QPSK的瑞利衰落ppt课件

1、1*2011-11-17 QPSK的瑞利衰落的瑞利衰落2 内内 容容 3QPSK的调制原理的调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，又叫四相绝对相移调制，QPSK利用载波的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，后一信息比特用代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信代表。双比特码元中两个信息比特息比特ab通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关

2、通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表系如表1所示，矢量关系如图所示，矢量关系如图1所示。图（所示。图（a）表示）表示A方式时方式时QPSK信号矢量图，图（信号矢量图，图（b）表示）表示B方式时方式时QPSK信号的矢量图。由于正弦和余弦的互补特性，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，在对于载波相位的四种取值，在A方式中：方式中：45、135、225、315，则数据通过处理后输出的，则数据通过处理后输出的成形波形幅度有两种取值成形波形幅度有两种取值；B方式中：方式中：0、90、180、270，则数据通过处理后输出的成形波形，则数据通过处理后输出的成形波形幅度有三

3、种取值幅度有三种取值1、0。4QPSK的调制原理的调制原理表表1 双比特码元与载波相位关系双比特码元与载波相位关系图图1 QPSK信号的矢量图信号的矢量图5QPSK的调制原理的调制原理 QPSK的产生可采用相位选择法或正交调制法。的产生可采用相位选择法或正交调制法。相位选择法的方框图如图相位选择法的方框图如图2所示。图所示。图2中中, 输入的二进输入的二进制信息序列经串制信息序列经串/并变换后去控制逻辑选相电路的相并变换后去控制逻辑选相电路的相位输出。由图位输出。由图2可看出，系统工作在可看出，系统工作在A方式。方式。 图2相位选择法产生QPSK信号的方框图6QPSK的调制原理的调制原理正交调

4、制法产生正交调制法产生QPSK信号的方框图如图信号的方框图如图3所示。所示。从图可看出，它由两路正交的从图可看出，它由两路正交的2PSK调相电路组合而成。调相电路组合而成。二进制信息序列经串二进制信息序列经串/并变换后，分为并变换后，分为A、B两路，每路两路，每路的码元速率是输入数据速率的一半。为了实现调相，加的码元速率是输入数据速率的一半。为了实现调相，加到乘法器的调制信号必须是双极性的，因此到乘法器的调制信号必须是双极性的，因此A、B两路两路都接入了单都接入了单/双极性变换器。图双极性变换器。图3中给出了输出信号的矢中给出了输出信号的矢量图。由图可看出，系统工作在量图。由图可看出，系统工作

5、在B方式。方式。图3正交调制法产生QPSK信号的方框图7QPSK的解调原理的解调原理 QPSK信号的相干正交解调方框图如下。因为信号的相干正交解调方框图如下。因为QPSK信号是两个正交的信号是两个正交的2PSK信号合成的，因此，可信号合成的，因此，可仿照仿照2PSK相干检测法，在同相路和正交路中分别设相干检测法，在同相路和正交路中分别设置两个相关器，即用两个相互正交的相干信号分别对置两个相关器，即用两个相互正交的相干信号分别对两个二相信号进行相干解调，得到两个二相信号进行相干解调，得到I(t)和和Q(t)，再经，再经电平判决和并电平判决和并/串变换后即可恢复原始数字信息。此串变换后即可恢复原始

6、数字信息。此法也称为极性比较法。法也称为极性比较法。图4QPSK信号的相干解调方框图8瑞利衰落信道瑞利衰落信道 瑞利衰落信道（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，其信号幅度是随型假设信号通过无线信道之后，其信号幅度是随机的，表现为机的，表现为“衰落衰落”特性，并且多径衰落的信特性，并且多径衰落的信号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称号包络服从瑞利分布。由此，这种多径衰落也称为瑞利衰落。为瑞利衰落。 瑞利衰落只适用于从发射机到接收瑞利衰落只适用于从发射机

7、到接收机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落机不存在直射信号的情况，否则应使用莱斯衰落信道作为信道模型。信道作为信道模型。注意：信道的瑞利衰落仅影响信号的幅度，而不影响注意：信道的瑞利衰落仅影响信号的幅度，而不影响信号的相位！信号的相位！9MATLAB仿真仿真瑞利衰落仿真模型用来仿真由瑞利衰落仿真模型用来仿真由QPSK调制的调制的信号经过多路瑞利衰落的效果，该模型结构如信号经过多路瑞利衰落的效果，该模型结构如图图5所示。所示。图5QPSK瑞利衰落仿真模型10MATLAB仿真仿真内容：内容： 1.构建一个理想信道基本构建一个理想信道基本QPSK仿真系统仿真系统,仿真结果有仿真结果有a.基带输

8、入波形基带输入波形 b.QPSK信号及频谱信号及频谱 c.解调输出解调输出2.构建一个在构建一个在AWGN（高斯白噪声）信道条件下的（高斯白噪声）信道条件下的QPSK仿真系统，仿真系统，仿真结果有仿真结果有a.QPSK信号及频谱信号及频谱 b.QPSK信号星座图信号星座图 c.高斯白噪声波形高斯白噪声波形 3.构建一个先经过构建一个先经过Rayleigh，再通过，再通过AWGN信道条件下的条件下的信道条件下的条件下的QPSK仿真系统，仿真结果有仿真系统，仿真结果有a.QPSK信号及其功率谱信号及其功率谱 b.通过瑞利衰落信道之前和之后的信号星座图，前后进行比较通过瑞利衰落信道之前和之后的信号星

9、座图，前后进行比较c.在瑞利衰落信道和在高斯白噪声条件下的误码性能曲线在瑞利衰落信道和在高斯白噪声条件下的误码性能曲线11MATLAB仿真仿真仿真结果及分析：仿真结果及分析：一、理想信道下的仿真，实验结果如图所示：一、理想信道下的仿真，实验结果如图所示：结果分析：结果分析：如图上结果显示，完成了如图上结果显示，完成了QPSK信号在理想信道上的调制，传输，信号在理想信道上的调制，传输，解调的过程，并且可以看出调制解调的结果没有误码。解调的过程，并且可以看出调制解调的结果没有误码。12MATLAB仿真仿真仿真结果及分析：仿真结果及分析：二、高斯信道下的仿真，实验结果如图所示：二、高斯信道下的仿真，实验结果如图所示：结果分析：结果分析：在高斯噪声的影响下，调制信号的波形发生了明显的变化，功率在高斯噪声的影响下，调制信号的波形发生了明显的变化，功率频谱相对于前图中的调制信号的频谱发生了变化。星座图反映可频谱相对于前图中的调制信号的频谱发生了变化。星座图反映可接收信号早高斯噪声的影响下发生了误码，但是大部分还是保持接收信号早高斯噪声的影响下发生了误码，但是大部分还是保持了原来的特性。了原来的特性。13MATLAB仿真仿真仿真结果及分析：仿真结果及分析：三、高斯信道下的仿先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真：三、高斯信道下的仿先通过瑞利衰落信道再通过高斯信道的仿真：结果分析：结果分析：得