matlab课程设计说明

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）：电子工程学院

学期： 2011-2012-2 专业班级：通信工程091

姓名：

学号：

基于MATLAB的QPSK通信系统的设计与仿真

1绪论

随着通信技术的发展，信号处理方面硬件设计与专业软件设计结合日趋紧密，已经有一些公司开付出专业数字信号处理软件。比较优秀的而且得到广大技术人员认可的有MATLAB。

MATLAB等优秀软件使仿真技术得到很好的应用。通过对通信过程的仿真，我们就可以在低成本的条件下检测某一个方案是否能够实现，是否有更好的方案可以代替原来的方案，这样对通信的研究就站在了一个更高的起点，使通信技术的发展日新月异，近几年手机的普及率的迅速提高就从侧面反映移动通信技术的发展。

现代移动通信系统的发展是以多种先进的通信技术为基础发展起来的。移动通信的主要基本技术包括调制技术、移动信道中颠簸的传播特性、多址方式、抗干扰技术以及组网技术。在移动通信中，数字调制解调技术是关键技术，其中数字调相信号具有数字通信的诸多优点，在数字移动通信中广泛使用它来传送各种控制信息。本文就是通过用MATLAB软件来仿真研究数字通信中常用的集中调相方式：2PSK、QPSK、OQPSK、8PSK等，分析各种调相信号的产生原理以及抗干扰性能。

1.1研究背景与研究意义

1.1.1研究背景

随着技术的发展，系统建模和仿真技术已经日益成为现代个领域，特别是理工科各专业进行科学探索、系统可行性规划研究和工程设计不可缺少的重要环节。仿真技术在今天的通信领域是一个非常重要的技术手段。随着通信技术的发展，通信系统的结构和规模越来越复杂，基于通信系统的的应用也越来越多样化，单纯地依靠经验进行通信系统的规划和设计、通信设备的研发以及通信网络协议的开发，已经不能适应现代通信的发展需要。因而急需一种科学的手段来反映和预测网络的性能，这导致了仿真技术的应运而生。

1.1.2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

1.2.1课程设计的目的

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是通信工程专业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机型设计打下一定的基础。

1.2.2课程设计的任务

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。其也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。

2 QPSK通信系统

正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying：QPSK）通信系统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。要求利用Matlab语言对QPSK通信系统进行仿真，验证QPSK的特性（如误码率随信噪比的增加而减小）。

2.1 QPSK通信系统基本模型

QPSK 是一种相位调制算法，相位调制（调相）是频率调制（调频）的一种演变，载波的相位被调整用于把数字信息的比特编码到每一词相位改变（相移）。"QPSK"中的"PSK表示使用移相键控方式，移相键控是调相的一种形式，用于表达一系列离散的状态，QPSK对应4种状态的PSK 。因为QPSK拥有4种状态，所以QPSK每个符号(symbol)可以编码2个比特(bits)。

2.2 QPSK通信系统的性能指标

2.2.1有效性指标

①码元传输速率R

B

码元传输速率通常又称为码元速率，传码率，码率，信号速率或波形速率，直单位时间传输码元的数目，单位为波特，常用B表示

②信息传输速率R b

信息传输速率简称信息速率，又称比特率，表示单位时间传送的比特数，单位为bit/s

③频带利用率η

频带利用率指的是传输效率问题，定义为：单位频带码元传输速率的大小/B （B/Hz）

即η= R

B

用信息速率形式表示为η= R b/B (b/(s.Hz))

2.2.2可靠性指标

①码元差错率Pe

码元差错率简称误码率，指接受错误的码元数在传送码元数中所占的比例。准确的说，误码率就是码元在传输系统中被传错的概率，表示为：

Pe=单位时间接收的错误码元数/单位时间系统传输的总码元数

②信息差错率Pb

信息差错率称误信率或误比特率，指接收错误的信息量在传送信息总量所占比例。表示为：

Pb=单位时间接受的错误比特数（错误信息量）/单位时间系统传输的总比特数（总信息量）

结论：一定围，随着信噪比逐渐变大，其误码率逐渐减小。

3 QPSK通信系统主要模块

3.1 信源/信宿及其编译码

PCM编码器和译码器测试模型如图3.1和3.2所示。

图3.1 13折线近似的PCM编码器测试模型

主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。