信技术的发展速度可谓日新月异，计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位，计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备被使用，而且它与通信向结合，使电信业务更加丰富。

郑州轻工业学院课程设计任务书题目利用MATLAB实现QPSK调制及解调专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等:主要内容:已知数字信号1011000101101011，码元速率为2400波特，载波频率为1200Hz，利用MATLAB画出QPSK调制波形，并画出调制信号经过高斯信道传输后解调波形及接收误码率，将其与理论值进行比较。

基本要求：1、通过本课程设计，巩固通信原理QPSK调制的有关知识；2、熟悉QPSK产生原理；3、熟悉高斯信道的建模及QPSK解调原理;4、熟悉误码率的蒙特卡罗仿真；5、学会用MATLAB来进行通信系统仿真。

主要参考资料:主要参考资料：1、王秉钧等。

通信原理［M］.北京：清华大学出版社,2006.112、陈怀琛.数字信号处理教程———-MATLAB释义与实现［M].北京:电子工业出版社,2004。

完成期限：2014.6。

9—2014.6。

13指导教师签名：课程负责人签名:2014年6月5日目录1．概述 (1)1.1 QPSK系统的应用背景简介 (1)1。

2 QPSK实验仿真的意义 (1)1.3实验平台和实验内容·······································错误!未定义书签。

1.3.1实验平台 (2)1.3。

2实验内容 (2)2．系统实现框图和分析 (3)2.1 QPSK调制部分 (3)2。

2 QPSK解调部分 (4)3．实验结果及分析 (6)3.1理想信道下的仿真 (6)3。

一、QPSK信号的调制解调一、题目要求利用matlab软件设计并仿真下面的无线通信系统要求：1、输入信号为比特流形式，比特速率通常为100kbps数量级。

2、载波频率自定。

通常为MHz数量级。

3、信道为多径信道（仿真中2径即可），信道中噪声为加性高斯白噪声。

4、信噪比自行设定。

5、画出图中各点波形。

6、画出系统误码率与接收端信噪比SNR的关系（蒙特卡洛仿真）。

7、在给定信噪比的情况下，分析多径延时大小对系统性能有没有影响？画出系统误码率与多径时延大小之间的关系。

二、设计思路1、利用matlab随机函数产生随机0、1的数字信号，频率为100kbps，变成极性码，把得到的数字信号分成两路进行正交调制。

2、载波频率选择为1Mhz，进行调制，即每个码元由10个正弦波调制,每个码元选取100个点表示，即抽样频率为10Mhz。

3、相乘调制后得到的两路信号相加得到的信号，通过天线发送出去。

4、在无线信道中会有高斯白噪声和信号的多径（仿真中2径）时延产生影响。

5、接收端接收到信号后，进行带通滤波，采用巴特沃斯滤波器，将带外噪声滤掉。

6、对信号进行解调，分别乘以cos和sin两路本地载波，得到的结果用低通滤波器滤波，得到解调的信号。

7、对解调得到的信号判决，大于零为+1，小于零为-1，传给信宿。

8、对比判决后的信号和原始极性码，求出误码率。

9、改变在无线信道中加入的高斯白噪声和信号的信噪比，从-19dB到10Db,分别对应的误码率，画出曲线。

10、改变多径（二径）时延，从一个dt到20dt，分别对应的误码率，画出曲线。

三、模块设计1、发送端产生1000个随机0、1数字信号，并按照奇偶分成两路，a 点波形%%%%%%%%%%%%%%%%%% 朱尤祥 09通信三班 090610131 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%f=100000，信号频率100kbps；fc=1000000 ;载频1Mhzclear allnum=1000 ;%取num个抽样点n=100 ;%每个间隔取n个点，来恢复波形和延时f=100000 ;fc=1000000 ;dt=1/f/n ;%时间间隔即为每个码元宽度除以nt=0 :dt (1/f*num-dt) ;%总码元时间N=length(t) ;%长度t1=0 :dt (1/f*num/2-dt) ;%串并转换，时间减半m=1 ;%延时t2=0 :dt (1/f*num/2+(m-1)*dt) ;%串并之后，延时mfor recycle=1 :10data=randint(1,num,2) ;%num个抽样点datanrz=data.*2-1 ;%变成极性码%串并转换，将奇偶位分开idata=datanrz(1:2(num-1));%奇qdata=datanrz(2:2:num);%偶ich=zeros(1,num*n/2); %初始化波形信号for i=1:num/2ich((i-1)*n+1:i*n)=idata(i);endfigure(1)subplot(121)plot(t1,ich);axis([0,1/f*num/2,-1.5,1.5]);title(‘数字信源的一路信号，奇数’);for ii=1:N/2a(ii)=cos(2*pi*fc*t(ii));endidata1=ich.*a; %奇数位的抽样值与cos函数相乘得到其中的一路信号qch=zeros(1,num*n/2); for j=1:num/2qch((j-1)*n+1:j*n)=qdata(j); endsubplot(122)plot(t1,qch);axis([0,1/f*num/2,-1.5,1.5]);title(‘数字信源的另一路信号，偶数’); for jj=1:N/2b(jj)=sin(2*pi*fc*t(jj)) ; endqdata1=qch.*b ;%偶数位的抽样值与sin 函数相乘得到其中的另一路信号1x 10-3数字信源的一路信号，奇数x 10-3数字信源的另一路信号，偶数2、 载波频率为1Mhz ，为b 点的波形(放大后)figure(2)carrier=cos(2*pi*fc*t1) ;plot(t1,carrier) ;title(‘fc=1Mhz 的载波’) ;2fc=1Mhz的载波x 10-43、将两路信号相加，得到发送端发送的信号，即c点波形(放大后) s=idata1+qdata1 ;%将奇偶相加figure(3)plot(t1,s),title(‘调制信号，即是两路合并发送的信号’)3调制信号，即是两路合并发送的信号x 10-44、在信道中加入了高斯白噪声和由于二径时延信号的合成，直射波的幅度取0.7，反射波的幅度取0.3。

技术创新中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第１－１期移动计算基于软件无线电的ＱＰＳＫ解调的设计ＤｅｓｉｇｎｏｆＱＰＳＫＤｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＳｏｆｔｗａｒｅＲａｄｉｏ（湖南大学）王松涛刘宏立毛六平童调生ＷＡＮＧＳＯＮＧＴＡＯＬＩＵＨＯＮＧＬＩＭＡＯＬＩＵＰＩＮＧＴＯＮＧＴＩＡＯＳＨＥＮＧ摘要：在无线通信系统中，调制解调技术的好坏很大程度上决定了通信的质量，ＱＰＳＫ调制方式具有优越的性能，在无线移动通信领域中被广泛采用。

文中详细介绍了ＱＰＳＫ的相干解调的整体方案并重点介绍了用ＣＯＲＤＩＣ算法的基本原理，以及由ＣＯＲＤＩＣ算法实现数控振荡器（ＮＣＯ）的方法和硬件电路的设计。

关键词：ＱＰＳＫ；数控振荡器；ＣＯＲＤＩＣ算法中图分类号：ＴＮ９２９．５文献标识码：ＢＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｍｍｕｃａｔｉｏｎ．ＱＰＳＫｈａｓｓｕｐｅｒｉｏｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｍｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｗｈｏｌｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｔｈｅｅｍｐｈａｓｉｓｏｎｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＣＯＲＤＩＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｅｗａｙｓｏｆｒｅａｌｉｚｉｎｇＮＣＯａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｕｓｉｎｇＣＯＲＤＩＣ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＱＰＳＫ，Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ，ＣＯＲＤＩＣａｌｇｏｒｉｔｈｍ文章编号：１００８－０５７０（２００７）０１－１－０２３０－０２１引言在数字通信系统中，由于基带信号不适合在无线信道中传输，所以在远距离通信和无线移动通信系统中，通常要先采用数字调制技术把基带信号变换成频带信号，然后再进行传输，在接收端，要把频带信号解调成数字基带信号再进行基带处理，所以调制解调的质量直接影响了通信的质量。

目录摘要 0ABSTRACT (1)第1章绪论 (3)1.1课题背景、目的及意义 (3)1.2课题的主要内容 (5)1.3本论文的结构安排 (5)第2章调制解调技术 (6)2.1常见的调制解调技术 (6)2.2QPSK技术 (6)2.2.1 QPSK原理 (6)2.2.2 QPSK实际应用 (11)2.3比较联系 (12)2.4QPSK应用前景 (13)第3章MATLAB简介 (14)3.1M ATLAB概貌 (14)3.1.1 MATLAB的发展 (14)3.1.2 Matlab的主要功能 (15)3.2M ATLAB的优势及特点 (16)3.2.1 Matlab的优势 (16)3.2.2 Matlab 语言的特点 (16)第4章QPSK调制解调设计 (18)4.1设计步骤 (18)4.2QPSK的调制解调 (20)4.3QPSK在高斯噪声情况下调制解调 (23)4.4QPSK抗噪声性能仿真 (27)第五章结论与总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)附录1 代码 (33)附录2 外文文献及翻译 (43)外文文献 (43)中文翻译 (49)附录3 毕业设计任务书 (52)附录4 开题报告 (55)华北水利水电学院本科生毕业设计开题报告 ..................... 错误!未定义书签。

摘要在21世界信息飞速发展的时代，各个国家对通信行业的支持更是不遗余力。

当前我国3G行业正值蓬勃发展，国家又在大力倡导三网融合。

各个运营商都在极力扩展自己的业务。

这也在为客户服务方面有了更高的要求、更高的质量。

众所周知，调制解调技术是信号传输的基本和核心。

好的技术能够快速地传递用户信息，并且有着高的准确性（即非常低的误码率）和可靠性。

QPSK调制解调技术以其高的解调速率、低的误码率，在CDMA领域得到广泛应用。

此项研究，对通信行业的发展有着积极推进的作用，利于提高我国通信行业的技术水准，以便于更好的为国家和人民服务。