演示如何通过C代码计算QPSK、QAM、M-PSK星座图数据并用gnuplot作图_qpsk星座图怎么画-程序员宅基地

先看QPSK的。
用C语言计算出模拟的QPSK解调信号I路和Q路数据,然后以gnuplot作图。C代码演示了如何通过命令行参数输入噪声大小及解调参考相位。同时也给出了标准正态分布随机数的计算函数。

C代码文件名为:QPSKconst.c

编译:

gcc QPSKconst.c

生成a.exe

执行时输入噪声大小系数,如0.1,解调相位角(度数),如15:

a.exe 0.1 15

则从屏幕输出1000行星座图信号坐标点。在gnuplot中作图即可。作图环境可用以下设置。

set size square
set grid
unset key

然后,在gnuplot命令窗中输入作图命令

gnuplot> plot [-2:2] [-2:2] "<a.exe 0.3 0"  w p pt 6 lc 3

"<a.exe 0.3 0"是执行带参数的exe文件并将结果重定向输入到plot命令中。
得:
在这里插入图片描述
又,减小噪声,得

gnuplot> plot [-2:2] [-2:2] "<a.exe 0.05 0"  w p pt 6 lc 3

)

又,相位偏移-10度,得

plot [-2:2] [-2:2] "<a.exe 0.05 -10"  w p pt 6 lc 3

)

噪声很大的情况,星座图点散开。

plot [-2:2] [-2:2] "<a.exe 1 0"  w p pt 6 lc 3

)

附:C代码

//QPSK信号星座图QPSKconst.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define PI 3.14159265

double randn()//标准高斯噪声产生(0均值,方差1)
{
    
  double r1,r2;
  r1=(double)rand()/RAND_MAX;
  r2=(double)rand()/RAND_MAX;
  return sqrt(-2*log(r1+1e-100))*cos(2*PI*r2);//1e-100防止溢出
}

main(int argc, char *argv[])
{
    
  double x,y,x1,y1,s=45;//s相位旋转角(度)
  int i;
  double a=0.05;
  srand(1234);//随机数种子
  if(argc!=3)
    {
     //如果输入参数不足或多了则按默认参数计算
      printf("#Usage: a.exe att angle\n");
      printf("#Default: a.exe 0.05 45\n");
    }
  else
    {
    
      a=atof(argv[1]);
      s=atof(argv[2]);
    }
	s=s/180.0*PI;//角度制转弧度
  for(i=0; i<1000; i++)
    {
    
      //标准QPSK解调信号
      x=((double)rand()/RAND_MAX>0.5)? 1:-1;
      y=((double)rand()/RAND_MAX>0.5)? 1:-1;
      x=x+a*randn();//加复高斯噪声
      y=y+a*randn();
      x1=x*cos(s)-y*sin(s);//相位旋转
      y1=x*sin(s)+y*cos(s);
      printf("%f\t%f\n",x1,y1);//输出星座图数据
    }
}

以此类似,可得16QAM、64QAM、BPSK、8PSK的星座图程序。

//QPSK信号星座图QAMconst.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define PI 3.14159265

double randn()//标准高斯噪声产生(0均值,方差1)
{
    
  double r1,r2;
  r1=(double)rand()/RAND_MAX;
  r2=(double)rand()/RAND_MAX;
  return sqrt(-2*log(r1+1e-100))*cos(2*PI*r2);
}

main(int argc, char *argv[])
{
    
  double x,y,x1,y1,s=0;//s相位旋转角(度)
  int i;
  int M=sqrt(64);
  double a=0.05;
  srand(1234);//随机数种子
  if(argc!=4)
    {
     //如果输入参数不足或多了则按默认参数计算
      printf("#Usage: a.exe att angle\n");
	  printf("#Default: 64QAM  a.exe 0.05 0 64\n");
    }
  else
    {
    
      a=atof(argv[1]);
      s=atof(argv[2]);
	  M=sqrt(atoi(argv[3]));
    }
	s=s/180.0*PI;//角度制转弧度
  for(i=0; i<1000; i++)
    {
    
      //标准QAM解调信号
      x=(rand()%M)*2-M+1;
      y=(rand()%M)*2-M+1;
      x=x+a*randn();//加复高斯噪声
      y=y+a*randn();
      x1=x*cos(s)-y*sin(s);//相位旋转
      y1=x*sin(s)+y*cos(s);
      printf("%f\t%f\n",x1,y1);//输出星座图数据
    }
}

编译作图64QAM:

gnuplot> plot [-12:12] [-12:12] "<a.exe 0.1 0 64"  w p pt 6 lc 3

在这里插入图片描述

gnuplot> plot [-12:12][-12:12] "<a.exe 0.1 0 16"  w p pt 6 lc 3

在这里插入图片描述

M-PSK

//M-PSK信号星座图MPSKconst.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define PI 3.14159265

double randn()//标准高斯噪声产生(0均值,方差1)
{
    
  double r1,r2;
  r1=(double)rand()/RAND_MAX;
  r2=(double)rand()/RAND_MAX;
  return sqrt(-2*log(r1+1e-100))*cos(2*PI*r2);
}

main(int argc, char *argv[])
{
    
  double x,y,x1,y1,s=0;//s相位旋转角(度)
  int i;
  int M=8;
  double a=0.05;
  srand(12345678);//随机数种子
  if(argc!=4)
    {
     //如果输入参数不足或多了则按默认参数计算
      printf("#Usage: a.exe att angle\n");
	  printf("#Default: 8PSK  a.exe 0.05 0 8\n");
    }
  else
    {
    
      a=atof(argv[1]);
      s=atof(argv[2]);
	  M=atoi(argv[3]);
    }
	s=s/180.0*PI;//角度制转弧度
  for(i=0; i<1000; i++)
    {
    
      //标准MPSK解调信号
      x=(double)(rand()%M)/M*2*PI;
      y=10*sin(x);
	  x=10*cos(x);
      x=x+a*randn();//加复高斯噪声
      y=y+a*randn();
      x1=x*cos(s)-y*sin(s);//相位旋转
      y1=x*sin(s)+y*cos(s);
      printf("%f\t%f\n",x1,y1);//输出星座图数据
    }
}

编译作图:

plot [-12:12][-12:12] "<a.exe 0.1 0 2"  w p pt 6 lc 3

)

8PSK

plot [-12:12][-12:12] "<a.exe 0.1 0 8"  w p pt 6 lc 3

在这里插入图片描述

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