移动通信原理第6次课-第6章BPSK数字调制

基于hackrf 的BPSK 信号调制与解调的实现一.实现目标:1.在GRC 平台下,调制出BPSK 信号,并通过hackraf 进行发送；2.根据HackRF 接收到的BPSK 信号,在GRC 平台下进行解调；二.实现过程:1.BPSK 信号的调制：1）调制基本原理：相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。

在BPSK 中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”，因此BPSK 信号的时域表达式为：其中，n ϕ表示第n 个符号的绝对相位：0 0 1 n ϕπ⎧⎪⎨⎪⎩=发送时发送时因此，BPSK 信号的时域表达式可以改写为：cos P e = -cos 1-PBPSK c c A w t A w t ⎧⎪⎨⎪⎩（）概率（）概率典型波形如图1-1所示。

由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故BPSK 信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘，即=e ()cos()BPSK c s t w t 其中这里，()g t 是脉冲宽度为s T 的单个矩形脉冲，而n a 的统计特性为= 1 P a -1 1-Pn ⎧⎪⎨⎪⎩ 概率概率即发送二进制符号“0”时(a n 取+1)()BPSK e t 取0相位；发送二进制符号“1”时(a n 取-1)()BPSK e t 取π相位。

这种以载波的不同相位直接去表示相应的二进制数字信号的调制方式，成为二进制绝对相移方式。

cos()BPSK c n e A t ωϕ=+()()n s ns t a g t nT =-∑图1-12）根据BPSK 信号调制原理，在GRC 下运用模块搭建流程图如图1-2所示，得到的输出信号即为BPSK 信号：图1-2BPSK 调制数字基带信号()(1,1,1,1,1,1,1,1,1, 1......)m t =-----与载波信号0sin()w t 直接相乘（GRC 流程图中要注意数字基带信号码元宽度与载波信号频率的匹配设置）得到调制的BPSK 信号0()()sin()r t m t w t =，将BPSK 信号()r t 送入hackrf 经上变频发送出去。

第6章移动通信数字调制解调技术6.1 概述一．调制的概念将待传送的基带信号加到高频载波上进行传输的过程。

其简单模型可以表示为：载波二．调制的作用1．提高传输性能。

低频信号如话音，直接传输时损耗比较大，不事宜长距离传输，通过调制能有效的解决传输问题。

2．容易辐射。

对于一些无线通信往往要求天线的尺寸和发射信号的波长在同一数量级，天线的长度为1/4波长，如果将基带信号直接通过天线发射，那么天线的长度将是几十至几百公里的数量级，这是不现实的。

3．实现多路复用。

调制技术反映到频域上就是频带的搬移，通过调制将基带信号搬移到合适的位置，那么在一个较宽的信道中就可以同时传输多路信号，习惯上称为FDM。

4．提高系统的性能。

例如抗干扰能力，不同的调制方式具有不同的抗噪声能力，FM对信噪比的改善就比较大。

三．调制的分类调制是基带信号加到载波上的过程，而基带信号m(t)可以是模拟信号也可以是数字信号，而载波c(t)可以是连续波（通常称为正弦波），也可以是脉冲波形。

当c(t)为正弦波时，m(t)可以改变其幅度、频率或相位中的某一个或两个参数。

这样组合起来就会形成多种调制方式。

现归纳如下：四．蜂窝移动通信系统中的调制技术五．移动通信对数字调制技术的要求 1．数字调制的性能指标数字调制的性能指标通常通过功率有效性ηp （Power Efficiency ）和带宽有效性ηB (Spectral Efficiency)来反映。

(1) 功率有效性功率有效性ηp 是反映调制技术在低功率电平情况下保证系统误码性能的能力, 可表述成每比特的信号能量与噪声功率谱密度之比：bp E N η=(2)带宽有效性带宽有效性ηB 是反映调制技术在一定的频带内数字有效性的能力, 可表述成在给定带宽条件下每赫兹的数据通过率：((/))B R b s Hz Bη=在数字系统设计中，经常需要在带功率有效性和宽有效性之间折中。

2．移动信道的基本特征(1) 带宽有限。

原理：2DPSK方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息。

假设前后相邻码元的载波相位差为•"，可定义一种数字信息与."之间的关系为；0,表示数字信息“0”“一［兀，表示数字信息“1则一组二进制数字信息与其对应的2DPSK言号的载波相位关系如下表所示二进制数字信息： 1 1 0 1 0 0 1 1 02DPSK信号相位：0 二 0 0 0 二二或（兀）0兀兀00 0兀0 0数字信息与之间的关系也可以定义为..”0,表示数字信息“1△ e = <5，表示数字信息“0”2DPSK言号调制过程波形如图1所示。

10 0 1 0 1 1 0绝对码1110 0 10 0可以看出，2DPSK言号的实现方法可以采用：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对码表示二进制信息变换为用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。

2DPSK言号调制器原理图如图2所示。

开关电路图2 2DPSK信号调制器原理图其中码变换即差分编码器如图3所示。

在差分编码器中：｛a n｝为二进制绝对码序列，｛d n｝为差分编码序列。

D触发器用于将序列延迟一个码兀间隔，在SystemView中此延迟环节一般可不采用D触发器，而是采用操作库中的延迟图符块”a n图3差分编码器二进制差分相位键控(2DPSK的解调1、实验目的:(1)了解2DPSK系统解调的电路组成、工作原理和特点;(2)掌握2DPSK系统解调过程信号波形的特点；(3)熟悉系统中信号功率谱的特点。

2、实验内容:以2DPSK乍为系统输入信号，码速率Rb= 10kbit/s。

(1)采用相干解调法实现2DPSK勺解调，分别观察系统各点波形。

(2)获取主要信号的功率谱密度。

3、实验原理：相干解调法：2DPSK言号可以采用相干解调方式(极性比较法)，对2DPSK言号进行相干解调, 恢复出相对码，再通过码反变换器变换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息。

BPSK调制、升余弦和相关解调是数字通信中常见的调制和解调技术。

本文将从理论和实际应用的角度介绍这三个主题，以帮助读者更好地理解和应用这些技术。

一、BPSK调制1. BPSK调制是一种基带调制技术，全称为二进制相移键控调制（Binary Phase Shift Keying）。

它通过改变载波信号的相位来传输数字信息。

具体来说，当数字为0时，载波信号的相位不变；当数字为1时，载波信号的相位反转180度。

这样就可以在相位上进行二进制编码。

2. BPSK调制的优点是简单直观，适用于频谱效率要求不高的情况。

在实际应用中，BPSK调制常用于低速数据传输、卫星通信和短波通信等场景。

3. 在无线传感网中，由于节点之间的距离较近、数据传输速率较低，可以采用BPSK调制来实现简单可靠的通信。

二、升余弦滚降滤波器1. 在数字通信中，为了尽可能减小传输信号的带宽，减小信道间的干扰，常常采用升余弦滚降滤波器（R本人sed Cosine Filter）来进行信号的滤波和调制。

2. 升余弦滚降滤波器的频率响应在频率为0附近有较好的抑制作用，可以有效地控制信号的带宽。

其滚降特性也能够减小信号在频率间隔内的干扰，提高信号的抗干扰能力。

3. 实际应用中，升余弦滚降滤波器常用于QPSK、16QAM等多种调制方式，尤其适用于要求频谱效率高、抗干扰能力强的场景。

三、相关解调1. 相关解调是指在接收端利用发送端已知的信号来解调接收到的信号。

通过计算接收信号和已知信号的相关性，可以还原发送信号。

2. 相关解调在数字通信中有着广泛的应用，特别是在多路径传输、信道干扰较大的高速数据传输场景中效果明显。

相对于其他解调方法，相关解调在抗噪声和多径干扰方面有明显的优势。

3. GPS定位系统中采用的CDMA技术就采用了相关解调的原理，来实现对传输信号的解调和定位。

BPSK调制、升余弦滚降滤波器和相关解调是数字通信领域中重要的技术手段，它们在不同的场景中发挥着重要的作用。

《移动通信--BPSK调制与解调》报告《移动通信BPSK 调制与解调》报告在当今的信息时代，移动通信技术的发展日新月异，为人们的生活和工作带来了极大的便利。

其中，BPSK（Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控）调制与解调技术作为一种重要的数字通信技术，在移动通信中发挥着关键作用。

一、BPSK 调制的基本原理BPSK 是一种最简单的相移键控方式。

在 BPSK 中，通常用二进制数字“0”和“1”来控制载波的相位。

当数字信号为“0”时，载波的相位为0 度；当数字信号为“1”时，载波的相位为 180 度。

从数学角度来看，假设发送的二进制数字序列为{an}，其中 an 取值为 0 或 1，载波信号为Acos(2πfct)，那么 BPSK 调制后的信号可以表示为：s(t) ＝Acos(2πfct ＋πan)通过这种方式，将数字信息加载到载波信号的相位上，实现了信号的调制。

二、BPSK 调制的实现方式在实际应用中，BPSK 调制可以通过多种方式实现。

一种常见的方法是使用乘法器。

将数字信号与一个正弦载波相乘，得到调制后的信号。

另一种实现方式是基于数字电路，通过逻辑门和计数器等组件来生成 BPSK 调制信号。

这种方式在数字通信系统中应用广泛，具有稳定性高、易于集成等优点。

三、BPSK 解调的基本原理解调是从接收到的已调信号中恢复出原始数字信号的过程。

BPSK的解调通常采用相干解调的方法。

相干解调需要在接收端产生一个与发送端载波同频同相的本地载波。

接收到的 BPSK 信号与本地载波相乘，然后通过低通滤波器滤除高频分量，再进行抽样判决，恢复出原始的数字信号。

四、BPSK 解调的实现过程首先，接收到的信号与本地载波相乘，得到：r(t) ＝ s(t) × cos(2πfct ＋φ)其中，φ 为本地载波与发送端载波的相位差。

经过乘法运算后，得到：r(t) ＝ 05A1 ＋cos(2πfct ＋πan ＋φ 2πfct)＝ 05A1 ＋cos(πan ＋φ)通过低通滤波器后，滤除高频分量，得到：r'（t) ＝ 05A1 ＋cos(πan ＋φ)最后，对 r'（t) 进行抽样判决。

移动通信--BPSK调制与解调1. 引言移动通信是现代通信技术的重要组成部分，其中调制和解调技术是信号的传输和接收过程中的关键环节。

本报告将重点讨论二进制相移键控（Binary Phase Shift Keying，BPSK）调制和解调技术。

2. BPSK调制原理BPSK调制是一种基于相位的调制技术，它将输入的二进制数据流转换为相位差为180度的正弦信号。

具体来说，逻辑1和逻辑0分别对应不同相位的正弦信号，经过BPSK调制后的信号可以被传输至接收端进行解调。

BPSK调制可以用如下的数学表示：$$s(t) = A \\cdot \\cos(2\\pi f_c t + \\pi m)$$其中，$A$表示幅度，$f_c$表示载波频率，$t$表示时间，$m$表示输入信号。

对于BPSK调制，$m$的值只能为逻辑1或逻辑0。

3. BPSK解调原理BPSK解调是将接收到的BPSK调制信号恢复为原始的二进制数据流的过程。

解调过程基于相位差的改变来判断接收到的信号是逻辑1还是逻辑0。

BPSK解调可以用如下的数学表示：$$\\hat{m} = \\begin{cases}1, & \\text{if} \\ \\Delta\\phi > 0 \\\\0, & \\text{if} \\ \\Delta\\phi < 0\\end{cases}$$其中，$\\hat{m}$表示解调后的输出，$\\Delta\\phi$表示接收到的相位差。

如果相位差大于0，则认为接收到的是逻辑1；如果相位差小于0，则认为接收到的是逻辑0。

4. BPSK调制与解调的实现BPSK调制与解调可以通过软件仿真或硬件电路来实现。

在软件仿真方面，可以利用MATLAB等工具进行实现。

通过BPSK调制信号和加入噪声模拟信道，然后进行BPSK解调，可以得到解调后的输出。

在硬件电路方面，可以利用电子元器件进行设计和实现。

通过使用相位锁定环路电路和时钟恢复电路等技术来实现BPSK解调。

新疆师范大学实验报告2020年5月18日课程名称通信原理实验项目实验六：BPSK调制与解调物理与电子工程学院电子17-5 姓名赵广宇同组实验者指导教师阿地力一、实验目的1.掌握BPSK调制和解调的基本原理；2.掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路；3.了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念；4.熟悉BPSK调制载波包络的变化；5.掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法；二、实验器材1.主控&信号源模块2.9号数字调制解调模块3.13号同步模块4.示波器三、实验原理BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。

四、实验步骤五、实验分析●BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

●基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波●已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。

●同步载波的相位发生变化，如0相位变为π相位或π相位变为0相位，则恢复的数字信息就会发生“0”变“1”或“1”变“0”，从而造成错误的恢复。

这种因为本地参考载波倒相，而在接收端发生错误恢复的现象称为“倒π”现象或“反向工作”现象。

六、实验分析●BPSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能采用相干解调的方法。

●B2PSK信号与上节课所做的2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。

bpsk调制及解调实验报告BPSK调制及解调实验报告引言无线通信技术的快速发展使得我们能够随时随地进行无线通信，而调制和解调技术则是无线通信中的重要环节。

本实验旨在通过实际操作，深入了解二进制相移键控（BPSK）调制与解调的原理和方法。

一、实验目的1. 了解BPSK调制与解调的基本原理；2. 掌握BPSK调制与解调的实验操作方法；3. 通过实验验证BPSK调制与解调的正确性。

二、实验原理BPSK调制是一种基本的数字调制方式，其原理是将二进制数字序列转换为相位信息，通过改变载波的相位来传输信息。

在BPSK调制中，二进制数字“0”和“1”分别对应载波相位的0度和180度。

BPSK解调的原理与调制相反，将接收到的信号与参考信号进行相乘，然后通过低通滤波器去除高频成分，得到原始的二进制数字序列。

三、实验器材1. 信号发生器：用于产生载波信号；2. BPSK调制解调器：用于进行BPSK调制与解调；3. 示波器：用于观察调制信号和解调信号。

四、实验步骤1. 连接实验器材：将信号发生器的输出与BPSK调制解调器的输入相连，将BPSK调制解调器的输出与示波器相连；2. 设置信号发生器：将信号发生器的频率设置为合适的数值，使其能够产生所需的载波信号；3. 进行BPSK调制：在BPSK调制解调器中设置二进制数字序列，观察示波器上的调制信号；4. 进行BPSK解调：将调制信号输入到BPSK调制解调器中，观察示波器上的解调信号；5. 调整参数：根据实际情况，适当调整信号发生器的频率和BPSK调制解调器的参数，观察调制信号和解调信号的变化。

五、实验结果与分析通过实验操作，我们成功地进行了BPSK调制与解调。

观察示波器上的调制信号和解调信号，可以清晰地看到载波相位的变化，以及解调信号中的二进制数字序列。

在实验过程中，我们发现调制信号的频率和相位与信号发生器的设置有关，通过调整信号发生器的频率，我们可以改变调制信号的频率；通过调整BPSK调制解调器的参数，我们可以改变调制信号的相位，从而实现不同的调制方式。

bpsk调制原理2011-08-18 08:18:59 来源:互联网bpsk调制原理与模拟通信系统相比，数字调制和解调同样是通过某种方式，将基带信号的频谱由一个频率位置搬移到另一个频率位置上去。

不同的是，数字调制的基带信号不是模拟信号而是数字信号。

在大多数情况下，数字调制是利用数字信号的离散值去键控载波。

对载波的幅度、频率或相位进行键控，便可获得ASK、FSK、PSK等。

这三种数字调制方式在抗干扰噪声能力和信号频谱利用率等方面，以相干PSK的性能最好，目前已在中、高速传输数据时得到广泛应用。

2PSK系统的调制部分框图如下图所示2PSK/BPSK调制部分框图1、M序列发生器实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试方便，一般都是用M序列发生器产生一个伪随机序列来充当数字基带信号源。

按照本原多项式f(x)=X5+X3+1组成的五级线性移位寄存器，就可得到31位码长的M序列。

码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰观察码元变化时对应调制载波的相应变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的，码元速率约为1Mbt/s。

2、相对移相和绝对移相移相键控分为绝对移相和相对移相两种。

以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。

以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差1800。

绝对移相的波形如下图所示。

绝对移相的波形示意图在同步解调的PSK系统中，由于收端载波恢复存在相位含糊的问题，即恢复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码，解调后得到“0”码；发送为“0”码，解调后得到“1”码。

这是我们所不希望的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。

相对移相的调制规律是：每一个码元的载波相位不是以固定的未调载波相位作基准的，而是以相邻的前一个码元的载波相位来确定其相位的取值。