实验四 QPSK调制信号经瑞利衰落信道性能

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。

南京工程学院通信工程学院课程设计说明书(论文)题目瑞利衰落信道仿真课程名称通信原理专业计算机通信班级算通 091学生姓名秦秀娟学号 208080307设计地点信息楼C311指导教师杨洁设计起止时间：2011年10月17日至2011年10月21日1.服从Rayleigh分布的信号可视为由经过多条不同路径来的分量迭加而成2.由多径分量与直射分量合成的接收信号的包络服从Rician分布当对接收信号中的直射分量z做归一化处理时服从Rician分布的信号包络3.由对数正态分布与正态分布之间的关系可知若随机过程x服从正态分布，则求对数服从对数正态分布一、实习目的由于多径和移动台运动等影响因素，使得移动信道对传输信号在时间、频率和角度上造成了色散，如时间色散、频率色散、角度色散等等，因此多径信道的特性对通信质量有着至关重要的影响，而多径信道的包络统计特性成为我们研究的焦点。

根据不同无线环境，接收信号包络一般服从几种典型分布，如瑞利分布、莱斯分布和Nakagami-m分布。

在设计中，专门针对服从瑞利分布的多径信道进行模拟仿真，进一步加深对多径信道特性的了解。

二、实习原理1.定义瑞利衰落:由于信号进行多径传播达到接收点处的场强来自不同传播的路径，各条路径延时时间是不同的，而各个方向分量波的叠加，又产生了驻波场强，从而形成信号快衰落称为瑞利衰落。

瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一种无线电信号传播环境的统计模型。

这种模型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，即“衰落”，并且其包络服从瑞利分布。

2.瑞利分布简介环境条件：通常在离基站较远、反射物较多的地区，发射机和接收机之间没有直射波路径，存在大量反射波；到达接收天线的方向角随机且在（0~2π）均匀分布；各反射波的幅度和相位都统计独立。

幅度、相位的分布特性：包络 r 服从瑞利分布，θ在0～2π内服从均匀分布。

瑞利分布的概率分布密度如图1所示：图1 瑞利分布的概率分布密度3.多径衰落信道基本模型根据ITU-RM.1125标准，离散多径衰落信道模型为()1()()()N t k k k y t r t x t τ==-∑ (1)其中,()k r t 复路径衰落，服从瑞利分布; k τ是多径时延。

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。