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基于QPSK 调制的多频带时频信号分析

作者:薛 飞 日期:2014-06-19 09:55 来源:未知
江苏省扬州技师学院 225003
【文章摘要】
  在数字信号调制方式中, 正交
相移键控QPSK 是最常用的一种信号
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。而正交频分复用OFDM
是一种无线环境下的高速传输技术,
为多载波调制方式。本文介绍了基
于QPSK 调制的多频带时频信号分析
研究的方法。其方法在MATLAB 仿真
平台的基础上,首先产生二进制源信
号,然后再进行QPSK 调制,对已调信
号通过OFDM 调制,得到UWB 信号,最
后对该信号进行时频信号分析。
【关键词】
正交相移键控QPSK ;正交频分复用
OFDM ;UWB 信号;MATLAB 仿真
1 多频带时频信号系统分析
1.1 UMB 技术的简介
近年来,超宽带(UWB)技术在无线通
信领域的应用引起了人们广泛的关注。相
对于传统的窄带无线通信系统,UWB 无
线通信系统具有高空间频谱效率、高测距
精度、低载获概率、抗多径衰落、不干扰现
有通信系统、低功耗、低成本等诸多优点
和潜力。这些优点使UWB 通信成为中短
距离无线网络理想的传输/ 接入技术之
一。然而,为了解决在密集多径环境中提
供高数据率、多用户同时通信以及与窄带
通信系统共存等问题,UWB 无线网络系
统仍有大量的课题有待研究分析,尤其在
其传输技术方面。就UWB 传输技术方案
而言,目前存在两大主流:一是多带正交
频分复用(MB-OFDM)技术方案;二是直
接序列码分多址(DS-CDMA)技术方案。
但是在高速无线数据传输方面,OFDM
技术方案具有一定的优势,并获得越来越
多的支持,也是本文研究的重点。
1.2 OFDM 的基本原理
正交频分复用OFDM(OrthogonalFreq
uencyDivisionMultiplex) 是一种无线环境下
的高速传输技术,为多载波调制方式。通
过减小和消除码间串扰的影响来克服信
道的频率选择性衰落。它的基本原理是在
频域内将所给信道分成许多正交子信道,
在每个子信道上使用一个子载波进行调
制,且各个子载波并行传输。OFDM 特别
适合于存在多径传播和多普勒频移的无
线移动信道中传输高速数据。能有效对抗
多径效应,消除干扰,对抗频率选择性衰
落,信道利用率高。由于子载波的频谱相
互重叠,因而可以得到较高的频谱效率。
近几年OFDM 在无线通信领域得到了广
泛的应用。
OFDM 具体的实现方式为:在发射
端,首先对比特流进行QPSK 调制,然后依
次经过串并变换和IFFT 变换,再将并行
数据转化为串行数据,加上保护间隔(又
称“循环前缀”),形成OFDM 码元。在组
帧时,须加入同步序列和信道估计序列,
以便接收端进行突发检测、同步和信道估
计,最后输出正交的基带信号,其核心技
术便在于发射端的QPSK 调制技术。
1.3 QPSK 的基本原理
四相绝对相移键控可简记为4PSK 或
QPSK。根据QPSK 调制的概念,在一个四
进制码元周期TB 内,QPSK 有四种可能
信号形式。表示为:载波振幅为1,载波频率fc 是码元传
输速率RB 的整数倍。QPSK 信号可以看
成是对两个正交载波进行双边带调制后
所得两路2ASK 信号的叠加,因此,功率谱
取决于两路基带信号功率谱。
如图1 所示,将相邻的二进制信号同
时产生载波相互正交的2PSK 信号,然后
再将这两路信号相加,合成为QPSK 信号。
2 多频带超宽带系统的仿真与分析
2.1 QPSK 调制的仿真与分析
参数设置为:时间t 为一秒,采样点
数为500,载波频率为30Hz,仿真波形如
图2 所示:
从图中可以看出:调制后QPSK 信号
分为两个部分:实部和虚部,输入的二进
制源信号为(1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0
1 1 0 1),根据前面的QPSK 调制的原理,
当输入信号为“0 0”时,输出的波形应该是
从0 处开始,输入信号为“0 1”时,输出波
形应该从处开始,输入信号为“1 0”
时,输出波形应该从处开始,输入信号
为“1 1”时,输出波形从处开始。根
据以上原理,两个部分相加后的QPSK 信
号如图3 所示:
2.2 整体系统的仿真与分析
多频带超宽带系统仿真时域波形如
图4 所示:
中心频率(fp)为1GHz ;抽样频率(fc)
为50GHz ;信息长度(T0)为242.4ns ;循
环前缀(TP)为60.6ns ;保护间隔(TG)为
70.1ns ;矩形脉冲响应振幅(A)为1 ;子载
波数(N)为128。具体的符号模型如图5 所
示:
中心频率(fp)为3.432GHz ;抽样频率
(fc)为50GHz ;信息长度(T0)为242.4ns ;
循环前缀(TP)为60.6ns ;保护间隔(TG)
为70.1ns ;矩形脉冲响应振幅(A)为1 ;子
载波数(N)为128。频谱图如图6 所示:
中心频率(fp)为3.432GHz; 抽样频率
(fc)为50GHz; 信息长度(T0) 为242.4ns;
循环前缀(TP)为60.6ns; 保护间隔(TG)为
70.1ns; 矩形脉冲响应振幅(A) 为1; 子载
波数(N)为128。频谱图如图7 所示:
中心频率(fp)为1GHz; 抽样频率(fc)
为50GHz; 信息长度(T0) 为100ns; 循环前
缀(TP)为0ns; 保护间隔(TG)为50ns; 矩
形脉冲响应振幅(A) 为1; 子载波数(N)为
64。
频谱图如图8 所示:
中心频率(fp)为1GHz; 抽样频率(fc)
为50GHz; 信息长度(T0) 为100ns; 循环前
缀(TP)为0ns; 保护间隔(TG)为50ns; 矩
形脉冲响应振幅(A) 为1; 子载波数(N)为
32。
频谱图如图9 所示:
从以上时域和频域的波形来看,在时
域上各子信道之间互相正交,在频域上各
子信道之间互相重叠。随着子载波数的增
加,并没有影响到信号的传输,可见抗多
径干扰和频率选择性衰落能力强,大大提
高了传输速率。
3 总结
多频带正交超宽带技术是UWB 技
术的一种技术实现方案。与传统的脉冲
UWB 系统相比,具有系统容量大、抗多径
干扰能力强、信道利用率高等优点。该系
统通过插入循环前缀,可以有效降低ISI
和ICI,解决系统中时间和载波同步问题。
图8 多频带超宽带系统的频谱图图9 多频带超宽带系统的频谱图
通过增加子载波数(即带宽),达到在相同
时间里的更多符号的传输。
 
【参考文献】
[1] 李志农. 浅析超宽带无线电技术
[J]. 中国无线电学报,2007,(01).
[2] 葛利嘉, 朱林, 等译. 超宽带无
线电基础[M]. 北京: 电子工业出
版社,2005.
[3]Benedetto G M,Giancola G.Understanding
Ultra wide Band Radio Fundamentals.
Prentice Hall PTR,2004:26-72.
[4] 王晓英, 荣思远. 一种多载波
OFDM-UWB 无线通信系统[J]. 电视
技术学报,2006,(07).
[5] 李海涛, 邓樱.《MATLAB 程序设计
教程》[M]. 北京:高等教育出版社,
2002.

 


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