毕业设计qpsk调制与解调的软件实现

QPSK调制与解调的软件实现摘要：随着移动通信技术的发展，以前在数字蜂窝系统中采用FSK、ASK、PSK等调制方式，逐渐被许多优秀的调制技术所替代，其中四相移相键控QPSK技术是无线通信技术中比较突出的一种二进制调制方法。本文主要介绍了QPSK调制与解调的实现原理框图，重点研究了用MATLAB软件中的SIMULINK仿真功能对QPSK调制与解调这一过程如何建立仿真模型，通过对仿真模型的运行，得到了信号在QPSK调制与解调调过程中的信号时域变化图。通过该软件实现方式，可以大大提高设计的灵活性，节约设计时间，提高设计效率，从而缩小硬件电路设计的工作量，缩短开发周期。关键词：数字蜂窝系统，四相移相键控，调制，解调。QPSKmodulationanddemodulationofsoftwareimplementationAbstract：Asmobilecommunicationstechnology,andpreviouslyintheadoptionofdigitalcellularsystem,ASK,FSKPSKmodulation,etc.Graduallybeenmanyexcellentmodulationtechnologysubstitution,wherefourphase-shiftkeyingQPSKtechnologyisawirelesscommunicationstechnologyinabinarymodulationmethod.ThisarticleprimarilydescribesQPSKmodulationanddemodulationoftheimplementationoftheprincipleofblockdiagrams,focusesontheMATLABSIMULINKsoftwareemulationinonQPSKmodulationanddemodulationtheprocesshowtobuildasimulationmodel,throughtheoperationofsimulationmodel,IgetsignalinQPSKmodulationanddemodulationadjustmentprocessdomainchangefigure.Thesoftwareimplementation,candramaticallyimprovethedesignflexibility,savingdesigntime,increaseefficiency,designtoreducetheworkloadofhardwarecircuitdesign,andshortenthedevelopmentcycle.Keywords：Digitalcellularsystem,QPSK,modulation,demodulation.目录第一章绪论11.1选题的目的与意义11.2研究背景与现状11.3数字调制解调技术的概述21.4QPSK技术的概述31.5本文的主要研究工作4第二章QPSK调制解调原理及结构设计52.1相移键控系统概述5二进制相移键控5四相相移键控52.2QPSK调制的工作原理62.3QPSK解调的工作原理72.4其它QPSK简介9第三章QPSK调制解调的软件实现103.1SIMULINK功能介绍103.2SIMULINK特点103.3QPSK调制解调的软件设计113.3.1QPSK调制解调的软件实现方框图113.3.2QPSK调制解调过程主要组件的功能123.4QPSK调制解调仿真过程及其波形图133.4.1QPSK调制过程及其波形图133.4.2QPSK解调过程及其波形图223.5QPSK调制解调仿真过程正确性的验证28结束语29致谢30参考文献31附录32第一章绪论1.1选题的目的与意义随着通信的发展，网络的日益普及，通信网络已经渗透到社会的各个领域，通信产品也随处可见。通信技术现已成为人们学习、生活、工作的必备工具，但我们在享受网络带给我们的便利的同时，又发现，速度是如此之慢。于是，如何有效、可靠地把消息传输和交换成为了通信领域研究的重点。各种的Internet宽带接入方式，如前期的ISDN、现在的ADSL以及CableModem等等，都相继产生。而充分利用频率资源，使用高效调制方式，实现尽量高的接入速率，成为宽带技术的关键所在。本文针对当今宽带接入技术中应用最为广泛的QPSK调制技术进行了理论研究，阐述QPSK调制解调的实现过程，并运用软件实现手段对信号变换过程加以分析，希望有所收获。1.2研究背景与现状自1897年意大利科学家GMARCONI首次使用无线电波进行信息传输并获得成功后，在一个多世纪的时间中，在飞速发展的计算机和半导体技术的推动下，无线通信的理论和技术不断取得进步，今天，无线移动通信已经发展到大规模商用并逐渐成为人们日常生活不可缺少的重要通信方式之一。随着数字技术的飞速发展与应用数字信号处理在通信系统中的应用越来越重要。数字信号传输系统分为基带传输系统和频带传输系统。频带传输系统也叫数字调制系统，该系统对基带信号进行调制，使其频谱搬移到适合信道传输的频带上数字调制信号有称为键控信号。在调制的过程中可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅，频率及相位进行调制。最基本的方法有三种；正交幅度调制（QAM），频移键控（FSK）和相移键控（PSK）随着大规模集成电路技术和工艺的进步，数字集成电路的复杂度和功能达到了前所未有的高度，推动了社会的数字化进程，以专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）为代表的ＩＣ，已经在工业生产中得到了大规模的应用。在技术和工艺进步的基础上，数字通信中调制解调算法的实现已不再是一件可望不可及的事情。可以说，无论是通信系统的内在要求（即算法复杂性决定接收的质量），还是外在条件（技术和工艺）都在促使通信系统的调制解调向数字化发展。QPSK是目前卫星、微波和有线电视上行通信中最常用的一种单载波调制方式，在电路上实现比较简单，其频带利用率高，是BPSK的两倍，具有较强的抗干扰性，当发射功率一定时，和BPSK的误码率相同。1.3数字调制解调技术的概述数字信号调制是用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程，数字信号的调制设备包括数字信号处理(编码)单元和调制单元。首先将模拟信号数字化，然而数字信号序列进行编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的，必须经过某种处理，使之变成适合在规定信道中传输的形式。在通信原理上，这种处理称为信道编码，一般包括扰码，R-S编码，卷积交织，卷积编码这几部分；有关调制单元的调制类型的分类：(1)按数据类型数字调制可分为二进制调制和多进制调制两种。(2)按已调信号的结构形式可分为线性调制和非线性调制两种。(3)按数字调制方式分为调幅、调频和调相三种基本形式。数字通信解调设备的构成如图1．2所示，主要包括解调单元、信码再生单元和译码单元。其中，载波同步和定时同步是解调器的2个核心单元，它们直接决定着解调器的误码性能。在传统的数字通信系统中，接收机的解调单元都是用模拟处理方法和器件实现的。其中，共同之处在于使用了模拟滤波器、鉴相器(乘法器)和压控振荡器(VCO)。这种传统的模拟解调单元电路体积大、形式复杂；调试周期长而且受人为因素影响大：器件内部噪声大，易受环境影响，可靠性差；因此，这种传统的接收机不能完全发挥数字通信的优势，不能实现数字信号处理的最佳接收。解调单元的载波同步和定时同步将完全在数字部分完成，而模数转换器的位置决定了接收机的数字化程度。在全数字解调中，几乎所有的模拟解调单元和器件都可以对应地找到它的数字化形式，如数字滤波器(FIR或IIR)、全数字乘法器和数控振荡器等。但全数字解调并不是简单的将模拟解调中的器件全部数字化，它具有以下的特点：(1)电路结构简单，易于调试；(2)可以使用复杂的算法，从而实现最佳的接收；(3)便于计算机辅助设计，实现电子设计自动化(EDA)；(4)易于集成和大规模生产，价格低廉。1.4QPSK技术的概述QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。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。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，275°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。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。在HFC网络架构中，从用户线缆调制解调器发往上行通道的数据采用QPSK方式调制，并用TDMA方式复用到上行通道。在有线电视系统中，卫星（大锅）输出的就是QPSK信号。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。1.5本文的主要研究工作本文研究的主要内容是利用软件来实现QPSK的调制与解调。本次课题利用的软件是MATLAB软件中自带的SIMULINK仿真功能模块来进行对QPSK调制与解调过程的设计和仿真。其主要内容包括：1.研究QPSK的调制原理和解调原理；2.利用SUMULINK设计QPSK调制和解调仿真模型；3.分析QPSK的调制解调过程信号的时域变化过程；第二章QPSK调制与解调原理及结构设计2.1相移键控系统概述相移键控是目前扩频系统中大量使用的调制方式，也是和扩频技术结合最成熟的调制技术，原则上看是一种线性调制。从基带变换到中频以及射频，中间的频谱搬移和信号放大需要一个要求较高的线性信道，因而，设计要求较高。相移键控系统中，有待传输的基带数字脉冲控制着载波相位的变化，从而形成振幅与频率不变，而相位取离散值变化的己调波。2.1.1二进制相移键控对于二迸制相移键控BPSK(BinaryPhaseShiftKeying)来说，就是二进制的数字信号0和1分别用载波的0和π来表示。其表达式由公式(2-1)给出：(2-1)式中，为二进制数字，概率为1-P概率为P概率为1-P概率为P2.1.2四相相移键控四相相移键控QPSK是MPSK的一种特殊情况。它是利用载波四个不同的相位来表征数字信息的调制方式。QPSK信号可以表示为：(2-3)式中，是载波的角频率，是第k个码元的载波相位取值，是一个发送码元的持续时间，它将取可能的四种相位之一，甙t)是发送码元的波形函数。是可以取区问(0，2x)任何离散值的随机变量，可取的个数由调制方式的进制来决定。在QPSK调制系统中，发送端可取的相位值为四个。将上式展开，得到：(2-4)令，，则两者的取值是随机的离散值，和选定的相位有关，在星座图的映射中对应同相和正交分量，反映其在映射图中的矢量位置。对于四种相位的选择，存在π/2体系和n=π/4体系。π/2体系对应n=0，π/2，π，3π/2四个离散值。π/4体系对应n=π/4，3π/4，5π/4，7π/4四个离散值。从式(2_4)可以看出，四相调制的波形，可以看成是对两个正交载波进行二进制幅度调制的信号之和。从和的取值，容易发现两者具有一定的矢量约束关系，保证两者合成的矢量点在落在同一圆周上。这个关系意味着，系统的非线形失真对QPSK系统的可靠性影响很小。2.2QPSK调制的工作原理QPSK信号有00、01、10、11四种状态。所以,对输入的二进制序列,首先必须分组,每两位码元一组。然后根据组合情况,用载波的四种相位表征它们。QPSK信号实际上是两路正交双边带信号,可由图2.1所示方法产生。串/并串/并变换相乘电路相干载波产生π/2相移相乘电路相加电路输入信号输出信号图2.1QPSK调制原理图由图1，可以看出，QPSK是由两路BPSK信号构成，且两路信号相互正交的,即相位差相差90°，两路BPSK信号相加，即得到QPSK信号。图2.1是比较常用的QPSK调制方式。2.3QPSK解调的工作原理QPSK信号是两个正交的2PSK信号的合成,所以可仿照2PSK信号的相平解调法,用两个正交的相干载波分别检测A和B两个分量,然后还原成串行二进制数字信号,即可完成。原理图如图2.2所示.低通低通相乘抽判π/2相乘低通抽判并/串载波提取定时提取-QPSK信号输出信号图2.2QPSK解调原理图相干解调中，正交路和同相路分别设置两个相关器(或匹配滤波器)，得到I(t)和Q(t)，经电平判决和并一串变换后即可恢复原始信息。当然，如果调制端是差分编码的，那么解调中并串变换后还需一个差分解码。假如已调信号为，I(t)和Q(t)分别为和正交路，为载波频率，那么相干解调后，同相路相乘可得(2-5)正交路为(2-6)经过低通滤波器后，可得(2-7)经过判决电路后，由上式，不难得到如下表所示结果（同相路和正交路是经过极性转换的，1对应于二进制数据1，-1对应于二进制数据0）。解调过程中涉及到信号的采样、数字下变频、载波同步、位同步等关键技术。信号的采样是模拟信号与数字信号之间的一个通道，是数字化解调过程中一个及其关键的步骤。数字下变频DDC(DigitalDownConverter)是随着数字信号处理技术的发展而出现的，目前大量使用在数字中频技术中，它的根本任务就是实现数字中频到基带信号的变换。数字下变频的组成与模拟下变频器类似，包括数字混频器、数字控制振荡器(NCo)和低通滤波器(LPF)三部分组成。影响数字下变频器性能的主要因素有两个：一是表示数字本振、输入信号以及混频乘法运算的样本数值的有限字长所引起的误差；二是数字本振相位分辨率不够而引起数字本振样本数值的近似取值。也就是说，数字混频器和数字本振的数据位数不够宽，存在尾数截断的情况；数字本振相位的样本值存在近似的情况。它主要涉及数控振荡器NCO，抽取滤波器(即积分．清洗滤波器)等技术。在数字通信系统中，解调器的任务是恢复出传输来的原始数据系列。解调器的构成方案通常可以分为两类：同步解调和异步解调。两者的区别在于，同步解调需要一个相干同步的本地载波。一般地说，同步解调性能较为优良。但是，对于抑制载波分量的调制信号来说，要从接收的信号中恢复出参考载波，必须进行相应的处理。在数字通信中，除了载波同步外，还需要位同步。因为消息是一串连续的码元系列，解调时必须知道码元的起止时刻，即码同步。位同步可分为自同步和外同步两种。自同步是直接从接收的信号中提取位同步信息，而外同步是在发射端专门发射导频信号。例如，在基带信号频谱的零点，插入所需的导频信号，在接收端，利用窄带滤波器，就可以从解调后的基带信号中提取所需的同步信息。插入导频也可以使数字信号的包络，随同步信号的某种波形而变化。在相移或频移键控时，在接收端只要进行包络检波就可得到同步信号。2.4其它QPSK简介上面说的QPSK调制方式，当基带信号经过脉冲成形时(如升余弦滚降信号)，QPSK信号将失去恒包络的性质，当发生幅度为π的相移时(每个符号间的两位都改变)，将会导致信号包络瞬间过零点。任何一种在过零点的硬限幅或非线性放大，都将由于信号在低电压时的失真而在传输过程中带来已被滤除的旁瓣，这显然是并不希望的。为了防止旁瓣再生和频谱扩展，必须使用效率较低的线性放大器放大QPSK信号。因而，产生了一种改进型的QPSK信号，OQPSK，即交错或参差QPSK。它的原理是让两路信号I(t)和Q(t)错开，让在任意时刻只有两个比特中的一个改变它的值，这样符号间的相移都只限制在±90°，消除了180°相位跳变带来的负面影响。因为180°相位跳变消除了，所以OQPSK信号的带限不会导致信号包络经过零点。带限处理会造成一定程度的ISI,特别是在90°相位点。但是，包络的变化小多了，因此对OQPSK的硬限幅或非线性放大不会再生出像在QPSK中那么多的高频旁瓣。还有一种QPSK调制方式，被称作π/4QPSK，它是OQPSK和QPSK的折衷，它的符号间的最大相位跳变是±135°，因此，π/4QPSK比QPSK有更好的恒包络性质，但是对包络的变化比OQPSK更敏感。但是，π/4QPSK的最吸引人的地方是它能够非相干解调，可使接收端设计简化。第三章QPSK调制与解调的软件实现3.1SIMULINK功能介绍Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过程只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。3.2SIMULINK特点1丰富的可扩充的预定义模块库2交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图；3以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理；4通过ModelExplorer导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码；5提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成；6使用EmbeddedMATLAB™模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法；7使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,RapidAccelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型；8图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为；9可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据；10模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误。3.3QPSK调制与解调的软件设计3.3.1QPSK调制与解调的软件实现方框图本课题采用MATLAB自带的SIMULINK来设计QPSK调制与解调的仿真过程，仿真的方框图如图3.1所示。图3.1QPSK调制与解调simulink实现过程如图4.1所示，上半部分是QPSK调制的过程，是将二进制伯努利随即信号调制成为QPSK信号，而下半部分是其解调过程，是将上半部分的QPSK已调信号进行解调。3.3.2QPSK调制解调过程主要组件的功能1串/并传换器功能:此模块组是实现将一路串信号转按照奇数位输出一路信号，然后按照偶数位输出另一路信号，即所谓的串/并传换器。2单极性信号转双极性信号模块组功能:此模块组是实现将单极性伯努利二进制随机信号转换成双极性信号。3正弦相干载波产生器功能：此模块组是实现给输入的信号加相干正弦载波。4抽样判决器功能：此模块组是实现对输出信号进行抽样判决的作用。5并/传转换器功能：此模块组是实现将奇数位信号和偶数位信号合并成一路串信号，即所谓的并/串转换器。3.4QPSK调制解调仿真过程及其波形图3.4.1QPSK调制过程及其波形图本课题QPSK调制解调过程的信号源选定为伯努利二进制随机信号。其参数如图3.2所示,波形如图3.3所示:图3.2伯努利二进制信号发生器参数图3.3输入数字信号序列对输入基带数字信号有串并变换电路分为两个并行序列，分别如下图3.4所示。其中图3.4a中是输入序列的奇数序列，图3.4b是实序列的偶数序列:图3.4a经过串并转换的序列图3.4b经过串并转换的序列随后两路信号分别经过单/双极性转换器将此前的单极性信号转换为双极性信号。其两路转换后相对应的波形如图3.5a和图3.5b所示：图3.5a经过单/双极性转换后的序列图3.5b经过单/双极性转换后的信号所加相干载波的波形分别为3.6a和3.6b所示:图3.6a0相位正弦载波信号图3.6bπ相位正弦载波信号-此时，经过双极性转换的信号一路与相位为0的正弦载波相干，另一路则与相位为π的正弦载波相干。信号相干后的波形如图分别为图3.7a和图3.7b所示：图3.7a经载波相干后的信号图3.7b经载波相干后的信号其中与信号相干的0相位正弦载波和π相位正弦载波的参数分别如图3.8a和图3.8b所示：图3.8a0相位相干正弦载波参数图3.8bπ相位相干正弦载波参数相干后的两路信号在经过一个相加模块，就得到了QPSK信号。经调制后的QPSK信号如图3.9所示：图3.9经调制后的QPSK信号3.4.2QPSK解调过程及其波形图QPSK信号通过加两路相位分别为0和π的正弦载波进行相干解调。解调后信号的波形分别如图3.10a和3.10b所示：图3.10a0相位载波相干后信号图3.10bπ相位载波相干后信号其两路正弦载波的参数分别与图7和图8相一致。经过载波相干后的信号通过低通滤波器进行低通滤波处理。其低通滤波后的信号的波形分别如图3.11a和3.11b所示图3.11a低通滤波后的信号图3.11b低通滤波后的信号此时信号经过抽样判决后将模拟信号转换为数字信号序列经抽样判决后信号的波形分别如图3.12a和3.12b所示：图3.12a经抽样判决后信号图3.12b经抽样判决后信号然后将这两路双极性信号转换成单极性二进制信号，转换后的单极性二进制信号分别如图3.13a和3.13b所示：图3.13a经极性转换后的信号图3.13b经极性转换后的信号最后通过并/串转换器将信号放置其奇数位，将另信号放置其偶数位，转换成一路二进制单极性信号，此时的信号即是QPSK信号解调后最终的信号。信号的解调信号如图3.14所示：图3.14信号的解调信号3.5QPSK调制解调仿真过程正确性的验证为了最后能够更好的验证此次课题的正确性，本人将QPSK调制与解调过程放置于一个系统中。所以从理论上来说，信号源发送的伯努利二进制随机信号经过调制之后，再经过解调，结果得到信号应该与信号源发送的伯努利二进制随机信号相一致。经验证，解调后的波形和调制前的波形是相一致，波形如图3.15所示：图3.15发送信号与调制解调后信号由图3.15可见，解调后的波形和调制前的波形是一致的（其调制解调过程中会有一定的延迟），因此可以证明此次QPSK调制解调的SIMULINK实现过程是正确的。结束语经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了《QPSK调制与解调的软件实现》的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对MATLAB与SIMULINK等相关软件很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。从中我也充分认识到了现代通信技术的神奇与魅力。

虽然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，但我可以自豪的说，这里面的每一个模块组的搭建与设计，都有我的劳动。当看着自己的设计的，成天相伴的系统能够正常完整的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。致谢本设计在刘密歌老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着刘老师的心血和汗水，在四年的本科学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向刘密歌老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向西安文理学院机电系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培。参考文献[1]樊昌信曹丽娜编著。通信原理。国防工业出版社。2009年1月[2]张志涌杨祖樱编著。MATLAB教程。北京航空航天大学出版社。2006年9月[3]张肃文编著。高频电子线路。高等教育出版社。2008年2月[4]周建兴等编著。MATLAB从入门到精通。人民邮电出版社。2008年11月[5]郭文彬桑林编著。通信原理—基于matlab的计算机仿真。北京邮电大学出版社。2006年6月[6]王正林等编著。MATLAB/simulink与控制系统仿真。电子工业出版社。2008年7月[7]曹志刚钱亚生。现代通信原理。清华大学出版社。2008年03月[8]张辉，曹丽娜编著。现代通信原理与技术。西安电子科技大学出版社。2008年07月[9]刘颖编著。数字通信原理与技术。北京邮电大学出版社。1999年10月[10]李宗豪编著。基本通信原理——通信原理课程建设教材系列。北京邮电大学出版社。2006年02月[11]吴伟陵，牛凯编著。移动通信原理。电子工业出版社。2005年01月[12]啜钢等编著。移动通信原理与系统。北京邮电大学出版社。2005年09月[13]王军选，张晓燕，张燕燕编著。无线通信调制与编码。人民邮电出版社。2008年04月[14]王华奎等编著。移动通信原理与技术。清华大学出版社。2009年01月[15]杨家玮盛敏刘勤编著。移动通信基础。电子工业出版社。2008年08月[16]张亮等编著。MATLAB7.x系统建模与仿真。人民邮电出版社。2006年11月[17]蒋青，于秀兰编著。通信原理学习指导。人民邮电出版社。2007年05月[18]达新宇等编著。通信原理实验与课程设计。北京邮电大学出版社。2009年12月[19]黄智伟编著。调制解调器电路设计。西安电子科技大学出版社。2009年04月[20]李环，任波，华宇宁编著。通信系统仿真设计与应用。电子工业出版社。2009年03月[21]杨旭峰，刘岩涯编著。通信原理应用实践指导。哈尔滨工程大学出版社。2008年03月附录DigitalcommunicationtechnologyThemovefromanalogcommunicationtodigitalhasadvancedtheuseofQPSK.Euler'srelationisusedtoassistanalysisofmultiplicationofsineandcosinesignals.ASPICEsimulationisusedtoillustrateQPSKmodulationofa1MHzsinewave.Aphasordiagramshowstheimpactofpoorsynchronizationwiththelocaloscillator.Digitalprocessingisusedtoremovephaseandfrequencyerrors.

Sincetheearlydaysofelectronics,asadvancesintechnologyweretakingplace,theboundariesofbothlocalandglobalcommunicationbeganeroding,resultinginaworldthatissmallerandhencemoreeasilyaccessibleforthesharingofknowledgeandinformation.ThepioneeringworkbyBellandMarconiformedthecornerstoneoftheinformationagethatexiststodayandpavedthewayforthefutureoftelecommunications.

Traditionally,localcommunicationwasdoneoverwires,asthispresentedacost-effectivewayofensuringareliabletransferofinformation.Forlong-distancecommunications,transmissionofinformationoverradiowaveswasneeded.Althoughthiswasconvenientfromahardwarestandpoint,radio-wavestransmissionraiseddoubtsoverthecorruptionoftheinformationandwasoftendependentonhigh-powertransmitterstoovercomeweatherconditions,largebuildings,andinterferencefromothersourcesofelectromagnetics.

Thevariousmodulationtechniquesoffereddifferentsolutionsintermsofcost-effectivenessandqualityofreceivedsignalsbutuntilrecentlywerestilllargelyanalog.Frequencymodulationandphasemodulationpresentedacertainimmunitytonoise,whereasamplitudemodulationwassimplertodemodulate.However,morerecentlywiththeadventoflow-costmicrocontrollersandtheintroductionofdomesticmobiletelephonesandsatellitecommunications,digitalmodulationhasgainedinpopularity.Withdigitalmodulationtechniquescomealltheadvantagesthattraditionalmicroprocessorcircuitshaveovertheiranalogcounterparts.Anyshortfallsinthecommunicationslinkcanbeeradicatedusingsoftware.Informationcannowbeencrypted,errorcorrectioncanensuremoreconfidenceinreceiveddata,andtheuseofDSPcanreducethelimitedbandwidthallocatedtoeachservice.

Aswithtraditionalanalogsystems,digitalmodulationcanuseamplitude,frequency,orphasemodulationwithdifferentadvantages.Asfrequencyandphasemodulationtechniquesoffermoreimmunitytonoise,theyarethepreferredschemeforthemajorityofservicesinusetodayandwillbediscussedindetailbelow.WithQPSK,thecarrierundergoesfourchangesinphase(foursymbols)andcanthusrepresent2binarybitsofdatapersymbol.Althoughthismayseeminsignificantinitially,amodulationschemehasnowbeensupposedthatenablesacarriertotransmit2bitsofinformationinsteadof1,thuseffectivelydoublingthebandwidthofthecarriertoincreasethetransmissionrate.Themobilecommunicationsarewelcomedanewleap.Broadband,intelligent,individuation,andmoremedia-orientedworldfunction,environmentalprotectionisthenewtrendofdevelopmentofmobilecommunication.Mobilecommunicationsineconomicdevelopmentandsocialprogressplaysamoreimportantrole.15to18hereattheworld'smobilecommunicationmeetingthemobilebroadbandinformationasthenextindustrialrevolutionbreakthrough.Although3Gtechnologypopularizationoftimeisnotlong,butthemobilesystemshavefocusedonlong-termevolution(including"technology"),LTE,andthatthe"technologyfieldtechnicalbreakthroughsandpromotionwillgreatlypromotetheglobaleconomydevelopment.Asapowerfulnext-generationwirelesscommunicationtechnology,thecommunicationcapacitythanLTEcablenetworkanditspresentsomedownloadspeedcanreachpeakper100MBPS,uploadpeakrateof50canperMBPS.Inthemeeting,theindustryjournalanalystswillLTEtechnologyasthefocusofthisyear'scongress.Butinthe15thday,globalmobilecommunicationassociation,Chinatelecom,specialannouncedHeidi(Japan)andAmericaKDDIinsunweitopromotecommunicationscompanybecause"service"andcommercializationofLTEbecomeassociationnewmembers.Duringthemeeting,theChinesehuaweialsolaunchedaworldfirst"threemodesLTEmodems",the"eraofequipmentfor3Gand2gbcancompatiblestandardrequirement.Theworldofartificialintelligenceisthedevelopmentofmobilecommunicationandatrend.Computerisbecomingthefunctionofsmartphonesmobilecommunication.Accordingtotheforecast,2013,mobilephonenumberofInternetusersaroundtheworldwillusecomputers,17.8billionovertheInternetusers,whilesmartphoneandotherInternetphonenumberwillbereached1.82billion.VodafonegroupCEOvittorio'Seccolaborinthesubject,thereportsays,2009inayearthecompanynetwork,intelligentdevicesincreasedby40%.Theconferenceisthepersonalizeddiscussanotherhotissue.Theexpertthinks,futurephoneswillnot"thousandsofmachinesforeachside",buttheuser'sneedsanddifferent,especiallywiththeinterconnectionbetweennetworkera,eachitemneedsmoreindividuation.Designandproductionoftheproductisrichpersonalizedmobilephoneinanimportantcompetition.16ontheBBSofmobilebroadbandcongressagreedthatmobilephonetechnologyapplicationwillreplacetheprotagonistbecomesmobilephones,developmentareaofnewUSESwillbethefocusoffuturecompetition,mediafunctionisoneofthemainfunctionsofthemobilephone.Accordingtotheforecast,cisco2013,globalmobiledataquantityofvideoinformationis64%.Asthenumberofusersofmobilephoneatamedia,ithasthemass,exceptthereal-timeandinteractivefeatures,ithas,atanytime,anywhere,omnipresentcharacteristics,itsinfluenceovertheInternetwillbe.Accordingtothe18thconferencemobileadvertisingBBSprovidesmaterial,iftheadvertisingmarket,mobilecommunicationssaturationadvertisingmarketscaleis10timesoftheInternet.Theexpertsalsopredictfuturemobilephonefunctions,willbemoreandmore.Itiseitheracommunicationstoolthatcanalsoactasanelectronickey,electronicpurse,alsomaybethefingerontheclassroom,bank,televisionandmovietheaters,hospitals,eveninthewashingmachineandmicrowaveremoteconductor.Thewindblowthegreenmobilecommunicationfieldisthesignificantcharacteristicoftheconference.Notonlyforthemobileoperatorsandorganizersandrelatedequipmentmanufacturers,someenergysavingandemissionreductionenterprisealsolaunchedafewgreenproducts.Obtaintheconference"greenmobileaward"VNLIndiancompaniesexhibiteds