学习笔记-DQPSK系统的调制与解调

DQPSK，就是四进制相移键控技术，利用前后相邻两个码元的相位差传递数据，DQPSK信号编码方式通常有两种：A方式和B方式，A方式相位差取值分别为：0°、90°、180°和270°，B方式取值45°、135°、225°和315°，这里我采用的是A方式编码规则。

这篇文章是利用MATLAB工具对DQPSK系统的调制与解调系统进行仿真，系统框图如下：

（1）发送数据：从TXT文件中导入数据，本次以32位数据为例进行仿真；

（2）串并转换：把01信息码元分成I、Q两路，同时每路的输入码元的持续时间是输入码元的2倍（在MATLAB中通过连续输入两个相同码元实现此功能），同时将０１码元转换成二进制双极性脉冲，其对应关系是：0->+1,1->-1，因为在电路中用的是不归零二进制双极性矩形脉冲。另外注意，这里将0 1码元转换为双极性码也可以是以下的对应关系：1不变，0变成-1，但是接收端的并串转换规则要与这里相对应；

（3）差分编码：将绝对码转换为相对码，利用QDPSK的码变换关系，输入和输出一共有16种可能关系，利用查表的方式，编写代码；

（4）成型滤波：在这之前先要上采样，就是对经过编码的数据码元进行整倍插值，这里是4倍插值(每相邻码元之间插入3个零)，调用MATLAB里面的unsample函数；接着进行成型滤波，是为了消除码间串扰，降低误码率，以致对接收端的抽样判决造成干扰，基本原理可以这样解释：时域上，码元的冲击响应h(t)的抽样值除了在t=0时不为零，其余所有的抽样点上均为零；频域上，系统的传输特性H(w)可以等效成一个理想低通滤波器，满足这个条件就可以实现无码间串扰；这里通过利用MATLAB的fdesign.pulseshaping函数设计成型滤波器，设计出32阶、，滚降系数为0.35，横跨八个码元的根升余弦滤波器，带外衰减和旁瓣高度均小于-30dB，其幅频特性和冲击响应分别如图所示：

（5）匹配滤波：和成型滤波类似，这里两者一样，对应起来，先匹配滤波，然后进行下采样，就是每4个点进行抽样，这里调用MATLAB里面的downsample函数；

（6）同步模块：最为关键的一步，在第(3)步差分编码之后的数据码元之前需要加上巴克码，这里使用的是7位马克码{1 1 1 -1 -1 1 1}，组成马克码+数据（这里只发送1帧数据）的形式发送出去；在接收端，利用马克码的特性，通过移位计算自相关函数，找出峰值所对应的位置即为同步位置，保存同步位置并接收数据。

（7）判决：与前面编码时的对应关系（0->+1,1->-1）保持一致，如果判决抽样值大于阈值判为0，否则判为1；

（8）解差分：与差分编码对应，通过QDPSK的逆码变换关系，即可实现编写，注意，这里没必要以查表的方式把所有的对应方式写出来，利用码元关系对应的原理公式就可以更为容易地实现；

（9）并串转换：与串并转换对应，将I、Q两路合并为一路，输出接收的收据；

经过仿真，验证发送与接收的数据一致。

总结： 

(1)系统框图中的纠相偏还没有实现

(2)本次只是发送1帧数据，所以就插入1段7位巴克码，这相对比较简单，考虑到一次发送多帧数据，那就需要循环插入巴克码，在接收端需要找到多个同步位置并储存下来，然后接收每一帧数据。在这里，我做的是：

发送端：输入多帧数据，为了简单起见，没有经过编码，直接与多段巴克码循环交叉(巴克码+数据+巴克码+数据+......)，然后经过成型滤波；

接收端：经过匹配滤波，检测保存多个同步位置，同时进行同步多帧数据接收；

以此来简单验证同步收发数据，最终实现。

 (3)模块化，由简到繁

       将一个系统进行分成很多小的模块很关键，比如：编码模块、成型滤波模块等等，对每一个模块进行处理；同时值得注意的是：先对简单容易的小模块进行编写仿真和测试，由简单到复杂，没必要完全严格按照系统执行顺序编写，对系统进行模块化，最后只需要把各模块进行串联就行，我刚开始因为不理解成型滤波模块，很长时间一直卡在这个地方，最后尝试着先把后面简单的解码模块完成，重新理解这个，有很好的效果。