基于systemview的qpsk全数字调制解调器的设计与实现

摘要本文主要阐述的是QPSK调制与解调电路的设计。

数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位。

为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字信号对载波进行调制。

根据所处理的基带信号的进制不同分为二进制和多进制调制(M进制)。

多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高，在有限的信道频带内，能够传输高速数据。

数字通信技术与FPGA的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。

多进制数字调制技术与FPGA的结合使得通信系统的性能得到了迅速的提高。

文中介绍了QPSK调制解调的原理，并基于FPGA实现了QPSK调制解调电路。

MUXPLUSⅡ环境下进行编译、综合仿真，验证了设计的正确性。

此外，本方案采用了相位选择法，与常用的调相解调法相比，设计更简单，更适合于FPGA实现，系统的可靠性也更高。

通过对仿真波形的分析可知，该方案很好的实现了QPSK调制与解调功能。

关键词：PSK FPGA QPSK调制解调AbstractThis article mainly deals with the design of QPSK modulation and demodulation circuit. Technology of digital modulation and demodulation plays an important role in digital communication system.In order to transmit digital signal in band-pass channel,digital signal must be used on the carrier modulation..According to the different bands of digital signal that is handled,there are binary and multi-band pared with binary modulation ,multi-band modulation has higher specrum utilization rate,and it could transmit high-speed data in limited-band channel.The combination of digital communication technology and FPGA is a certainly trend of the development of modern communication system.The combination of multi-band modulation and FPGA makes the performance of communication system a rapid increase.The paper introduces the principle of QPSK modulation and demodulation, the circuits are also be realized based on FPGA. The complier and simulation under MAX+PLUSII environment provides the correction of the design..In addition, this design employs phase selection ,compared with the PM demodulation method,phase selection is simpler,more suitable for FPGA implementation,the reliability of the system is higher.The analysis of simulation waveform indicates that the programme achieves QPSK modulation and demodulation functions well.Keywords:PSK FPGA QPSK modulation demodulation目录摘要 (I)ABSTRACT.................................................... I I 前言 (1)1.绪论 (2)1.1QPSK的简介 (2)1.2FPGA和CPLD简介 (2)1.3VHDL简介 (3)1.4MAX+PLUS II简介 (3)2.调制与解调电路的基本设计原理 (4)2.1QPSK调制的电路原理图 (5)2.2QPSK解调的电路原理图 (5)3.QPSK调制与解调电路的设计 (6)3.1调制电路的设计 (6)3.1.1 设计思路 (6)3.1.2 调制电路的程序 (7)3.1.3 调制电路仿真结果 (8)3.2解调电路的设计 (9)3.2.1 设计思路 (9)3.2.2 解调电路的程序 (10)3.2.3 解调电路的仿真结果 (10)3.3仿真分析 (11)3.3.1 BPSK调制解调的实现及其仿真波形 (11)3.3.2 BPSK和QPSK的区别 (16)3.3.3 QPSK仿真波形的分析 (18)4.总结 (20)参考文献 (21)附录 (22)前言现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。

目录摘要 (2)绪论 (2)Systemview简介 (3)数字信号的调制与解调的原理 (5)1 2ASK (5)（1）2ASK的产生 (5)（2）2ASK解调系统： (6)（3）2ASK的功率谱密度 (6)（4）2ASK信号的仿真 (6)2 二进制频移键控2FSK (8)（1）2FSK信号的调制信号产生原理 (8)（2）2FSK解调系统： (9)（3）2FSK信号的产生仿真 (10)（4）2FSK信号的调制与解调 (10)3 二进制移相键控2PSK (12)（1）2PSK信号的产生原理 (12)（2）2PSK信号解调 (12)（3）调制信号仿真图 (13)（4）2PSK信号的解调 (14)4 二进制差分移相键控2DPSK (15)（1）2DPSK信号调制原理 (15)（2）2DPSK信号解调原理 (16)（3）2DPSK仿真原理图 (16)5、多进制4FSK调制与解调 (18)课程设计总结： (20)参考文献 (21)谢辞 (21)基于Systemview的数字信号的调制与解调摘要本次课程设计是根据数字信号的基带传输和频带传输的原理，通过软SystemView来完成基带传输与频带传输的仿真，利用SystemView结合基带传输与频带传输的工作原理进行数据的输入，在SystemView上得到设计的仿真图，观察仿真结果并且得出系统中的不足。

现阶段，随着信息的交换日益频繁，通信技术和计算机技术的发展及它们的密切结合，通信能克服对空间和时间的限制，大量的、远距离的信息传递和存取已成为可能。

展望未来，通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个人化方向迅速发展，各种新的电信业务也应运而生，这次设计正能延伸这些业务的发展。

首先，通过2ASK,2FSK,2PSK的解调与调制完成频带的传输，对比原始信号，已调信号和调解信号的运行图分析2ASK,2FSK,2PSK，2DPSK等运行结果。

其次进行基带传输的仿真，将信源PN码和波形形成输出的功率谱进行比较，并观察信道输入和输出信号眼图的差别，根据运行结果和波形来分析传输系统的性能及信道对信号传输的影响。

基于systemview的多进制数字调制系统的仿真目录绪论错误!未定义书签。

第一章Systemview软件简介错误!未定义书签。

1.1S YSTEMVIEW软件特点错误!未定义书签。

1.2使用S YSTEMVIEW进行系统仿真的步骤错误!未定义书签。

1.3S YSTEM V IEW的工具栏错误!未定义书签。

1.4S YSTEM V IEW的图标库5第二章多进制振幅键控（MASK）系统的设计错误!未定义书签。

2.1多进制振幅键控（4ASK）的调制与解调错误!未定义书签。

2.1.1多进制振幅键控（4ASK）的调制解调原理错误!未定义书签。

2.24ASK的调制解调仿真设计错误!未定义书签。

2.34ASK的仿真结果和分析错误!未定义书签。

第三章 MFSK仿真系统的设计错误!未定义书签。

2.1多进制移频键控（MFSK）的调制与解调错误!未定义书签。

2.1.1MFSK的调制解调原理错误!未定义书签。

2.2MFSK的调制解调仿真设计错误!未定义书签。

2.3仿真结果分析错误!未定义书签。

第四章MPSK仿真系统的设计163.1多进制相移键控（MPSK）的调制与解调163.2MFSK的调制解调仿真设计错误!未定义书签。

3.3仿真结果分析结束语错误!未定义书签。

参考文献错误!未定义书签。

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绪论数字通信系统,按调制方式可以分为基带传输和带通传输。

数字基带信号的功率一般处于从零开始到某一频率（如0～6M）低频段，因而在很多实际的通信（如无线信道）中就不能直接进行传输，需要借助载波调制进行频谱搬移，将数字基带信号变换成适合信道传输的数字频带信号进行传输，这种传输方式，称为数字信号的频带传输或调制传输、载波传输。

所谓调制，是用基带信号对载波波形的某参量进行控制，使该参量随基带信号的规律变化从而携带消息。

对数字信号进行调制可以便于信号的传输；实现信道复用；改变信号占据的带宽；改善系统的性能。

和模拟调制不同的是，由于数字基带信号具有离散取值的特点，所以调制后的载波参量只有有限的几个数值，因而数字调制在实现的过程中常采用键控的方法，就像用数字信息去控制开关一样，从几个不同参量的独立振荡源中选参量，由此产生的三种基本调制方式分别称为振幅键控（ASK,Amplitude-Shift keying）、移频键控（FSK,Frequency-Shift keying）和移相键(PSK,Phase-Shift keying )或差分移相键（DPSK,DifferentPhase-Shift keying）。

基于SystemView 的QPSK 系统仿真一、课程设计的目的：1、熟悉通信系统的特征2、深刻了解调制、解调的原理3、掌握多进制数字相位调制（MPSK ）的信号描述4、掌握QPSK 的调制和解调的具体特点二、实验内容1、QPSK 的系统原理仿真2、QPSK 系统载波提取相干解调仿真三、QPSK 的基本原理MPSK 调制中最常用的是4PSK ，又称QPSK 。

QPSK 正交调制器方框图如图一所示，它可以看成由两个BPSK 调制器构成。

输入的串行二进制信息序列经串—并变换，分成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号()I t 和()Q t ，然后对cos c t ω和sin c t ω进行调制，相加后即得到QPSK 信号。

图一 QPSK 的调制过程QPSK 信号可以用两个正交的载波信号实现相干解调。

它的相干解调器如图二所示。

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—串变换即可恢复原始信息。

图二 QPSK 的相干解调过程假设输入的QPSK 信号为：判决准则为：()cos 2n aI t ϕ=()sin 2n aQ t ϕ=()cos()c n r t a t ωϕ=+在MPSK的相干解调中，恢复载波时存在相位模糊度问题，在QPSK中常用的基带数字处理载波跟踪环，它把载波恢复和相干解调结合起来，下面讨论它们的工作原理。

经整理后得：四、课程设计的内容要求1、QPSK调制与相干解调原理仿真以v26标准的QPSK信号为为表转，在SystemView平台上仿真QPSK调制与解调的通信系统的仿真方法。

v26信号的一些参数如下：该信号为差分编码正变调制的QPSK信号，其调制信号的码速率为2.4kb／s，经串并变换后，I、Q通道的码速率分别为1.2kb／s；调制载波为1.8kHz的正弦波，为实现软解调，其数据采样频率为9.6kb／s。

要求取得的数据结果是：比较输入数据和输出数据的波形图，观看I通路输出码元序列的眼图2、QPSK信号载波提取相干解调其相关参数与上一样，但在仿真中利用载波提取环，也就是说利用用于QPSK信号解调的载波跟踪环，可以从QPSK信号中提取载波从而完成相干解调。

数字调制解调技术在数字通信中占有非常重要的地位，数字通信技术与FPGA 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。

本文主要阐述的是QPSK调制与解调电路的设计。

文中介绍了QPSK调制解调的原理，并以此为基础设计了一种在单片FPGA上实现的全数字QPSK调制解调器的设计方法。

它比传统的模拟调制方式有着显著的优越性，通信链路中的任何不足均可以借助于软件根除，不仅可以实现信息加密，而且还可以通过相应的误差校准技术，使接收到数据准确性更高。

整个设计基于ALTERA公司的QuartusⅡ开发平台，并用Cyclone系列FPGA实现。

MUXPLUSⅡ环境下进行编译、综合仿真，验证了设计的正确性。

此外，本方案采用了相位选择法，与常用的调相解调法相比，设计更简单，更适合于FPGA实现，系统的可靠性也更高。

通过对仿真波形的分析可知，该方案很好的实现了QPSK调制与解调功能。

关键词：FPGA；QPSK；调制；解调Digital modulation and demodulation in digital communication technology plays a very important position, digital communication technology and the combination of FPGA development of modern communication systems is an inevitable trend. This article focuses on the QPSK modulation and demodulation circuit. This paper introduces the principle of QPSK modulation and demodulation, and as a basis for design of a single FPGA to achieve the all-digital QPSK modem design. Than the traditional analog modulation has significant advantages, the communication link can be any deficiencies in the software by means of eradication, not only can encrypt, but also through the corresponding calibration error, the accuracy of the data received is more high. The whole design is based on the company's Quartus Ⅱ ALTERA development platform, and use Cyclone series FPGA. MUXPLUS Ⅱcompile environment, comprehensive simulation to verify the correctness of the design. In addition, the program uses the phase selection method of modulation and demodulation method commonly used than the design is simpler and more suitable for FPGAimplementation, system reliability is also higher. Through the analysis of the simulation waveform shows, the program achieved good QPSK modulation and demodulation functions.Keywords;FPGA;QPSK;modulation;demodulation目录引言 (1)1工作环境 (2)1.1QPSK的简介 (2)QPSK原理 (2)QPSK特点 (3)QPSK应用 (3)1.2EDA技术简介 (4)1.3FPGA和CPLD简介 (4)FPGA工作原理 (5).3FPGA的基本特点 (5)1.4VHDL简介 (6)VHDL语言的特点 (6)VHDL语言的优势 (6)1.5Q UARTUS II简介 (7)Q UARTUS II特点 (7)Q UARTUS II性能 (8)1.6课题研究的意义 (8)本课题的国内外的研究现状 (9)本课题的研究内容 (9)2调制与解调电路的基本设计原理 (9)2.1数字调制解调的基本原理 (9)2.2QPSK调制的基本原理 (11)QPSK解调的基本原理 (11)3QPSK调制与解调电路的设计 (12)3.1QPSK调制解调方案介绍 (12)3.2调制电路的设计 (13)3.2.1设计思路 (13)3.2.2调制电路的程序 (14)3.3解调电路的设计 (16)3.3.1设计思路 (16)解调电路的程序 (17)3.3.3解调电路的仿真结果 (18)3.4仿真分析 (19)QPSK调制解调的实现及其仿真波形 (19)QPSK仿真波形的分析 (22)4结论 (23)4.1设计实现 (23)4.2设计中的不足和改进 (23)4.3毕业设计心得 (23)谢辞 (24)参考文献 (25)附录 (26)引言如今社会通信技术的发展速度可谓日新月异，计算机的出现在现代通信技术的各种媒体中占有独特的地位，计算机在当今社会的众多领域里不仅为各种信息处理设备被使用，而且它与通信向结合，使电信业务更加丰富。

QPSK全数字中频调制解调器的FPGA实现的开题报告1. 研究背景全数字中频调制解调器是一种重要的通信技术，能够广泛应用于无线通信、数字广播、卫星通信等领域。

QPSK是一种常用的调制方式，具有码率高、带宽窄、灵活性强等优点。

由于FPGA具有灵活可编程性和高性能，因此逐渐成为实现全数字中频调制解调器的理想平台。

2. 研究内容本课题的研究内容是基于FPGA实现QPSK全数字中频调制解调器，具体包括以下几个方面：2.1 QPSK调制通过对QPSK调制原理的研究，设计并实现相应的硬件电路。

2.2 范德莫尔解调利用范德莫尔解调算法将接收到的信号解调成数字数据，通过FPGA 实现相关电路。

2.3 中频转换采用数字信号中频转换技术，将处理过的信号转换成中频信号。

2.4 滤波为了去除高频噪声，需要对信号进行滤波处理。

2.5 FPGA实现利用FPGA平台完成QPSK全数字中频调制解调器的硬件电路设计及软件编程。

3. 研究意义QPSK全数字中频调制解调器可以应用于移动通信、数字广播、卫星通信等实际应用中，具有广泛的应用前景。

通过FPGA实现硬件电路设计，实现了对信号处理速度的加速，提高了系统性能和可靠性。

4. 研究方法基于已有的QPSK调制原理和范德莫尔解调算法，结合FPGA的灵活可编程性，设计并实现相应的硬件电路和软件编程。

通过实际测试和验证，对系统进行调试和优化，提高系统性能和稳定性。

5. 研究进度安排第一阶段：QPSK调制原理研究和电路设计（4周）第二阶段：范德莫尔解调算法研究和电路设计（4周）第三阶段：中频转换和滤波电路设计（4周）第四阶段：FPGA实现软件编程及系统调试（4周）6. 预期的研究成果基于FPGA实现QPSK全数字中频调制解调器的硬件电路和软件编程，并通过实际测试和验证，优化和提高系统性能和稳定性，最终得到可用的全数字中频调制解调器原型。

基于SystemView的MSK调制系统实现以及特性分析1．实现内容创建一个正交调制方式的MSK调制系统，以PN码作为二进制信源，码速率R b＝100bps，载频速率为1000Hz。

观测其I通道和Q通道各个信号的波形，并在无噪声和加入加性高斯白噪声的情况下分别观测调制输出的MSK波形和功率谱。

实现QPSK的调制，码速率，噪声参数与MSK一致。

将MSK与QPSK 的功率谱以及相位转移图等进行对比，分析两者的不同。

2．MSK调制系统2.1 MSK调制系统原理图Token2，Token3实现差分编码。

Token30，Token31，Token32，Token33，Token34对差分编码进行串并转换。

Token12产生频率为25Hz的正弦波，Token17产生频率为1KHz的载波。

Token24为无噪声的MSK调制信号输出，它是上路同相分量与下路正交分量的和。

Token28为标准差是0.1V的加性高斯白噪声发生器。

2.2MSK各点波形示意图图2.2.1与图2.2.2分别为输入的PN序列以及差分编码之后的序列。

粗略考察前16个码元：输入为：-1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 -1 1 1 1 -1 1 1 1编码后：-1 1 -1 1 -1 -1 -1 -1 1 1 1 1 -1 -1 -1 -1与图相对应。

由此也可以判断出，差分编码器相当于DPSK中的码变换器（双稳触发器），但是令此时的双稳触发器仅当数据为“-1”时才翻转。

图2.2.1 输入PN序列图2.2.2 差分编码后序列下两图为差分编码后序列进行串并转换之后的结果。

从理论分析上看（前16个码元），上支路p k和下支路q k分别为：p k：-1 -1 -1 -1 1 1 -1 -1 以及q k：1 1 -1 -1 1 1 -1 -1每个码元相当于原来码元两倍时间周期，检验波形正确。

从图中也可以看出，p k和q k两者不能同时改变符号。

前者只有在k是奇数时跳变，而后者在k是偶数时跳变。

通信原理仿真设计报告基于System view的2psk/2dpsk调制与解调学院：电子工程学院年级：2014级专业：通信工程组员：陈继锦 201412700223潘欢养 201412700244指导教师：林战平2016年 6月目录一、SystemView的基本介绍.................................................................................... *二、二进制相移键控（2PSK）的调制.................................................................... *三、2DPSK的调制和相关解调 ....................................................................... *四、结束语...................................................................................................... *五、参考文献.................................................................................................. *一、SystemView的基本介绍SystemView处SystemView借助大家熟悉的WindowsSystemView分析窗口。

系统设计窗口，包括标题栏、菜单栏、工具条、滚动条、提示栏、图符库和设计工作区。

所有形窗口显示输出的各种图SystemView运算。

例如信号的频谱图就可以很方便的在此窗口观察到。

SystemView1System View于各种线性或非线性控制系的设计和仿真。

用户在进System View配置的标库中调形式给出系统的仿真分析结果。

实验要求：1. 数字相关器子系统2.仿真结果分析实验原理与背景随着新技术的不断发展，数字相关器件有了越来越广泛的应用。

在扩频系统中，已开始研制数字相关解调器。

从理论上讲，数字相关解调必须有一个量化的环节，因此，与模拟器件相关解调器相比，系统的信噪比会略有降低。

但数字相关器与模拟相关器件相比有更多的优点。

模拟器件不容易做到大的时间带宽积，器件性能对温度的变化较为敏感，而其编程困难，所以，数字相关解调的方案有独特的吸引力。

直序扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）即所谓的直扩（DS）方式。

直接序列扩频系统的基本结构如下图所示。

输入的信息数据D，经过载波调制变成了带宽为B1的信号，再由伪随机码调制成为带宽B2的宽带信号后发送。

在接收端，首先通过同步电路捕捉发送来的PN码的准确相位，产生于发送来的伪随机码同相的本地参考伪码，以供接扩使用。

直序扩频是扩频中最典型、最常用的一种。

扩频通信基本原理图发射机输入信息数据D，被扩频序列扩频后形成告诉数字序列。

扩频后的信号通过载波调制器调制到载波信号上。

最常见的方式是采用BPSK调制方式，他的调制、解调设备相对简单，对采用长扩频码的系统较为适合。

本例就是PSK直序扩频信号数字相关解调方案在Systembiew上的仿真。

PSK直序扩频数字相关解调系统框图如下所示：PSK直序扩频数字相关解调系统框图该系统采用先解调再解扩方式。

经过扩频调制后的信息序列在PSK调制器中完成PSK 调制。

在接收端，用与调制载波相干的两个相互正交的载波与已调波信号相乘，并经过低通滤波，对已调信号进行相干解调，解调后的I、Q两路输出分别进入数字相关器与本地码进行相关运算，在输出端则进行平方相加在开根号的运算，以克服相干解调的本地载波相位误差的影响。

相关解调原理介绍：我们还可以得到：E[rk]=E(smk+nk)=smk噪声的功率为N0/2，所以我们有：我们通过计算这样一个概率，来判断发送的是哪一个码元。

通信( Communication) 、射频/ 模拟( RF/ Analo ) 等功能图符。

SystemView 是一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化环境，主要用于电路和通信系统的设计、仿真，是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计到复杂的通信系统等不同层的设计、仿真要求。

在SystemView环境下，可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合系统和各种速率的系统，可用于线性或非线性控制系统的设计和仿真。

SystemView包括基本库和专业库。

SystemView可以实时仿真各种DSP结构，并进行各种系统时域和频域分析、谱分析，对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路和运放电路)等进行理论分析和失真分析。

SystemView的各种专业库特别适合于现代通信系统的设计、仿真和方案论证。

随着通信技术的不断发展，通信系统越来越复杂，设计和仿真难度也随之加大，利用SystemView可以十分方便地完成相应的通信系统设计和仿真。

3.2设计原理内容3.2.1通信系统简介通信的目的是传递消息中包含的信息。

通信系统的作用就是将信息源发送到一个或多个目的地。

通信系统对信号进行两种基本变换，即把要发送的信息变换成原始电信号和将原始电信号调制到较高的载频上，使其频带适合信道的传输。

数字通信系统有多种，如数字电话系统、高速计算机并行数据处理传输系统等。

3.2.2 FM调制系统的建立（1）FM调制原理FM为非线性调制。

设一个载波可以表示为：(3.1)式中，为载波的瞬时相位，为载波的初始相位，为载波频率。

现将被角度调制后的定义为瞬时频率，即：(3.2)由公式3.2.2可写出：(3.3)若相位（即）随调制信号m(t)以某种方式变化，则称之为角度调制。

若使瞬时频率直接随调制信号线性地变化，则得到频率调制，即调频，此时有瞬时角频率:(3.4)由公式3.2.2可得：(3.5)若调频信号的最大瞬时相位偏移保持在很小的范围内，一般小于30°，即：(3.6)则称为窄带调频或窄带调相。

QPSK系统仿真设计摘要：该设计运用SystemView 仿真软件搭建QPSK 调制与解调仿真电路。

QPSK利用载波的四种不同相位表征数字信息。

其中调制部分采用正交调相法，解调部分采取正交相干解调的方法解调。

通过仿真结果观察QPSK 的波形，该设计可实现QPSK调制与解调功能。

关键词：SystemView；QPSK；调制；解调0 引言调制识别技术在军事、民用领域都有十分广泛的应用价值，近年来一直受到人们的关注。

随着更多调制方式的使用，调制识别技术也在不断向前发展，并应用于各个领域。

数字调制信号又称为键控信号，调制过程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。

这种调制的最基本方法有3种：振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)。

根据所处理的基带信号的进制不同，它们可分为二进制和多进制调制(M进制)。

多进制数字调制与二进制相比，其频谱利用率更高。

其中QPSK(即4PSK)是MPSK(多进制相移键控)中应用较广泛的一种调制方式。

交错正交相移键控(OQPSK)是继QPSK之后发展起来的一种恒包络数字调制技术，是QPSK的一种改进形式，也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK)技术。

为此，本文研究了基于SystemView的QPSK的调制解调电路的实现方法，并给出了其在SystemView环境下的仿真结果。

1设计课题原理（一）QPSK调制解调原理1、QPSK调制QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。

用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图1-1（a）所示。

图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。

设两个序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。

双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图1-1（b）中虚线矢量。

将两路输出叠加，即得如图1-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表1-1所示。

基于SystemView的调频信号的调制解调仿真模拟通信系统中，常对消息进行两种变换。

第一种变换：将消息变为原始电信号，由于原始电信号通常具有很低的频率分量，一般不宜直接传输；第二种变换：将原始电信号(基带信号)变为适合信道传输的频带信号，在接收端再进行相反变换。

这种变换和反变换通常称为调制和解调。

调制解调技术在现代通信系统中起着十分重要的作用，他直接影响通信的质量和速度。

调频信号是模拟调制系统中最常用的调制信号，如何高效准确地从调频信号中解调出原来原始信号是当今研究的一个重要课题。

1 鉴频基本原理鉴频也就是将调频信号的频率ω(t)=ωc+△ω(t)与载波频率ωc作比较，得到差频△ω(t)=△ωmf(t)，从而实现频率检波。

在频率控制系统(AFC)中，频率检波电路必不可少。

频率检波的框图可用图1 表示。

输入信号u1 和u2 的频率ω1，ω2被送到频率相减电路中相减，其差频△ω=ω1-ω2被放大器放大，输出电压u0=k△ω，他正比于频差。

从而实现频率检波。

由此可见，频率检波是频率／电压变换器。

常用的检波方法主要有两种：一种是利用线性网络变换方法实现，简称直接法；另一种是利用反馈控制原理(锁相环)实现频率检波，称其为间接法。

前者有两种形式：振幅鉴频法将调频信号通过一个线性的频幅转换网络，即将调频信号转化为既调频又调幅的FM-AM 波，就可通过包络检波器解调此调频信号。

典型有：直接时域微分法、斜率鉴频法等。

相位鉴频法将调频信号通过一个具有线性的频-相转换的相移网络，将等幅的调频信号变成相位也随瞬时频率变化的、既调频又调相的FM-PM 波。

把此波和原来的调频信号一起加到鉴相器(相位检波器)上，就可解调此调频信号。

有乘积型和叠加型两种形式。

2 仿真设计框图及原理由图2 可见，设计采用相移乘积型鉴频法。

图中移相网络采用LC 谐振回路，如图3 所示。

设图3 输入电压为U1，输出电压为U2，下面对移相网络的特性作以简单分析。

QPSK 的系统仿真一、 设计要求设计一个设载频为1.2KHz,要求传送600b/s 数字信号，采用QPSK 调制，信道为理想加性高斯白噪声信道。

设计该仿真系统，并作出比特误码率/信噪比曲线。

二．QPSK 的工作原理QPSK 与二进制PSK 一样，传输信号包含的信息都存在于相位中。

的别的载波相位取四个等间隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。

相应的，可将发射信号定义为(21)/4]ft i ππ+- 0≤t ≤TSi （t ）＝0。

， 其他其中，i ＝1，2，2，4；E 为发射信号的每个符号的能量，T 为符号持续时间，载波频率f 等于n c /T ，n c 为固定整数。

每一个可能的相位值对应于一个特定的二位组。

例如，可用前述的一组相位值来表示格雷码的一组二位组：10，00，01，11。

下面介绍QPSK 信号的产生和检测。

如果a 为典型的QPSK 发射机框图。

输入的二进制数据序列首先被不归零（NRZ ）电平编码转换器转换为极性形式，即负号1和0着，该二进制波形被分接器分成两个分别由输入序列的奇数位偶数位组成的彼此独立的二进制波形，这两个二进制波形分别用a 1（t ），和a 2（t ）表示。

容易注意到，在任何一信号时间间隔内a 1（t ），和a2（t）的幅度恰好分别等于S i1和S i2，即由发送的二位组决定。

这两个二进制波形a1（t），和a2（t）被用来调制一对正交载波或者说正交基本函数：φ1（t)c f tπ，φ2（t)c f tπ。

这样就得到一对二进制PSK信号。

φ1（t）和φ2（t）的正交性使这两个信号可以被独立地检测。

最后，将这两个二进制PSK信号相加，从而得期望的QPSK。

φ1（t)c f t πφ2（t）＝)c f tπ（a）如图b所示，QPSK接收机由一对共输入地相关器组成。

这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号φ1（t）和φ2（t）。

相关器接收信号x（t），相关器输出地x1和x2被用来与门限值0进行比较。

【最新整理，下载后即可编辑】QPSK调制：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°，315°，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。

图2-1 QPSK 相位图以π/4 QPSK 信号来分析,由相位图可以看出：当输入的数字信息为“11”码元时，输出已调载波⎪⎭⎫ ⎝⎛+4ππ2cos c t f A (2-1)当输入的数字信息为“01”码元时，输出已调载波⎪⎭⎫ ⎝⎛+43ππ2cos c t f A (2-2)当输入的数字信息为“00”码元时，输出已调载波⎪⎭⎫ ⎝⎛+45ππ2cos c t f A (2-3)当输入的数字信息为“10”码元时，输出已调载波⎪⎭⎫ ⎝⎛+47ππ2cos c t f A (2-4)QPSK 调制框图如下：图2-2 QPSK 调制框图其中串并转换模块是将码元序列进行I/Q 分离，转换规则可以设定为奇数位为I ，偶数位为Q 。

例：1011001001：I 路：11010；Q 路：01001电平转换模块是将1转换成幅度为A 的电平，0转换成幅度为-A 的电平。

如此，输入00则)452cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK c c c ,输入11，则)42cos(2)2sin()2cos(ππππ+=-=t f A t f A t f A QPSK c c c ，等等。

基于System Generator的QPSK数字调制器设计薛青娜【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2012(33)2【摘要】载波同步是相干解调通信系统中必不可少的组成部分,常用锁相环技术予以实现.System Generator是一款理想的FPGA开发软件,它提供了FPGA和simulink仿真软件的接口,可以把simulink中的模型自动转换成位流文件,以便下载到FPGA中,实现FPGA硬件设计的自动化.采用数字锁相环技术,在simulink中利用System Generator建立QPSK调制系统的模型,并仿真以验证锁相环技术的性能.仿真结果表明,通过合理设置参数,数字锁相环能很好地获取同频同相的载波分量,实现通信系统的正确解调.%Carrier synchronization technique is an essential component in coherent demodulation communication systems,which are typically implemented by PLL(Phase -Locked Loop). System Generator is an ideal FPGA development software,which provides interface for FPGA and simulink. The model can be automatically converted to bit - stream file in System Generator in order to download to FPGA, achieving the FPGA hardware design automation. In this paper, digital PLL technology is used to model a QPSK modulation system in simulink by System Generator and verify the PLL performance through the simulation. The results show that, digital PLL is an excellent technique to generate the local carrier with identical frequency and phase, and demodulate receiving signals correctly by setting reasonable parameters.【总页数】4页(P76-79)【作者】薛青娜【作者单位】西安铁路职业技术学院,西安710014【正文语种】中文【中图分类】TN914.4【相关文献】1.基于System Generator的QPSK数字调制器设计 [J], 刘占线2.基于System Generator的GMSK调制器仿真设计 [J], 陈婷;洪伟;郑昱3.基于DSP Builder的QPSK数字调制器的设计 [J], 姜维民;迟宗涛4.基于DDS技术的全数字QPSK调制器的设计 [J], 张楠;张根栋5.基于System Generator建模的微半球陀螺数字化测控电路设计 [J], 田梦雅; 张卫平; 谷留涛; 刘朝阳; 欧彬; 成宇翔; 赵万良因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。