发布时间 : 星期六 文章基于MATLAB的OQPSK调制解调实现课程设计更新完毕开始阅读
基于MATLAB的OQPSK调制解调实现
摘 要 本课程设计的目标在于深切理解OQPSK调制与解调的基本原理，学会使用MATALB软件中的M文件来实现OQPSK的调制与解调以及分析加入不同噪声时对信号的影响程度。首先产生一个数字基带信号，接下来调用MATLAB中的相应函数对这个基带信号进行调制，然后分析调制后的波形:，记录结果后对调制后的信号进行解调，观察解调结果并做好记录，最后在信号中加入噪声并观察其时频图的变化，分析信噪比的噪声对调制结果的影响。本课程设计的实验开发/运行平台为windowsXP/windows7，程序设计使用MATLAB语言。通过调试运行，基本完成设计目标,达到调制与解调的目的。
关键词： MATLAB；M文件；OQPSK；调制与解调；噪声
1 引 言
数字调制与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 MATLAB 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。在数字信号通信过程中，噪声的影响往往比较大，同时我们都希望有较高的频带利用率和功率利用率，而OQPSK也是一种恒包络调制技术，其频谱特性好，既保留着2PSK的高抗噪声性能、高频带利用率和高功率利用率，又有效地减弱了2PSK的“反相工作”缺陷，在通信研究中有着非常重要的意义，特别是在卫星通信和移动通信的领域有着广泛的应用。MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程与科学计算的高级语言，在控制系统的分析、仿真与设计方面得到了非常广泛的应用，随着其信号处理专业函数和专业工具箱的成熟，越来越受到通信领域人士的欢迎，其在通信领域的应用也将更加广泛。
1.1课程设计目的
熟悉OQPSK的基本原理，掌握MATLAB中M文件的使用及相关函数的调用方法，在此基础上通过编程实现OQPSK的调制与解调，并通过加入的噪声来判断所设计的系统性能。这次课程设计不仅让我对OQPSK有了更加深入的了解，而且学会了如何利用MATLAB中的M文件来实现通信系统方面的应用，最重要的是，自己能够独立完成一个小项目了，有了这方面的经验，我在以后的学习中就会有更充足的信心和动力。
1.2课程设计要求
熟悉MATLAB中M文件的使用方法，并在深切理解OQPSK调制解调原理的基础上，编写出OQPSK调制解调程序。绘制出OQPSK信号解调前后在时域和频域中的波形，并观察解调前后频谱有何变化以加深对OQPSK信号解调原理的理解。分别对信号叠加不同噪声，并进行解调，绘制出解调前后信号的时频波形，分析不同噪声对信号传输造成的影响大小。
1.3课程设计步骤
先产生随机信号，然后对信号进行调制和解调，在调制和解调过程中加入高斯白噪声，观察现象。
1、 产生四进制数字作为数字基带信号，对其进行调制； 2、 将函数调制信号改为相应的时域波形调制信号；
3、 在函数调制信号中加入高斯白噪声，生成加入噪声后的时域波形调制信号； 4、 分别生成没加或加了噪声的调制信号波形图和频谱图； 5、 分别对没加或加了噪声的调制信号进行解调； 6、 计算误码率。
2 OQPSK调制解调原理
2.1 OQPSK调制原理
OQPSK，即Offset Quadrature Phase Shift Keying的缩写，中文意思为偏置正交相移键控，是QPSK（正交相移键控，又有4PSK之称）的改进，有关QPSK的资料请参考《通信原理（第六版）》[1]，这里就不多赘述了。OQPSK与QPSK相同的是相位关系，即：把输入信号分为两路，然后正交调制。所不同的是，OQPSK把同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。因为两支路码元上偏移了半个周期，每次只能有一路可能发生极性翻转。所以，OQPSK信号能跳变的相位只能是0o、+90o、-90o，不会发生180o的跳变，OQPSK与QPSK相比，信号的包络波动幅度有限，经过限幅放大后的频带范围也要小，所以性能也更加优良。其星座映射图如下（图2-1）所示：
图2-1 OQPSK星座映射图
OQPSK的产生原理方框图如下（图2-2）所示：输入的数据信号是二进制不归零双极性码元，它被“串/并变换”电路变成两路码元a和b后，其每个码元的持续时间是输入码元的2倍，且b路码元在产生后马上增加了一个Ts/2（半个周期）的延时电路。由a路码元和经延时后的b路码元相加的信号即为OQPSK调制信号。
图2-2 OQPSK的产生原理框图
2.2 OQPSK解调原理
OQPSK信号的解调原理图如下（图2-3）所示，OQPSK信号可以看作是两个正交信号2PSK信号a和b,且b路信号在时间上延迟了半个周期Ts/2后再与a路信号的叠加，所以用两路正交的相干载波和一个Ts/2延时器就可以分离这两路延迟正交的2PSK信号，且b路信号应该先延时Ts/2再进行抽样判决。这样产生的两路并行信号a和b，经过“并/串变换”后，成为串行数据输出，即解调信号。
图2-3 OQPSK的解调原理框图
3 仿真实现过程
3.1 OQPSK调制信号的产生
首先利用函数x = randint(a,1,[0 3])产生一串四进制数字基带信号，其中a，1表示生成一个含a个元素的行向量，在这里可以直接表示为生成a个数字基带信号码元。[0 3]表示产生的随机数的范围是0~3。基带信号产生后可以利用fft(x,1024)对其进行傅里叶变换，得到基带信号的频谱图。再利用函数oqpskmod(x)对基带信号进行调制，由于MATLAB中的oqpskmod(x)函数功能有限，此时的调制信号还不能用波形图表示出来，需要自己编写部分代码（见附录），所以使用调制信号的星座图代替调制信号图，使用函数scatter(y)可生成星座图。代码编写完成后即可得到相应的OQPSK调制波形图，同样使用fft(n,1024)函数来产生波形信号的频谱图，其中n为调制信号，即在调制信号中取1024个点进行傅里叶变换。调制波形图出来以后进行加噪声处理，此处利用的是awgn(n,snr)函数， snr为信噪比的值，先设定snr为1。随后产生加入噪声后的调制信号