10实验十 QPSK实验(正交调制)
qpsk调制解调原理及实现方法
一、概述QPSK调制解调技术是一种数字通信中常用的调制解调方式。
QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的缩写，即正交相移键控。
它通过改变正交载波的相位来传输数字信号，具有传输速率高、频谱利用率高的优点，被广泛应用于无线通信、卫星通信、数字电视等领域。
本文将介绍QPSK调制解调的原理和实现方法，以帮助读者更深入地理解这一技术。
二、QPSK调制原理QPSK调制是通过改变正交载波的相位来传输数字信号。
在QPSK调制中，有两路正交的载波信号，分别记为I通道和Q通道。
对于要传输的数字信号，首先将其分为两个独立的部分，分别用来调制I通道和Q通道的载波。
通过改变正弦载波的相位来表示不同的数字信号，从而实现信号的传输。
QPSK调制可以用以下公式表示：S(t) = Icos(2πfct) - Qsin(2πfct)其中，S(t)代表输出的调制信号，I和Q分别是I通道和Q通道的调制信号，fc代表载波频率。
通过改变I和Q的数值，可以实现不同数字信号的传输。
三、QPSK解调原理QPSK解调是指将接收到的QPSK信号转换为原始的数字信号。
在QPSK解调中，接收到的信号经过信号处理后，被分别送入两个相位解调器，得到两个独立的解调信号。
通过合并两个解调信号，即可得到原始的数字信号。
QPSK解调可以用以下公式表示：I = ∫S(t)cos(2πfct)dtQ = -∫S(t)sin(2πfct)dt通过对接收到的信号进行数学处理，得到I和Q的数值，进而实现信号的解调。
四、QPSK调制解调的实现方法1. QPSK调制实现QPSK调制可以通过数字信号处理器（DSP）来实现。
将要传输的数字信号转换为两个独立的调制信号，即I和Q。
将这两个调制信号送入正交调制器，经过信号处理后得到QPSK信号。
通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号输出。
2. QPSK解调实现QPSK解调可以通过相位解调器来实现。
接收到的QPSK信号先经过一系列处理，如信号衰减、滤波等，然后被送入两个相位解调器，分别得到I和Q的解调信号。
qpsk实验报告
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。
(最新整理)QPSK实验报告
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基于MATLAB仿真的QPSK在AWGN信道的误码性能姜杰通信1班 20080820103摘要：四相相移键控信号简称“QPSK”。
它分为绝对相移和相对相移两种。
由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式QDPSK.它具有一系列独特的优点,目前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。
发送码元序列在编码时将每两个比特分成一组，然后用四种相位之一来代表他,两比特4种组合，和相位对应关系按格雷码规律分配，即可得到QPSK调制波形。
基于MATLAB的Monte Carlo仿真可用于分析在这种方式下QPSK调制在AWGN 信道中的误码性能。
关键字：QPSK 误码性能 AWGN一．QPSK调制原理:QPSK的时域表达式为:其中=，，，另外QPSK信号一般用双极性（bipolarity)全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘表征。
PSK各信号具有相同的能量，即表示每个传输符号能量，定义为一个矩形脉冲，0≤t≤T于是在符号区间0≤t≤T内传输的信号波形可表示为(其中）将其看成两相角之和，即可表示为其中和为两个正交基函数,定义为：=并把改两个基函数能量归一化到1二．QPSK解调原理：AWGN信道中，接受信号可表示为：其中和是加性噪声的两个正交分量。
将接受信号与和做互相关,两个相关器的输出即可产生受噪声污染的信号分量，可表示为m=0，1,2，3其中且两正交噪声分量是零均值互不相关的高斯随机过程,于是和的方差是：最佳检测器将接受信号向量r投射到所有可能的传输信号向量之一上，并选对应于最大投影的向量，据此相关准则即为,2， 3由于全部信号都具有相等的能量，因此数字相位调制的一种等效检测器标准就是计算接收信号向量的相位：并从信号集中选取其相位最接近的信号.在AWGN信道中,QPSK调制差错概率为：,其中为每比特能量。
QPSK调制解调实验报告
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。
10实验十 QPSK实验(正交调制)
实验十 QPSK实验（正交调制）一、实验目的1、学习QPSK中频调制器原理。
2、正交调幅法QPSK中频调制器硬件实现方法。
3、数字中频调制方式与频带利用率。
二、实验仪器1、计算机一台2、通信基础实验箱一台3、100MHz示波器一台4、频谱分析仪一台5、螺丝刀一把三、实验原理QPSK系统在现代数字通信中起过重要作用，由于该系统稳定性好、门限特性好、电路实现简单等优点在数字通信和卫星通信中得到广泛应用。
直至数字通信发展到今天，QPSK系统仍然在进一步广泛应用，例如在无线数据传输系统宽带双向网络的上行信道、卫星电视等。
正交调幅法实现QPSK中频调制器的原理框图如图10-1所示。
主要由5个模块组成：(1)时钟源(2)FPGA组成的“基带信号处理”电路(3)载波发生器(4)正交调制器(5)中频滤波放大图10-1 QPSK中频调制器原理框图调制器的主要技术指标是：(1)信码率8Mb/S(2)中频频率35M（可微调）(3)采用模拟乘法器方式QPSK调制(4)调制输出电平大于500mv四、实验内容及步骤1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计QPSK调制器中，基带处理电路由2分频器、伪随机码发生器nrz、扰码sc、串并变换sp、四相差分编码ccodera组成，如图10-2所示。
wire图10-2 QPSK调制器基带处理电路FPGA引脚定义：CLK 83 脚（外部16.9M 时钟）1/2cp 37 脚NNRZ 39 脚X 40 脚（并行输出1）Y 48 脚（并行输出2）X11 50 脚（并行输出1送到乘法器12脚）X12 52 脚（并行输出2送到乘法器5脚）参考MAXPLU SⅡ的操作方法进行电路编译和仿真。
2、实验板设置(1)接通SW_6（用短路块），晶体振荡器X1产生16.9344M时钟信号，T8为该时钟频率的测试点。
(2)K2的“1”脚置“ON”。
将16.9344Mc时钟信号送到FPGA第83脚（全局时钟脚）。
QPSK 调制解调
关键词: 相移键控 四相移键控 QPSK调制 相干解调
I
×××大学本科毕业设计
QPSK Demodulation Experimental Design
Abstract：Indigitalcommunication，weoftenmodulatanddemodulat digital
signalbyFSKandPSKtotransmitdigitalinformation。 Nowadays，PSKoftenuse QPSK and NPSK. Any digital modulation scheme uses a finite number of distinct signals to represent digital data. PSK uses a finite number of phases, each assigned a unique pattern of binary digits. Usually, each phase encodes an equal number of bits. Each pattern of bits forms the symbol that is represented by the particular phase. The demodulator, which is designed specifically for the symbol-set used by the modulator, determines the phase of the received signal and maps it back to the symbol it represents, thus recovering the original data. This requires the receiver to be able to compare the phase of the received signal toareferencesignal— suchasystemistermedcoherent(andreferredtoas CPSK). This text is detailed on the concept,implement and principle of QPSK. It also detailed introduces the designedand realize of QPSK.
QPSK调制解调实验.doc
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。
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实验十 QPSK实验（正交调制）
一、实验目的
1、学习QPSK中频调制器原理。
2、正交调幅法QPSK中频调制器硬件实现方法。
3、数字中频调制方式与频带利用率。
二、实验仪器
1、计算机一台
2、通信基础实验箱一台
3、100MHz示波器一台
4、频谱分析仪一台
5、螺丝刀一把
三、实验原理
QPSK系统在现代数字通信中起过重要作用，由于该系统稳定性好、门限特性好、电路实现简单等优点在数字通信和卫星通信中得到广泛应用。
直至数字通信发展到今天，QPSK系统仍然在进一步广泛应用，例如在无线数据传输系统宽带双向网络的上行信道、卫星电视等。
正交调幅法实现QPSK中频调制器的原理框图如图10-1所示。
主要由5个模块组成：
(1)时钟源
(2)FPGA组成的“基带信号处理”电路
(3)载波发生器
(4)正交调制器
(5)中频滤波放大
图10-1 QPSK中频调制器原理框图
调制器的主要技术指标是：
(1)信码率8Mb/S
(2)中频频率35M（可微调）
(3)采用模拟乘法器方式QPSK调制
(4)调制输出电平大于500mv
四、实验内容及步骤
1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计
QPSK调制器中，基带处理电路由2分频器、伪随机码发生器nrz、扰码sc、串并变换sp、四相差分编码ccodera组成，如图10-2所示。
wire
图10-2 QPSK调制器基带处理电路
FPGA引脚定义：
CLK 83 脚（外部16.9M 时钟）
1/2cp 37 脚
NNRZ 39 脚
X 40 脚（并行输出1）
Y 48 脚（并行输出2）
X11 50 脚（并行输出1送到乘法器12脚）
X12 52 脚（并行输出2送到乘法器5脚）
参考MAXPLU SⅡ的操作方法进行电路编译和仿真。
2、实验板设置
(1)接通SW_6（用短路块），晶体振荡器X1产生16.9344M时钟信号，T8为该时
钟频率的测试点。
(2)K2的“1”脚置“ON”。
将16.9344Mc时钟信号送到FPGA第83脚（全局时钟
脚）。
实验板跳线和开关设置表：
3、将实验电路.pof文件配置到FPGA芯片
(1)将BYTBLASTER 一端连接到计算机并行口，另一端连接到实验板BYTBLASTER
口。
(2)打开电源开关K1。
(3)在MAXPLUSⅡ 菜单下选Programmer，然后点击Program开始下载。
4、QDPSK调制器实验电路互连
实验电路如图10-3（a）、（b）所示。
主要由四部分组成：
(1)数字电路（包括NRZ信号源、扰码、串并变换、四相差分编码、电平
变换）
(2)载波发生器（采用VCO电路构成，实验时可以微调中频频率，观察
QPSK变化）
(3)模拟乘法器（因为是QPSK实验，需要2个模拟乘法器，因此使用模拟
乘法器1和2）
(4)声表面波滤波器滤波、中频放大
对于载波发生器（VCO）：载波发生器电路见“VCO 实验”。
(1) 用短路块接通SW_14 ，给VCO 电路供。
(2) 用短路块接通J15，将载波信号连接到90度移相器。
(3) 用示波器测量J22（1、2测试点）为35M 载波信号。
实验时首先要将时钟信号源、FPGA 组成“基带信号处理”电路、载波发生器和正交调制器这4个基本模块通过跳线进行互连。
(1) 接通SW_6
(2) 将拨动开关“K2”的“1”脚置“ON ” (3) 接通SW_14、J15
(4) 测试T23、T24有基带信号，然后调整W2使T25为2DPSK 调制，调整
W3使T26为2DPSK 调制，最后接通J16，微调CC2使J16为QPSK 信号。
T8
FPGA 内部电路
载波0度
去滤波器
（a ）
QPSK时域测量QPSK频域测量
QPSK时域测量QPSK频域测量Q路2DPSK 调制输出
（b）
图10-3 QDPSK调制器实验电路互连
5、实验测试
用示波器按照测试点表要求测量数据。
QPSK实验测试点表：
测试点名称测试点波形说明
T8 16.9MC 晶体振荡器输出
T5 16.9MC 时钟选择开关输出
T15 8．45MC 二分频输出时钟信号
37脚
T17 NRZ码 39脚
T18 X （P1） 40脚
T19 Y （P2） 48脚
T23 X11 （P1） 连接到乘法器12脚
T24 X12 （P2） 连接到乘法器5脚
本实验要求对2DPSK调制信号在滤波前后的时域及频域波形进行测量和分析。
测试点及波形参考如下：
(1)先用示波器测T8（或T5）为16.9M晶体振荡器输出时钟。
(2)用示波器测T15为8.4M二分频输出时钟信号。
(3)用示波器测T16为NRZ输出信号
(4)测试T25 I路调制波形
(5)测试T26 Q路调制波形
(6)I路调制波形和Q路调制波形同时显示波形
(7)用短路块短接J16，即I路和Q路线性相加就完成QPSK调制，QPSK
已调波形如下所示
当IQ幅度有误差时的QPSK波形，这时需要调整W2、W3
当90度移相有误差时的QPSK波形，这时需要调整CC2
滤波放大及性能测试：
实际应用时已调信号频谱不能太宽，数字调制器都要进行限带处理，采用滤波器在中频处进行限带处理方法称作中频成形。
本实验采用了典型中频限带频谱成形。
限带滤波器采用定制的35M声表面波中频滤波器，-3db带宽为
8Mc。
下列照片为实测频率特性。
使用该表面波滤波器及附加放大器，需要设置以下跳线：
名称 设置 说明
J17 接通
正交调制器输出送到滤波器和放大器
J18 1-2接通 滤波放大后送到Q9接口
J18 2-3 接通 滤波放大后送到Q9接口
滤波前8Mb/s QPSK调制信号频率谱
经过声表面波中频滤波器后QPSK调制信号时域波形
经过声表面波中频滤波器后QPSK调制信号频域波形
五、实验报告内容要求
1、正交调制实现QPSK调制原理说明
2、画出完整的QPSK调制器实验框图
3、电路仿真波形记录
4、实际测量信号记录及分析（时域和频域）。