QPSK意為正交相移鍵控，是一種數(shù)字調(diào)制方式在電路上實(shí)現(xiàn)較為簡單。它不僅可以節(jié)約頻譜資源而且可以提供良好的通信性能。QPSK調(diào)制是一種具有較高頻帶利用率和良好的抗噪聲性能的調(diào)制方式，在數(shù)字移動通信中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

　　本次設(shè)計(jì)在理解QPSK調(diào)制解調(diào)原理的基礎(chǔ)上應(yīng)用MATLAB語言來完成仿真，仿真出了QPSK的調(diào)制以及解調(diào)的仿真圖，包括已調(diào)信號的波形，解調(diào)后的信號波形，眼圖和誤碼率。通過用Matlab編寫腳本程序?qū)PSK通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收過程的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行模擬仿真,并對各模塊進(jìn)行頻譜分析,對于理解QPSK系統(tǒng)的性能并在系統(tǒng)上作進(jìn)一步的設(shè)計(jì),提供極大的便利，在仿真的基礎(chǔ)上分析比較了各種調(diào)制方法的性能，并通過比較仿真模型與理論計(jì)算的性能，證明了仿真模型的可行性。

　　1.前言

　　信息化的社會，數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)字器件也廣泛的利用，數(shù)字信號的處理技術(shù)也越來越重要。進(jìn)入20世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)與普及、無線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在不同方向都取得了巨大的成功。隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，使得復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)得以用少量的幾塊集成電路模塊實(shí)現(xiàn)，有些硬件電路的功能還可以用軟件代替實(shí)現(xiàn)。因此使得一些較復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)能夠容易地實(shí)現(xiàn)并投入使用。這方面的條件使得新的更復(fù)雜的調(diào)制體制迅速地不斷涌現(xiàn)。在19世紀(jì)80年代初期,人們選用恒定包絡(luò)數(shù)字調(diào)制。這類數(shù)字調(diào)制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是已調(diào)信號具有相對窄的功率譜和對放大設(shè)備沒有線性要求,不足之處是其頻譜利用率低于線性調(diào)制技術(shù)。19世紀(jì)80年代中期以后,四相絕對移相鍵控(QPSK)技術(shù)以其抗干擾性能強(qiáng)、誤碼性能好、頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于數(shù)字微波通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、寬帶接入、移動通信及有線電視系統(tǒng)之中。

　　QPSK的調(diào)制與解調(diào)具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。QPSK數(shù)字解調(diào)包括：模數(shù)轉(zhuǎn)換、抽取或插值、匹配濾波、時(shí)鐘和載波恢復(fù)等。根據(jù)所處理基帶信號的進(jìn)制不同，分為二進(jìn)制和多進(jìn)制，多進(jìn)制與二進(jìn)制相比較，其頻帶利用率更高?，F(xiàn)代社會發(fā)展要求通信系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)，性能越來越高，構(gòu)成越來越復(fù)雜；這就要借助于功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)技術(shù)和工具M(jìn)ATLAB完成仿真來實(shí)現(xiàn)。它由一系列工具組成，這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯誤及進(jìn)行出錯原因分析。本設(shè)計(jì)主要研究數(shù)字通信過程中的調(diào)制解調(diào)過程。從原理上說受調(diào)載波可以是任意的，只要已調(diào)信號適合傳輸就可以了，但是實(shí)際上，大多數(shù)通信系統(tǒng)中，都選擇正弦信號作為載波。這是因?yàn)檎倚盘柡唵?，便于產(chǎn)生和接收。

　　四相相移鍵控(QPSK)是一種性能優(yōu)良,應(yīng)用十分廣泛的數(shù)字調(diào)制方式,它的頻帶利用率高,是二相相移鍵控(BPSK)的2倍。且QPSK調(diào)制技術(shù)的抗干擾性能強(qiáng),采用相干檢測時(shí)其誤碼率性能與BPSK相同。本文用Matlab軟件對QPSK通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收過程的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了模擬仿真,并對各模塊進(jìn)行了頻譜分析。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體參數(shù)為:二進(jìn)制碼元的符號速率為5Msp s,給定的信道帶寬為7MHz,脈沖成形濾波器采用升余弦濾波器,采樣頻率為25MHz。

　　用MATLAB實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的四相制調(diào)相波的算法，在算法設(shè)計(jì)中，主要思想是用不同相位的正弦波來代表不同的二進(jìn)制數(shù)，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，該模擬信號的相位信息則表征數(shù)字信號的內(nèi)容信息。由于這種調(diào)制信號在傳輸過程中，噪聲對其干擾幾乎不會影響信號的相位信息。數(shù)字信號中，一個(gè)字節(jié)有八位（1 Byte=8 bit），要用四個(gè)相位表示出一個(gè)字節(jié)的數(shù)字信息，故字節(jié)中的兩位二進(jìn)制數(shù)用一個(gè)相位的正弦波來表示，則一個(gè)字節(jié)可用四個(gè)不同的二進(jìn)制文件通過MATLAB調(diào)制程序后即可得到調(diào)相波。二進(jìn)制數(shù)11、01、00、10所對應(yīng)的波形分別為Code11  、 Code01  、Code00、 Code10。

　　2.緒論

　　2.1通信的概念

　　通信就是克服距離上的障礙，從一地向另一地傳遞和交換消息。消息是信息源所產(chǎn)生的，是信息的物理表現(xiàn)，例如，語音、文字、數(shù)據(jù)、圖形和圖像等都是消息（Message）。消息由模擬消息（如語音、圖像等）以及數(shù)字消息（如數(shù)據(jù)、文字等）之分。所有消息必須在轉(zhuǎn)換成電信號（通常簡稱為信號）后才能在通信系統(tǒng)中傳輸。所以，信號（Signal）是傳輸消息的手段，信號是消息的物資載體。

　　相應(yīng)的信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號，模擬信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是連續(xù)的，如電話機(jī)、電視攝像機(jī)輸出的信號就是模擬信號。數(shù)字信號的自變量可以是連續(xù)的或離散的，但幅度是離散的，如計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備輸出的信號就是數(shù)字信號。

　　數(shù)字通信系統(tǒng)較模擬通信系統(tǒng)而言，具有抗干擾能力強(qiáng)、便于加密、易于實(shí)現(xiàn)集成化、便于與計(jì)算機(jī)連接等優(yōu)點(diǎn)。因而，數(shù)字通信更能適應(yīng)對通信技術(shù)的高要求。

　　2.2通信的發(fā)展史簡介

　　遠(yuǎn)古時(shí)代，遠(yuǎn)距離的傳遞消息是以書信的形式來完成的，這種通信方式明顯具有傳遞時(shí)間長的缺點(diǎn)。為了在盡量短的時(shí)間內(nèi)傳遞盡量多的消息，人們不斷地嘗試所能找到的各種最新技術(shù)手段。1837年發(fā)明的莫爾斯電磁式電報(bào)標(biāo)志著電通信的開始。之后，利用電進(jìn)行通信的研究取得了長足的進(jìn)步。1866年利用海底電纜實(shí)現(xiàn)了跨大西洋的越洋電報(bào)通信。1876年貝耳發(fā)明了電話，利用電信號實(shí)現(xiàn)了語音信號的有線傳遞，使信息的傳遞變得既迅速又準(zhǔn)確，這標(biāo)志著模擬通信的開始，由于它比電報(bào)更便于交流使用，所以直到20世紀(jì)前半葉這種采用模擬技術(shù)的電話通信技術(shù)比電報(bào)得到了更為迅速和廣泛的發(fā)展。1937年瑞威斯發(fā)明的脈沖編碼調(diào)制標(biāo)志數(shù)字通信的開始。20世紀(jì)60年代以后集成電路、電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使得數(shù)字通信迅速發(fā)展。在70年代末在全球發(fā)展起來的模擬移動電話在90年代中期被數(shù)字移動電話所代替，現(xiàn)有的模擬電視也正在被數(shù)字電視所代替。

　　2.3數(shù)字調(diào)制的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著晶體管、集成電路的出現(xiàn)及普及、無線通信迅速發(fā)展。特別是在20世紀(jì)后半葉，隨著人造地球衛(wèi)星的發(fā)射，大規(guī)模集成電路、電子計(jì)算機(jī)和光導(dǎo)纖維等現(xiàn)代技術(shù)成果的問世，通信技術(shù)在以下幾個(gè)不同方向都取得了巨大的成功。

　?。?）微波中繼通信使長距離。大容量的通信成為現(xiàn)實(shí)。

　?。?）移動通信和衛(wèi)星通信的出現(xiàn)，使人們隨時(shí)隨地可以通信的愿望可以實(shí)現(xiàn)。

　?。?）光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)更是將通信容量提高到了以前無法想象的地步。

　?。?）電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)將通信技術(shù)推上了更高的層次，借助現(xiàn)在電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的融合，人們將世界變成了地球村。

　　（5）微電子技術(shù)的發(fā)展，使通信終端的體積越來越小，成本越來越低，范圍越來越廣。

　　隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和寬帶化的方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對通信的要求越來越高，各種技術(shù)會不斷的應(yīng)用于通信領(lǐng)域，各種新的通信業(yè)務(wù)將不斷的被開發(fā)出來，到那時(shí)候人們的生活越來越離不開通信了。

　　3. QPSK調(diào)制解調(diào)的基本原理設(shè)計(jì)

　　3.1 2PSK數(shù)字調(diào)制原理

　　2PSK信號用載波相位的變化來表征被傳輸信息的狀態(tài)，通常規(guī)定0相位載波和π相位載波分別表示傳"1"和傳"0"。

　　2PSK碼元序列的波形與載頻和碼元持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系有關(guān)。當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，在相鄰碼元的邊界處波形是不連續(xù)的，或者說相位是不連續(xù)的。當(dāng)一個(gè)碼元中包含的載波周期數(shù)比整數(shù)個(gè)周期多半個(gè)周期時(shí)，則相位連續(xù)。當(dāng)載波的初始相位差90度時(shí)，即余弦波改為正弦波時(shí)，結(jié)果類似。以上說明，相鄰碼元的相位是否連續(xù)與相鄰碼元的初始相位是否相同不可混為一談。只有當(dāng)一個(gè)碼元中包含有整數(shù)個(gè)載波周期時(shí)，相鄰碼元邊界處的相位跳變才是由調(diào)制引起的相位變化。

　　2PSK信號的產(chǎn)生方法主要有兩種。第一種叫相乘法，是用二進(jìn)制基帶不歸零矩形脈沖信號與載波相乘，得到相位反相的兩種碼元。第二種方法叫選擇法，是用此基帶信號控制一個(gè)開關(guān)電路，以選擇輸入信號，開關(guān)電路的輸入信號是相位相差 的同頻載波。這兩種方法的復(fù)雜程度差不多，并且都可以用數(shù)字信號處理器實(shí)現(xiàn)。

　　3.2 3QPSK-OQPSK的調(diào)制解調(diào)原理

　　OQPSK信號，它的頻帶利用率較高，理論值達(dá)1b/s/Hz。但當(dāng)碼組0011或0110時(shí)，產(chǎn)生180°的載波相位跳變。這種相位跳變引起包絡(luò)起伏，當(dāng)通過非線性部件后，使已經(jīng)濾除的帶外分量又被恢復(fù)出來，導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展，增加對相鄰波道的干擾。為了消除180°的相位跳變，在QPSK基礎(chǔ)上提出了OQPSK。

　　OQPSK是在QPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)。這里，所謂恒包絡(luò)技術(shù)是指已調(diào)波的包絡(luò)保持為恒定，它與多進(jìn)制調(diào)制是從不同的兩個(gè)角度來考慮調(diào)制技術(shù)的。恒包絡(luò)技術(shù)所產(chǎn)生的已調(diào)波經(jīng)過發(fā)送帶限后，當(dāng)通過非線性部件時(shí)，只產(chǎn)生很小的頻譜擴(kuò)展。這種形式的已調(diào)波具有兩個(gè)主要特點(diǎn)，其一是包絡(luò)恒定或起伏很小；其二是已調(diào)波頻譜具有高頻快速滾降特性，或者說已調(diào)波旁瓣很小，甚至幾乎沒有旁瓣。采用這種技術(shù)已實(shí)現(xiàn)了多種調(diào)制方式。

　　一個(gè)已調(diào)波的頻譜特性與其相位路徑有著密切的關(guān)系，因此，為了控制已調(diào)波的頻率特性，必須控制它的相位特性。恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)的發(fā)展正是始終圍繞著進(jìn)一步改善已調(diào)波的相位路徑這一中心進(jìn)行的。

　　OQPSK也稱為偏移四相相移鍵控（offset-QPSK），是QPSK的改進(jìn)型。它與QPSK有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)制。不同點(diǎn)在于它將同相和正交兩支路的碼流在時(shí)間上錯開了半個(gè)碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會發(fā)生兩支路碼元極性同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，OQPSK信號相位只能跳變0°±90°，不會出現(xiàn)180°的相位跳變。

　　3.3 4PSK的調(diào)制和解調(diào)

　　3.3.1 4PSK調(diào)制原理：

　　四進(jìn)制絕對相移鍵控(4PSK)直接利用載波的四種不同相位來表示數(shù)字信息。如下  

　                         　圖  4PSK信號相位φn矢量圖

    由于每一種相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來表示。兩個(gè)二進(jìn)制碼元中的前一比特用a來表示，后一比特用b表示，則雙比特ab與載波相位的關(guān)系入下圖：

　　四進(jìn)制信號可等效為兩個(gè)正交載波進(jìn)行雙邊帶調(diào)制所得信號之和。這樣，就把數(shù)字調(diào)相和線性調(diào)制聯(lián)系起來，為四相波形的產(chǎn)生提供依據(jù)。

　　4PSK的調(diào)制方法有正交調(diào)制方式（雙路二相調(diào)制合成法或直接調(diào)相法）、相位選擇法、插入脈沖法等。

　　方法一我們采用正交調(diào)制方式，4PSK的正交調(diào)制原理如圖：

　　它可以看成是由兩個(gè)載波正交的2PSK調(diào)制器構(gòu)成的。圖中串/并變換器將輸入的二進(jìn)制序列分為速度減半的兩個(gè)并行雙極性序列a和b（a,b碼元在事件上是對齊的），再分別進(jìn)行極性變換，把極性碼變?yōu)殡p極性碼（0→-1，1→+1）然后分別調(diào)制到cosωct和sinωct兩個(gè)載波上，兩路相乘器輸出的信號是相互正交的抑制載波的雙邊帶調(diào)制（DSB）信號，其相位與各路碼元的極性有關(guān)，分別由a和b碼元決定。經(jīng)相加電路后輸出兩路的合成波形，即是4PSK信號。圖中兩個(gè)乘法器，其中一個(gè)用于產(chǎn)生0°與180°兩種相位狀態(tài)，另一個(gè)用于產(chǎn)生90o與270°兩種相位狀態(tài)，相加后就可以得到45°，135°，225°，和315°四種相位。

　　QPSK與二進(jìn)制PSK一樣，傳輸信號包含的信息都存在于相位中。載波相位取四個(gè)等間隔值之一，如л/4, 3л/4,5л/4,和7л/4。相應(yīng)的E為發(fā)射信號的每個(gè)符號的能量，T為符號持續(xù)時(shí)間，載波頻率f等于nc/T，nc為固定整數(shù)。每一個(gè)可能的相位值對應(yīng)于一個(gè)特定的二位組。例如，可用前述的一組相位值來表示格雷碼的一組二位組：10，00，01，11。如果a為典型的QPSK發(fā)射機(jī)框圖。輸入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列首先被不歸零（NRZ）電平編碼轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為極性形式，即負(fù)號1和0分別用 和－ 表示。接著，該二進(jìn)制波形被分接器分成兩個(gè)分別由輸入序列的奇數(shù)位偶數(shù)位組成的彼此獨(dú)立的二進(jìn)制波形，這兩個(gè)二進(jìn)制波形分別用a1（t），和a2（t）表示。最后，將這兩個(gè)二進(jìn)制PSK信號相加，從而得期望的QPSK。

　　3.3.2 4PSK解調(diào)原理

　　4PSK信號是兩個(gè)載波正交的2PSK信號的合成。所以，可以仿照2PSK相干檢測法，用兩個(gè)正交的相干載波分別檢測兩個(gè)分量 a和b，然后還原成二進(jìn)制雙比特串行數(shù)字信號。此法稱作極性比較法（相干解調(diào)加碼反變換器方式或相干正交解調(diào)法）

    在不考慮噪聲及傳輸畸變時(shí)，接收機(jī)輸入的4PSK信號碼元可表示為

                  yi(t)=A cos(ωct+φn)

                       表  抽樣判決器的判決準(zhǔn)則

　　判決器是按極性來判決的。即正抽樣值判為1，負(fù)抽樣值判為0.兩路抽樣判決器輸出a、b，經(jīng)并/串變換器就可將并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。

　　原理分析：

　　QPSK接收機(jī)由一對共輸入地相關(guān)器組成。這兩個(gè)相關(guān)器分別提供本地產(chǎn)生地相干參考信號 1（t）和 2（t）。相關(guān)器接收信號x（t），相關(guān)器輸出地x1和x2被用來與門限值0進(jìn)行比較。如果x1>0,則判決同相信道地輸出為符號1；如果x1<0 ,則判決同相信道的輸出為符號0。；類似地。如果正交通道也是如此判決輸出。最后同相信道和正交信道輸出這兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列被復(fù)加器合并，重新得到原始的二進(jìn)制序列。在AWGN信道中，判決結(jié)果具有最小的負(fù)號差錯概率。

　　4. MATLAB軟件的介紹

　　MATLAB是matrix和laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

　　MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。

　　MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接調(diào)用,用戶也可以將自己編寫的實(shí)用程序?qū)氲組ATLAB函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的MATLAB愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進(jìn)行下載就可以用。

　　Matlab主要功能：數(shù)值分析數(shù)值和符號計(jì)算，工程與科學(xué)繪圖，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，數(shù)字圖像處理，數(shù)字信號處理，通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真，財(cái)務(wù)與金融工程，圖形處理，MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，并且可以對圖形進(jìn)行標(biāo)注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處理、動畫和表達(dá)式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計(jì)算和工程繪圖。新版本的MATLAB對整個(gè)圖形處理功能作了很大的改進(jìn)和完善，使它不僅在一般數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處理等）方面更加完善，而且對于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處理、色度處理以及四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB同樣表現(xiàn)了出色的處理能力。同時(shí)對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了很大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也可以得到滿足。

　　MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱。一般來說，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶可以直接使用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方法而不需要自己編寫代碼。領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計(jì)、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、LMI控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點(diǎn)仿真、DSP與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

　　5. QPSK在matlab 下的頻譜分析

　　5.1理想信道下基本QPSK仿真系統(tǒng)

　　在理解了QPSK調(diào)制解調(diào)的原理下，利用上面介紹的matlab軟件構(gòu)建1.一個(gè)理想信道下基本QPSK仿真系統(tǒng),仿真結(jié)果包括a.基帶輸入波形及其功率譜 ；b.QPSK信號及其功率譜；c.QPSK信號星座圖

　　從上圖可以看出，QPSK信號在理想信道上的調(diào)制，傳輸，解調(diào)的過程，由于調(diào)制過程中加進(jìn)了載波，因此調(diào)制信號的功率譜密度會發(fā)生變化。并且可以看出調(diào)制解調(diào)的結(jié)果沒有誤碼。

　　5.2 AWGN下的QPSK的系統(tǒng)仿真

　　2.構(gòu)建一個(gè)在AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果包括a.QPSK信號及其功率譜；b.QPSK信號星座圖；c.高斯白噪聲信道條件下的誤碼性能以及高斯白噪聲的理論曲線，（所有誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制），結(jié)果如下圖：

　　上圖可以得到高斯信道下的調(diào)制信號，高斯噪聲，調(diào)制輸出功率譜密度曲線和QPSK信號的星座圖。在高斯噪聲的影響下，調(diào)制信號的波形發(fā)生了明顯的變化，其功率譜密度函數(shù)相對于上上圖中的調(diào)制信號的功率譜密度只發(fā)生了微小的變化，原因在于高斯噪聲是一個(gè)均值為0的白噪聲，在各個(gè)頻率上其功率是均勻的，因此此結(jié)果是真確的。星座圖反映可接收信號在高斯噪聲的影響下發(fā)生了誤碼，但是大部分還是保持了原來的特性。

　　5.3 在Rayleigh和AWGN下的QPSK仿真系統(tǒng)

　　3.最后再構(gòu)建一個(gè)先經(jīng)過Rayleigh（瑞利衰落信道），再通過AWGN（高斯白噪聲）信道條件下的條件下的QPSK仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果包括a.QPSK信號及其功率譜；b.通過瑞利衰落信道之前和之后的信號星座圖，前后進(jìn)行比較；c.在瑞利衰落信道和在高斯白噪聲條件下的誤碼性能曲線，并和二.2.c中所要求的誤碼性能曲線在同一坐標(biāo)比例下繪制，仿真結(jié)果如下：

　　可以得到瑞利衰落信道前后的星座圖，調(diào)制信號的曲線圖及其功率譜密度。最后顯示的是高斯信道和瑞利衰落信道的誤碼率對比。由圖可知瑞利衰落信道下的誤碼率比高斯信道下的誤碼率高。

    在MATLAB軟件下，運(yùn)用代碼進(jìn)行具體的頻譜分析，運(yùn)行結(jié)果如下圖：（如果你需要該圖詳細(xì)的代碼信息，可聯(lián)系OFweek電子工程網(wǎng)本文編輯，或者加QQ:1529620855）