QPSK星座图程序
四相移相键控(QPSK)调制及解调实验
通信对抗原理实验报告实验名称:四相移相键控（QPSK）调制及解调实验学生姓名：学生学号：学生班级:所学专业：实验日期：1. 实验目的1. 掌握QPSK 调制解调原理及特性.2。
. 熟悉Matlab 仿真软件的使用。
2. 实验内容1、 编写Matlab 程序仿真QPSK 调制及相干解调。
2、 观察IQ 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。
3、 观察IQ 调制解调过程中各信号变化。
4、 观察功率谱的变化。
5、 分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。
3. 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。
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。
图1-1（a)表示A 方式时QPSK 信号矢量图,图1—1（b)表示B 方式时QPSK 信号的矢量图。
由于正弦和余弦的互补特性,对于载波相位的四种取值,在A 方式中：45°、135°、225°、315°，则数据k I、k Q 通过处理后输出的成形波形幅度有两种取值±2/2;B 方式中:0°、90°、180°、270°,则数据k I、k Q 通过处理后输出的成形波形幅度有三种取值±1、0。
表(0,1)(1,1)(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）。
通信中星座图简介
数字通信中几种调制方式的星座图由于实际要传输的信号（基带信号)所占据的频带通常是低频开始的,而实际通信信道往往都是带通的,要在这种情况下进行通信，就必须对包含信息的信号进行调制，实现基带信号频谱的搬移，以适合实际信道的传输.即用基带信号对载波信号的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化。
因为正弦信号的特殊优点(如:形式简单，便于产生和接受等），在大多数数字通信系统中，我们都选用正弦信号作为载波.显然,我们可以利用正弦信号的幅度，频率，相位来携带原始数字基带信号,相对应的分别称为调幅，调频，调相三种基本形式.当然,我们也可以利用其中二种方式的结合来实现数字信号的传输，如调幅－调相等,从而达到某些更加好的特性。
一．星座图基本原理一般而言，一个已调信号可以表示为：()()cos(2)N m n k s t A g t f t πϕ=+0t T ≤<(1）00001,2......1,2.......1,2........1,2........N N m m n n k k ====上式中,()g t 是低通脉冲波形,此处，我们为简单处理，假设()1g t =,0t T <≤，即()g t 是矩形波，以下也做同样处理。
假设一共有0N (一般0N 总是2的整数次幂，为2，4，16，３2等等)个消息序列,我们可以把这0N 个消息序列分别映射到载波的幅度m A ，频率n f 和相位k ϕ上，显然，必须有 0000N m n k =⨯⨯才能实现这0N 个信号的传输。
当然,我们也不可能同时使用载波信号的幅度、频率和相位三者来同时携带调制信号，这样的话,接收端的解调过程将是非常复杂的。
其中最简单的三种方式是：（1）.当n f 和k ϕ为常数，即0000,1,1m N n k ===时,为幅度调制(A ＳK ）。
（2）．当m A 和k ϕ为常数，即00001,,1m n N k ===时，为频率调制（FSK)。
qpsk原理
QPSK的基本原理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。
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。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前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。
其星座图如下所示(采用格雷码编码)。
QPSK数字解调QPSK数字解调包括：模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢复等。
在实际的调谐解调电路中，采用的是非相干载波解调，本振信号与发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动，因而解调出来的模拟I、Q基带信号是带有载波误差的信号。
这样的模拟基带信号即使采用定时准确的时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号，误差的积累将导致抽样判决后的误码率增大，因此数字QPSK解调电路要对载波误差进行补偿，减少非相干载波解调带来的影响。
此外，ADC的取样时钟也不是从信号中提取的，当取样时钟与输入的数据不同步时，取样将不在最佳取样时刻进行所得到的取样值的统计信噪比就不是最高，误码率就高，因此，在电路中还需要恢复出一个与输入符号率同步的时钟，来校正固定取样带来的样点误差，并且准确的位定时信息可为数字解调后的信道纠错解码提供正确的时钟。
校正办法是由定时恢复和载波恢复模块通过某种算法产生定时和载波误差，插值或抽取器在定时和载波误差信号的控制下，对A/D转换后的取样值进行抽取或插值滤波，得到信号在最佳取样点的值，不同芯片采用的算法不尽相同，例如可以采用据辅助法(DA)载波相位和定时相位联合估计的最大似然算法。
特性分析四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。
星座图
星座图是目前数字调制的一个基本概念。
学过通信原理或者数字通信的应该知道，要将数字信号发送出去，一般不会直接发0或者1，而是先将0,1信号（bit）按照一个或者几个组成一组，比如每两个bit组成一组，即有00,01,10,11，总共四种状态，（如果没3个bit的话是8种状态，依次类推），此时可以选择QPSK（四相位调制，对应前面00...11四种状态），QPSK 四个点组成一个QPSK的星座图，每个点与相邻的点相差90度（幅度是相同的），自己画一下就知道了，一个星座点对应一个调制符号，这样没发送一个调制符号，其信息量是发送一个bit的2倍，从而提高传输速率；
而QPSK信号接收解调的时候，则是根据接收信号与星座图上4个点的距离（一般称为欧式距离）来判断发送的是哪个信号，如果离00点最近，则判为00，否则判为其他点。
因此星座图的作用主要是在调制时用于映射（比如QPSK,16QAM,64QAM等），而接收时用于判断发送的到底是哪个点，从而正确解调数据。
基于matlab的QPSK与BPSK信号性能比较仿真
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章概述 (1)第二章QPSK通信系统原理与仿真 (1)2.1 QPSK系统框图介绍 (1)2.2QPSK信号的调制原理 (2)2.2.1QPSK信号产生方法 (2)2.2.2QPSK星座图 (2)2.3QPSK解调原理及误码率分析 (3)2.3.1QPSK解调方法 (3)2.3.2QPSK系统误码率 (3)2.4QPSK信号在AWGN信道下仿真 (4)第三章BPSK通信系统原理与仿真 (4)3.1BPSK信号的调制原理 (4)3.2BPSK解调原理及误码率分析 (4)第四章QPSK与BPSK性能比较 (5)4.1QPSK与BPSK在多信道下比较仿真 (5)4.1.1纵向比较分析 (5)4.1.2横向比较分析 (7)4.2仿真结果分析 (7)4.2.1误码率分析 (7)4.2.2频带利用率比较 (7)附录 (8)代码1 (8)代码2 (8)代码3 (10)代码4 (12)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章概述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。
它以其抗干扰性能强、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、宽带接人、移动通信及有线电视系统之中。
BPSK是英文Binary Phase Shift Keying的缩略语简称，意为二相相移键控，是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。
它使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。
本文所研究的QPSK系统与二进制的BPSK系统相比，具有以下特点:1.在传码率相同的情况下，四进制数字调制系统的信息速率是二进制系统的2倍。
2.在相同信息速率条件下，四进制数字调制系统的传码率是二进制系统的1/4倍，这一特点使得四进制码元宽度是二进制码元宽度的2倍，码元宽度的加大，可增加每个码元的能量，也可减小码间串扰的影响。
(完整)QPSK系统的误码率和星座图仿真
(完整)QPSK系统的误码率和星座图仿真编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)QPSK系统的误码率和星座图仿真）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)QPSK系统的误码率和星座图仿真的全部内容。
目录一、课题内容………………………………………..…。
……。
..1二、设计目的……………………………………….。
…。
…。
…。
1三、设计要求…………………………………………………。
.1四、实验条件................................................。
....。
(1)五、系统设计....................................................。
.。
.. (2)六、详细设计与编码……………………………。
……………。
.41. 设计方案………………………………。
…….…..……。
42。
编程工具的选择……………………………………。
…。
43。
程序代码…………………………………….。
.………。
54. 运行结果及分析 (8)七、设计心得………………………………………。
……….。
9八、参考文献……………………………….………。
………。
10一、课题内容基于MATLAB或C语言模拟仿真OFDM通信系统。
主要功能：1、搭建基带OFDM系统仿真平台,实现OFDM信号体制与解调；2、能够画出输入数据与输出数据的星座图；3、能在不同信噪比信道的情况下,对信号进行误码分析。
3、能够和理论误码率公式比较二、设计目的1、综合应用《Matlab原理及应用》、《信号与系统》、《通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念；2、培养学生系统设计与系统开发的思想；3、培养学生利用软件进行通信仿真的能力。
星座图映射——精选推荐
星座图映射星座图映射的实现⼀、基本概念1.数字调制数字信号的传输⽅式分为基带传输和带通传输。
⼤多数的信道因为具有带通性⽽⽆法传播基带信号，这是由于基带信号具有丰富的低频特性。
故⽽需要⽤数字基带信号对载波进⾏调制，这种数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
2.正交幅度调制QAMQAM是Quadrate Amplitude Modulation的缩写，意为正交幅度调制。
在QAM体制中，信号的幅度和相位作为两个独⽴的参量同时受到调制。
3.振幅键控通过利⽤载波的幅度变化来传递数字信息，其频率和初始相位保持不变。
⼆、QAM的原理及实现利⽤QAM调制的输⼊信号，其⼀个码元可以表⽰为：其中，k=整数，和分别可以取多个离散值。
展开为：令：则：可以看出，是两个正交的振幅键控之和。
在以上式⼦中，若仅可以取-和，仅可取+A和-A，那么这个QAM信号就成为QPSK信号了。
这是⼀种最简单的QAM信号。
其他的QAM信号有16QAM，32QAM，64QAM，128QAM，等。
QAM的⽬的是⽤载波频率的幅度和相位差异来表征，这两个参数可以从映射以后的星座图中⽅便地得到。
QPSK的⽮量图和16QAM⽮量图（星座图）：调制过程以下将以QPSK和64QAM为例说明，其他的可类推。
调制原理QPSK将输⼊序列每2个bit分为⼀组（码元），前⼀个记做a，后⼀个记做b。
这样就把输⼊序列分成了2个⼦序列。
也就是说，将原串⾏序列转化成两组并⾏序列。
上节中的QPSK星座图是A⽅式，由于它存在0坐标，在解调中，容易反相，故在实践中⼤都采⽤另⼀种⽅式，即⽅式B，星座图如下：对这两组序列中的每个bit进⾏极性转换，即⼀种电平转换，将0->-1，1->+1。
这样原来的两组2进制01序列就转化成了+1，-1序列。
a b ( I, Q )0 0 ( -1, -1 )0 1 ( -1, 1 )1 1 ( 1, 1 )1 0 ( 1, -1 )这样就将⼀个码元（两个⼆进制数）在QPSK星座图中表⽰出来了，在QPSK星座图，每个点代表⼀个码元，图中⿊点与原点间连线与X轴正夹⾓即为该码元载波的相位，连线的长度为其载波幅度。
QPSK
如何使用FPGA进行信号调制技术分类：可编程器件 | 2009-03-01作者：chactor: EDN ChinaEDN博客精华文章作者：chactor最近要做一个通信收发系统项目，以前对收发器的射频前段关注的比较多，而对基带部分的信号处理一直没有仔细研究。
因此，正好借这个项目，熟悉整个基带部分的信号处理流程。
基带部分主要包括以下几个主要部分：信源编码，信道编码（分组码，卷积码，Turbo 码，低密度校验码LDPC等），交织，信号调制（BPSK，QPSK，8PSK，16QAM，64QAM等），OFDM调制，DA变换。
一、基本原理本文主要关注信号调制的原理和FPGA具体实现。
信号调制主要是对信号进行星座映射，一串二进制数据进过星座映射，生成一路I信号和一路Q信号，如下图所示。
下面以16QAM为例说明星座映射的过程。
16QAM中每4个bit对应一路I信号和一路Q 信号，因此首先要将串行输入的四个bit数据转换成并行的4bit数据，根据这4bit并行数据选取出其对应的I信号和Q信号，具体映射图如下所示。
上图采用格雷码映射，即星座图上相邻星座对应的编码只有1bit差异，这样在相同的误码率情况下可以得到最小的误比特率。
比如输入二进制数据为1001，则输出为3+1i（复数），即I路输出3（十进制），Q路输出1。
不过在实际编码中用间距比较大的十进制数据来表示IQ信号，以提高噪声容限。
比如用-97（1110011111），96（0001100000），-33（1111011111），32（0000100000）代替-3，3，-1，1，即1001输入时，I信号输出为0001100000，Q信号输出为0000100000。
二、FPGA实现串变变换模块的实现：星座映射的实现（关键模块）：三、后续模块为了使IQ输出的符号速率和后续器件的输入符号速率相匹配，需要在IQ后进行内插，比如IQ输出符号速率为128KBaud，而后续模块输入符号速度要求1024KBaud，则内插倍数位1024/128=8，即在每个IQ符号后内插7个0符号，内插后会产生7个高频镜像分量，在接收时采用低通滤波滤除。
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fading channel
add white Gaussian Noise QPSK demodulation
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QPSK
BER output result Then, let us understand the program:
Preparation part :sr=256000.0; % Symbol rate
Fading channel
% Generated data are fed into a fading simulator [ifade,qfade]=sefade(ich2,qch2,itau,dlvl,th1,n0,itnd1,now1,length (ich2),tstp,fd,flat); % Updata fading counter
fclose(fid);
thank you
IPOINT=8;
% Number of oversamples
Filter initialization
rfn=21; alfs=0.5;
% Number of taps % Rolloff factor %Transmitter filter
[xh] = hrollfcoef(irfn,IPOINT,sr,alfs,1); coefficients
Draw the constellation diagram of QPSK by MATLAB
QPSK
QPSK is short for quaternary phase shift keying signal, meaning photograph shift keying is, is a kind of digital modulation mode. In matlab to draw the QPSK constellation diagram, should : pass preparation part filter initialization start calculation,data generation QPSK modulation
[xh2] = hrollfcoef(irfn,IPOINT,sr,alfs,0); coefficients
%Receiver filter
START CALCULATION
nloop=100; % Number of simulation loops noe = 0; nod = 0; % Number of error data % Number of transmitted data
Output result
ber = noe/nod; fprintf('%d\t%d\t%d\t%e\n',ebn0,noe,nod,noe/nod); built in function fid = fopen('BERqpsk.dat','a'); % fprintf:
fprintf(fid,'%d\t%e\t%f\t%f\t\n',ebn0,noe/nod,noe,nod); % fprintf: built in function
for iii=1:nloop
Data generation:
data1=rand(1,nd*ml)>0.5; % rand: built in function
QPSK Modulation
[ich,qch]=qpskmod(data1,1,nd,ml); [ich1,qch1]= compoversamp(ich,qch,length(ich),IPOINT); [ich2,qch2]= compconv(ich1,qch1,xh);
QPSK Demodulation:
[demodata]=qpskdemod(ich5,qch5,1,ndBER)
noe2=sum(abs(data1-demodata)); % sum: built in function nod2=length(data1); % length: built in function noe=noe+noe2; nod=nod+nod2; fprintf('%d\t%e\n',iii,noe2/nod2); % fprintf: built in function end % for iii=1:nloop
Attenuation Calculation :
spow=sum(ich2.*ich2+qch2.*qch2)/nd; % sum: built in function attn=0.5*spow*sr/br*10.^(-ebn0/10);
attn=sqrt(attn); % sqrt: built in function
ml=2; % ml:Number of modulation levels (BPSK:ml=1, QPSK:ml=2, 16QAM:ml=4) br=sr .* ml; % Bit rate nd =800; % Number of symbols that simulates in each loop ebn0=20; % Eb/N0
%itnd1 = itnd1+ itnd0;
Add White Gaussian Noise (AWGN)
[ich3,qch3]= comb(ich2,qch2,attn);% add white gaussian noise [ich4,qch4]= compconv(ich3,qch3,xh2); syncpoint=irfn*IPOINT+1; ich5=ich4(syncpoint:IPOINT:length(ich4)); qch5=qch4(syncpoint:IPOINT:length(qch4));