1、說 明1. 課程設計任務書由指導教師填寫，并經專業學科組審定，下達到學生。2. 學生根據指導教師下達的任務書獨立完成課程設計。3. 本任務書在課程設計完成后，與論文一起交指導教師，作為論文評閱和課程設計答辯的主要檔案資料。一、課程設計的主要內容和基本要求1 產生等概率且相互獨立的二進制序列，畫出時域和頻域的波形；2 產生均值為0，方差為1的加性高斯隨機噪聲；3 進行OQPSK調制，畫出波形；4 進行誤碼率分析，并與理論值比較；5 解調OQPSK，畫出眼圖。6 畫出星座圖二、課程設計圖紙內容及張數本實驗沒有規定的圖紙內容，在實驗結果中附有本次實驗的結果圖三、課程設計應完成的軟硬件的名稱、內容及主

2、要技術指標MATLAB 7.0四、主要參考資料通信原理基礎 （北京郵電大學出版社)通信原理 （國防工業出版社）樊昌信 曹麗娜 編著信號與系統MATLAB綜合實驗（高等教育出版社）MATLAB7輔助信號處理技術與應用(電子工業出版社)飛思科技產品研發中心編著窗體頂端窗體底端 OQPSK通信系統的matlab仿真分析1 設計目的和意義1. 對oqpsk進行調制和解調，通過MATLAB編程，掌握MATLAB的使用，熟練掌握OQPSK的調制原理，解調原理。2. 對OQPSK通信系統進行matlab仿真分析，分析起信噪比和差錯率。為現實中通信系統的調制，解調，及信道傳輸進行理論指導。2 設計原理1. O

3、PSK的調制它和QPSK有著同樣的相位關系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進行正交調制。隨著數字通信技術的發展和廣泛應用，人們對系統的帶寬、頻譜利用率和抗干擾性能要求越來高。而與普通的QPSK比較，交錯正交相移鍵控的同相與正交兩支路的數據流在時問上相互錯開了半個碼元周期，而不像QPSK那樣I、Q兩個數據流在時間上是一致的(即碼元的沿是對齊的)。由于OQPSK信號中的I(同相)和Q(正交)兩個數據流，每次只有其中一個可能發生極性轉換，所以，每當一個新的輸入比特進入調制器的I或Q信道時，其輸出的OQPSK信號中只有0°、+90°三個相位跳變值，而根本不可能出現180°相

4、位跳變。所以頻帶受限的OQPSK信號包絡起伏比頻帶受限的QPSK信號要小，而經限幅放大后的頻帶展寬也少。2OQPSK的基本原理OQPSK信號的數學公式可以表示為：OQPSK的調制方法與QPSK類似，僅在一條正交支路上引入了一個比特的延時，以使得兩支路的數據不會同時發生變化，降低最大相位跳變。其中電平映射關系為:11,0-1.圖3：OQPSK調制原理框圖經OQPSK調制后，調制點的星相圖以及狀態轉移圖如圖4所示。OQPSK解調OQPSK信號可采用正交相干解調方式解調，其解調原理如圖a所示。由圖a可以看出，OQPSK與QPSK信號的解調原理基本相同，其差別僅在于對Q支路信號抽樣判決后要延遲Tb2，

5、這是因為在調制時，Q支路信號在時間上偏移了Tb2，所以抽樣判決時刻也相應偏移了Tb2，以保證對兩支路的交錯抽樣。眼圖是信號由垂直掃描進入與同周期的水平掃描鋸齒波疊加到示波器上時到得圖案。眼圖能夠反映信號在傳輸過程中受到的信道噪聲影響的強度，眼圖越模糊，眼睛越閉合，則說明噪聲越強，反之，則說明噪聲強度弱，也能說明信道性能更優良。3 設計結果及分析輸入的二進制序列以及串并轉換成的上下兩路信號，下支路信號已延時，由產生的隨機序列可以知道前十個碼元為1001001101，映射電平為1-1-11-1-111-11，下面的抽樣脈沖與ts=1的矩形脈沖相卷即為輸入信號上下支路分別經過調制后的信號調制后的信號

6、以及加了高斯白噪聲的信號調制后的信號乘以相干載波后的信號，通過低通濾波器以及經過抽樣判決后的信號（前面上下支路的信號的與判決后的信號對比，可以看出都有延時）恢復成的最終信號與原始信號的對比oqpsk的星座圖oqpsk的眼圖oqpsk系統的理論誤碼率此次實驗中實際誤碼率加入不同的噪聲進行循環 rt=1.8%(四)matlab程序及其功能主程序以及注釋clc;A=1; % 載波幅度fc=2; % 載波頻率Ts=1; % 碼元寬度fs=1/TsB1=fs; %低通濾波器的寬度N_sample=32; % 基帶碼元抽樣點數N=500; % 碼元數 dt=Ts/fc/N_sample; % 抽樣時間間隔

7、T=N*Ts; % 信號持續時間長度t=0:dt:T-dt; % 時間向量Lt=length(t); % 時間向量長度tx1=0; % 時域波形圖橫坐標起點tx2=10; % 時域波形圖橫坐標終點ty1=-2; % 時域波形圖縱坐標起點ty2=2; % 時域波形圖縱坐標終點fx1=-10; % 功率譜圖橫坐標起點fx2=10; % 功率譜圖橫坐標終點fy1=-40; % 功率譜圖縱坐標起點fy2=25; % 功率譜圖縱坐標終點EsN0dB = 3:0.5:10 ; %設定EbNo范圍EsN0 = 10.(EsN0dB/10);rt=zeros(1,length(EsN0dB); %初始化誤碼率

8、向量M=4;%產生二進制信源m=randn(1,N); % 產生1到n的隨機數d=sign(m); % 將大于0的變為1小于0的變為-1dd=sigexpand(d,fc*N_sample); %將序列d的周期變為Tsgt=ones(1,fc*N_sample); % 產生寬度為Ts的矩形窗d_NRZ=conv(dd,gt); % 卷積產生基帶信號figure(5);subplot(2,2,1);plot(t,dd(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);figure(1);subplot(2,4,1);plot(t,d_NRZ(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,t

9、y2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('基帶信號時域波形圖');grid;f,d_NRZf=T2F(t,d_NRZ(1:Lt);% 進行傅里葉變換figure(1);subplot(2,4,5);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('基帶信號功率譜圖');grid;figure(4);subplo

10、t(2,2,1);plot(t,d_NRZ(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('基帶信號時域波形圖');grid;figure(4);subplot(2,2,2);plot(f,10*log10(abs(d_NRZf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('基帶信號功率譜圖');grid;% 串并轉換

11、d1=;d2=;for i=1:N if rem(i,2)=1 d1(i+1)/2)=d(i); else d2(i/2)=d(i); endenddd1=sigexpand(d1,2*fc*N_sample); %功能同上 gt1=ones(1,2*fc*N_sample); d_NRZ1=conv(dd1,gt1); figure(1);subplot(2,4,2);plot(t,d_NRZ1(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('上支路基帶信號時域波形圖

12、9;);grid;f1,d_NRZ1f=T2F(t,d_NRZ1(1:Lt);figure(1);subplot(2,4,6);plot(f1,10*log10(abs(d_NRZ1f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('上支路基帶信號功率譜圖');grid;figure(3);subplot(2,4,1);plot(t,d_NRZ1(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)'

13、);ylabel('幅度');title('上支路基帶信號時域波形圖');grid;dd2=sigexpand(d2,2*fc*N_sample); gt1=ones(1,2*fc*N_sample); d_NRZ2=conv(dd2,gt1); d_NRZ2DLY=-ones(1,N_sample*fc),d_NRZ2(1:end-N_sample*fc); %進行延時，在前面添-1figure(1);subplot(2,4,3);plot(t,d_NRZ2DLY(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)

14、9;);ylabel('幅度');title('下支路基帶信號時域波形圖');grid;f2,d_NRZ2f=T2F(t,d_NRZ2DLY(1:Lt); figure(1);subplot(2,4,7);plot(f2,10*log10(abs(d_NRZ2f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('下支路基帶信號功率譜圖');grid;figure(3);subplot(2,4,5);plot(t,d_

15、NRZ2DLY(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('下支路基帶信號時域波形圖');grid;% 載波h1t=A*cos(2*pi*fc*t);h2t=A*sin(2*pi*fc*t);figure(1);subplot(2,4,4);plot(t,h1t);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('載波信號時域波形圖');grid;f3

16、,h1tf=T2F(t,h1t);figure(1);subplot(2,4,8);plot(f3,10*log10(abs(h1tf).2/T); % p=2/T *10*log10(abs(h1tf)為求功率譜的公式axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('載波信號功率譜圖');grid;% 生成OQPSK信號s_qpsk1=d_NRZ1(1:Lt).* h1t; %上下支路分別調制s_qpsk2=d_NRZ2DLY(1:Lt).* h2t; fi

17、gure(2);subplot(2,2,1);plot(t,s_qpsk1);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('上支路頻帶信號時域波形圖');grid;f4,s_qpsk1f=T2F(t,s_qpsk1);figure(2);subplot(2,2,3);plot(f4,10*log10(abs(s_qpsk1f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)

18、');title('上支路頻帶信號功率譜圖');grid;figure(2);subplot(2,2,2);plot(t,s_qpsk2);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('下支路頻帶信號時域波形圖');grid;f5,s_qpsk2f=T2F(t,s_qpsk2);figure(2);subplot(2,2,4);plot(f5,10*log10(abs(s_qpsk2f).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel

19、('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('下支路頻帶信號功率譜圖');grid;s_oqpsk=s_qpsk1+s_qpsk2; %兩路信號相加得到調制后的信號figure(8);subplot(2,2,1);plot(t,s_oqpsk);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('已調信號時域波形圖');grid;f6,s_oqpskf=T2F(t,s_oqpsk);figure(8)

20、;subplot(2,2,3);plot(f6,10*log10(abs(s_oqpskf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('已調信號功率譜圖');grid;% 信道加入高斯白噪聲進行接收解調% 產生高斯白噪聲m=1;p1=-10;noise = wgn(m,Lt,p1);% 接收信號 y_qpsk = s_oqpsk + noise;figure(8);subplot(2,2,2);plot(t,y_qpsk);axis(tx1,

21、tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('接收信號時域波形圖 ');grid;f7,y_qpskf=T2F(t,y_qpsk);figure(8);subplot(2,2,4);plot(f7,10*log10(abs(y_qpskf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('接收信號功率譜圖 Pn=-10dB');grid;%t,ny_

22、qpsk=bpf(f7,y_qpskf,1,8);% 相干解調% 通過乘法器1r_qpsk1 = y_qpsk .* h1t;figure(3);subplot(2,4,2);plot(t,r_qpsk1);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('上支路通過乘法器信號時域波形圖');grid;%通過低通濾波器f8,r_qpsk1f=T2F(t,r_qpsk1);B1=1;t1,r_qpsk11=lpf(f8,r_qpsk1f,B1);figure(3);subplot(2

23、,4,3);plot(t1,r_qpsk11)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('上支路通過低通濾波器信號時域波形圖');grid;%抽樣判決dd11=r_qpsk11(fc*N_sample:2*fc*N_sample:end); dd22=sign(dd11); %判決dd222=sigexpand(dd22,2*fc*N_sample); d_NRZ11=conv(dd222,gt1); %得到上支路信號d_NRZ11DLY=-ones(1,N_sample*f

24、c),d_NRZ11(1:end-N_sample*fc); %上支路信號延時figure(3);subplot(2,4,4);plot(t,d_NRZ11DLY(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('上支路抽樣判決后信號時域波形圖');grid;% 通過乘法器2r_qpsk2 = y_qpsk .* h2t;figure(3);subplot(2,4,6);plot(t,r_qpsk2);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('

25、時間(S)');ylabel('幅度');title('下支路通過乘法器信號時域波形圖');grid;%通過低通濾波器f9,r_qpsk2f=T2F(t,r_qpsk2);t2,r_qpsk21=lpf(f9,r_qpsk2f,B1);figure(3);subplot(2,4,7);plot(t2,r_qpsk21)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('下支路通過低通濾波器信號時域波形圖');grid;%抽樣判決dd33=r_q

26、psk21(fc*N_sample:2*fc*N_sample:end); dd44=sign(dd33); %判決dd444=sigexpand(dd44,2*fc*N_sample); d_NRZ21=conv(dd444,gt1) figure(3);subplot(2,4,8);plot(t,d_NRZ21(1:Lt)axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間(S)');ylabel('幅度');title('下支路抽樣判決后信號時域波形圖');grid;dd22DLY=d_NRZ11DLY(fc*N_sample:

27、2*fc*N_sample:end);% 并串轉換ddd=;for s=1:N/2 ddd(2*s-1)=dd22DLY(s); ddd(2*s)=dd44(s);endrddd=sigexpand(ddd,fc*N_sample); %解調信號輸出r_qpsk=conv(rddd,gt);qr_qpsk=r_qpsk(2*N_sample*fc+1:N*N_sample*fc),ones(1,2*N_sample*fc)%去除延時figure(4);subplot(2,2,3);plot(t,qr_qpsk(1:Lt);axis(tx1,tx2,ty1,ty2);xlabel('時間

28、(S)');ylabel('幅度');title('解調信號時域波形圖 Pn=-10dB');grid;f10,qr_qpskf=T2F(t,r_qpsk(1:Lt);figure(4);subplot(2,2,4);plot(f10,10*log10(abs(qr_qpskf).2/T);axis(fx1,fx2,fy1,fy2);xlabel('頻率(Hz)');ylabel('功率譜密度(dB/Hz)');title('解調信號功率譜圖 Pn=-10dB');grid;%眼圖eyediagram(y_

29、qpsk,32,2,8);x=d_NRZ1(1:fc*N*N_sample)+j*d_NRZ2DLY(1:fc*N*N_sample);%星座圖scatterplot(x);axis(-4,4,-4,4);grid;xlabel('實部');ylabel('虛部');title('星座圖');d_NRZJ=d_NRZ(1:fc*N*N_sample);p=find(d_NRZJ<0);d_NRZJ(p)=0;q=find(qr_qpsk<0);qr_qpsk(q)=0;r=find(d_NRZ>0);d_NRZJ(r)=1;s=

30、find(qr_qpsk>0);qr_qpsk(s)=1;figurenum,rt = biterr(d_NRZJ,qr_qpsk);Ps = erfc(sqrt(EsN0)*sin(pi/M); %通過一系列計算可以得到 % %由于 %可以進一步得到，semilogy(EsN0dB,Ps,'rd -');xlabel('Es/N0(dB)'); ylabel('誤碼率');grid on;title('QPSK系統的誤碼率');用到的子函數function out=sigexpand(d,M)% 將輸入的序列擴展成間隔為

31、N-1 個 0 的序列；N=length(d);out=zeros(M,N);out(1,:)=d;out=reshape(out,1,M*N);functionf,sf=T2F(t,st);%計算信號的傅里葉變換%Input is the time and the signal vectors,the length of time must greater%than 2%Output is the frequency and the signal spectrumdt=t(2)-t(1);T=t(end);df=1/T;N=length(st);f=-N/2*df:df:N/2*df-df;sf=fft(st);sf=T/N*fftshift(sf);function t,st=F2T(f,sf)%計算信號的反傅里葉變換df=f(2)-f(1);Fmx=(f(end)-f(1)+df);dt=1/Fmx;N=length(sf);T=dt*N;%t=-T/2:dt:T/2-dt;t=0:dt:T-dt;sff=fftshift(sf);st=Fmx*ifft(sff);% 低通濾波器function