《移动通信原理与应用》——QPSK调制解调仿真

一、QPSK调制与解调流程图：

二、仿真运行结果：

三、MATLAB仿真代码：

一、QPSK调制与解调流程图：

QPSK调制流程图：

QPSK解调流程图：

二、仿真运行结果：

1、Figure1:为发送端比特流情况图：

从Figure1看出发送端发送的比特流信息... $ak，bk$ ...情况：奇数进入I路，偶数进入Q路。比特进入I路与Q路情况如下表总结所示：

|------|--------|---------|---------|--------|------|--------|-------|--------|-------|-------|
| K | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 数据比特 | 1 | 1 | -1 |-1 | -1 |-1 | -1| 1 | 1|1 | -1|-1 | 1|-1 | -1|-1 | 1|-1 | 1|-1 |
| I路 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 |
| Q路 | 1 | -1 | -1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 |

2、Figure2:与载波相乘之后的I路与Q路的波形图以及QPSK的波形图：

3、Figure3:QPSK经过解调之后得到的输出二进制信息比特以及解调得到的I路与Q路上面的比特波形图：

从Figure3看出接收端接收且解调的比特流信息... $ak，bk$ ...进入I路与Q路的情况：奇数进入I路，偶数进入Q路。比特进入I路与Q路情况以及解调得出的总比特数据如下表总结所示：

将Figure3与Figure1的I路与Q路的比特信息及波形图进行对比，发现接收端与发送端的I路与Q路的比特信息以及波形一致；

将发送端的输入比特流信息... $ak，bk$ ...以及波形与QPSK解调得出的比特信息流以及波形进行对比，发现比特信息流与对应的波形均一致。说明本次QPSK的调制与解调仿真实验成功！

三、MATLAB 仿真代码：

Matlab 复制代码

clear all;clc;
N=20; % The number of bits
T=1;% The bit period
fc=2; % The carrier frequency
Fs=100;% the sample frequency
bitstream=randi([0,1],1,N);% randomly generate the bitstream
bitstream=2*bitstream-1;% 0 to -1; 1 to 1
l=[];Q=[];
for i=1:N
  if mod(i,2)~=0
    l=[l,bitstream(i)];
else
    Q=[Q,bitstream(i)];
  end
end

% using plot to compare bitsteam, I, Q
bit_data=[];
for i=1:N
  bit_data=[bit_data,bitstream(i)*ones(1,T*Fs)];
end
l_data=[];Q_data=[];
for i=1:N/2
  l_data=[l_data,l(i)*ones(1,T*Fs*2)];
  Q_data=[Q_data,Q(i)*ones(1,T*Fs*2)];
end

% plot
figure();
t=0:1/Fs:N*T-1/Fs;
subplot(3,1,1)
plot(t,bit_data);legend('Bitstream')
subplot(3,1,2)
plot(t,l_data);legend('l Bitstream')
subplot(3,1,3)
plot(t,Q_data);legend('Q Bitstream')

% carrier signal
bit_t=0:1/Fs:2*T-1/Fs;
l_carrier=[];Q_carrier=[];
for i=1:N/2
  l_carrier=[l_carrier,l(i)*cos(2*pi*fc*bit_t)];
  Q_carrier=[Q_carrier,Q(i)*cos(2*pi*fc*bit_t+pi/2)];
end

% transmit signal
QPSK_signal=l_carrier+Q_carrier;
% plot
figure();
subplot(3,1,1)
plot(t,l_carrier);legend('l signal')
subplot(3,1,2)
plot(t,Q_carrier);legend('Q signal')
subplot(3,1,3)
plot(t,QPSK_signal);legend('QPSK signal')

snr=1;% signal to noise rate
% Receive singal
QPSK_receive=awgn(QPSK_signal,snr);
% demodulate
for i=1:N/2
  l_output=QPSK_receive(1,(i-1)*length(bit_t)+1:i*length(bit_t)).*cos(2*pi*fc*bit_t);
  if sum(l_output)>0
    l_recover(i)=1;
  else
    l_recover(i)=-1;
  end
    Q_output=QPSK_receive(1,(i-1)*length(bit_t)+1:i*length(bit_t)).*cos(2*pi*fc*bit_t+pi/2);
  if sum(Q_output)>0
    Q_recover(i)=1;
  else
    Q_recover(i)=-1;
  end
end

bit_recover=[];
for i=1:N
  if mod(i,2)~=0
   bit_recover=[bit_recover,l_recover((i-1)/2+1)];
  else
   bit_recover=[bit_recover,Q_recover(i/2)];
  end
end

% using plot to compare bitsteam, I, Q
recover_data=[];
for i=1:N
  recover_data=[recover_data,bit_recover(i)*ones(1,T*Fs)];
end
l_recover_data=[];Q_recover_data=[];
for i=1:N/2
  l_recover_data=[l_recover_data,l_recover(i)*ones(1,T*Fs*2)];
  Q_recover_data=[Q_recover_data,Q_recover(i)*ones(1,T*Fs*2)];
end
% plot
figure();
t=0:1/Fs:N*T-1/Fs;
subplot(3,1,2)
plot(t,l_recover_data);legend('l Bitstream')
subplot(3,1,3)
plot(t,Q_recover_data);legend('Q Bitstream')
subplot(3,1,1)
plot(t,recover_data);legend('Bitstream')