课程设计:基于MATLAB的BPSK调制解调研究
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bpsk调制解调matlabBPSK调制解调MATLABBPSK调制解调MATLAB是一种数字通信技术,广泛应用于很多通信系统中。
BPSK,即二进制相移键控调制,顾名思义是一种用于在数字通信中处理二进制值的技术。
BPSK调制解调的基本原理是将待传输的二进制数通过相移的方式进行调制,得到调制信号,然后再将调制信号解调回原始的二进制数。
BPSK调制解调MATLAB是一种通过MATLAB软件实现这一过程的技术。
1. BPSK调制的MATLAB实现BPSK调制的实现过程可以分为三个步骤:信号生成、振幅调制和噪声添加。
下面我们将详细介绍这一过程。
第一步:信号生成在MATLAB中,我们可以使用randn命令生成一个长度为n的随机信号。
生成的随机信号的取值范围在正负无穷大之间,可以使用sign命令将其转换为二进制位-1和+1。
例如,我们可以使用以下代码生成长度为100的随机信号。
在命令窗口中输入以下代码:signal = sign(randn(1,100));这样,我们就得到了一个长度为100、取值为-1和+1的二进制信号,用于进行BPSK调制。
第二步:振幅调制BPSK调制的核心就是将待传输的二进制数据通过相移的方式进行调制,也就是将数据转换为一个正弦波或余弦波。
在BPSK调制中,我们可以将0表示为正弦波,将1表示为余弦波,也可以相反地表示。
在MATLAB中,我们可以使用cos和sin命令实现振幅调制,以下代码展示了如何实现BPSK调制。
t = 0:length(signal)-1; f = 0.1; carrier = cos(2*pi*f*t); bpsk_signal = signal.*carrier;这里,t为时间,f为频率,carrier表示载波信号,而bpsk_signal就是我们要得到的调制信号。
通过将载波信号与二进制信号相乘,可以得到BPSK调制信号,也就是我们所期望的信号。
第三步:噪声添加在传输过程中,我们很难避免环境噪声的影响,因此需要在BPSK调制中添加噪声。
bpsk调制课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解并掌握bpsk调制的概念、原理及数学表达;2. 学生能够解释bpsk调制与模拟调制在通信系统中的区别与联系;3. 学生能够列举bpsk调制在现实生活中的应用案例。
技能目标:1. 学生能够运用bpsk调制原理设计简单的数字通信系统;2. 学生通过实验和软件仿真,学会bpsk调制和解调的基本操作;3. 学生能够分析bpsk调制系统的性能,并提出改进措施。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对通信科学的兴趣和求知欲,增强学习自觉性和主动性;2. 学生在小组合作中学会沟通与协作,培养团队精神和集体荣誉感;3. 学生通过学习bpsk调制,认识到科学技术在国家发展和社会进步中的重要作用,树立正确的价值观。
课程性质:本课程属于电子信息科学与技术领域,旨在让学生掌握bpsk调制的基本理论和技术,培养其实践操作能力和科学思维。
学生特点:高二年级学生对数字通信有一定的基础知识,具备一定的数学和物理素养,但实践经验不足。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,强调实验操作和动手能力的培养,提高学生的综合素质。
通过课程目标的实现,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 引言:介绍数字通信的发展历程,引出bpsk调制的概念及其在通信系统中的重要性。
教材章节:《数字通信原理》第二章第二节2. bpsk调制原理:- 二进制数字信号与模拟信号的关系;- bpsk调制的基本原理及其数学表达;- bpsk调制与模拟调制的区别与联系。
教材章节:《数字通信原理》第二章第三节3. bpsk调制系统的设计与应用:- bpsk调制系统的设计方法;- bpsk调制在现实生活中的应用案例;- bpsk调制系统的性能分析。
教材章节:《数字通信原理》第二章第四节4. 实践操作:- bpsk调制与解调的实验操作;- 软件仿真实验:利用相关软件进行bpsk调制与解调的仿真;- 实验结果分析,探讨bpsk调制系统的性能。
北京邮电大学移动通信课程设计实验报告目录一、背景 (4)二、大体要求 (4)三、设计概述 (4)四、Matlab设计流程图 (5)五、Matlab程序及仿真结果图 (6)一、生成m序列及m序列性质 (6)二、生成50位随机待发送二进制比特序列,并进行扩频编码 (7)3、对扩频前后信号进行BPSK调制,观看其时域波形 (9)4、计算并观看扩频前后BPSK调制信号的频谱 (10)五、仿真经awgn信道传输后,扩频前后信号时域及频域的转变 (11)六、对照经信道前后两种信号的频谱转变 (12)7、接收机与本地恢复载波相乘,观看仿真时域波形 (14)八、与恢复载波相乘后,观看其频谱转变 (15)九、仿真观看信号经凯萨尔窗低通滤波后的频谱 (16)10、观看经太低通滤波器后无扩频与扩频系统的时域波形 (17)1一、对扩频系统进行解扩,观看其时域频域 (18)1二、比较扩频系统解扩前后信号带宽 (19)13、比较解扩前后信号功率谱密度 (20)14、对解扩信号进行采样、裁决 (21)1五、在信道中加入2040~2050Hz窄带强干扰并乘以恢复载波 (24)1六、对加窄带干扰的信号进行低通滤波并解扩 (25)17、比较解扩后信号与窄带强干扰的功率谱 (27)六、误码率simulink仿真 (28)一、直接扩频系统信道模型 (28)二、加窄带干扰的直扩系统建模 (29)3、用示波器观看发送码字及解扩后码字 (30)4、直接扩频系统与无扩频系统的误码率比较 (31)五、不同扩频序列长度下的误码率比较 (32)六、扩频序列长度N=7时,不同强度窄带干扰下的误码率比较 (33)七、利用Walsh码实现码分多址技术 (34)一、产生改善的walsh码 (35)二、产生两路不同的信息序列 (36)3、用两个沃尔什码别离调制两路信号 (38)4、两路信号相加,并进行BPSK调制 (39)五、观看调制信号频谱,并经awgn信道加高斯白噪和窄带强干扰 (40)六、接收机信号乘以恢复载波,观看时域和频域 (42)7、信号经凯萨尔窗低通滤波器 (43)八、对滤波后信号别离用m1和m2进行解扩 (44)九、对两路信号别离采样,裁决 (45)八、产生随机序列Gold码和正交Gold码 (47)一、产生Gold码并仿真其自相关函数 (48)二、产生正交Gold码并仿真其相互关函数 (50)九、实验心得体会 (51)直接序列扩频系统仿真一、背景直接序列扩频通信系统(DSSS)是目前应用最为普遍的系统。
基于MATLAB的OQPSK调制解调实现摘要本课程设计的目标在于深切理解OQPSK调制与解调的基本原理,学会使用MATALB软件中的M文件来实现OQPSK的调制与解调以及分析加入不同噪声时对信号的影响程度。
首先产生一个数字基带信号,接下来调用MATLAB中的相应函数对这个基带信号进行调制,然后分析调制后的波形:,记录结果后对调制后的信号进行解调,观察解调结果并做好记录,最后在信号中加入噪声并观察其时频图的变化,分析信噪比的噪声对调制结果的影响。
本课程设计的实验开发/运行平台为windowsXP/windows7,程序设计使用MATLAB语言。
通过调试运行,基本完成设计目标,达到调制与解调的目的。
关键词:MATLAB;M文件;OQPSK;调制与解调;噪声1 引言数字调制与解调技术在数字通信中占有非常重要的地位,数字通信技术与MATLAB 的结合是现代通信系统发展的一个必然趋势。
在数字信号通信过程中,噪声的影响往往比较大,同时我们都希望有较高的频带利用率和功率利用率,而OQPSK也是一种恒包络调制技术,其频谱特性好,既保留着2PSK的高抗噪声性能、高频带利用率和高功率利用率,又有效地减弱了2PSK的“反相工作”缺陷,在通信研究中有着非常重要的意义,特别是在卫星通信和移动通信的领域有着广泛的应用。
MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程与科学计算的高级语言,在控制系统的分析、仿真与设计方面得到了非常广泛的应用,随着其信号处理专业函数和专业工具箱的成熟,越来越受到通信领域人士的欢迎,其在通信领域的应用也将更加广泛。
1.1课程设计目的熟悉OQPSK的基本原理,掌握MATLAB中M文件的使用及相关函数的调用方法,在此基础上通过编程实现OQPSK的调制与解调,并通过加入的噪声来判断所设计的系统性能。
这次课程设计不仅让我对OQPSK有了更加深入的了解,而且学会了如何利用MATLAB中的M文件来实现通信系统方面的应用,最重要的是,自己能够独立完成一个小项目了,有了这方面的经验,我在以后的学习中就会有更充足的信心和动力。
B P S K调制解调一、 主要内容1、简要阐述BPSK 调制解调原理2、用MATLAB 进行仿真,附上仿真源程序和仿真结果,对结果进行分析。
二、 主要原理2.1 BPSK 的调制原理在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK )信号。
通常用已调信号载波的0度和180度分别表示二进制数字基带信号的1和0.二进制移相键控信号的时域表达式为t w nT t g a t e c s nn PSK cos )]([)(2-=∑ (式2—1)其中,n a 与2ASK 和2FSK 时的不同,在2PSK 调制中,n a 应选择双极性,即当发送概率为P ,1a =n ,当发送概率为1-P, 1-=n a 。
若g(t)是脉宽为S T 、高度为1的矩形脉冲,则有当发送概率为P 时,)cos()(2t w t e c PSK = (式2—2)发送概率为1-P 时,)cos(2t w e c PSK -= (式2—3)由(式2—2)和(式2—3)可以看出,当发送二进制符号1时,已调信号)(e 2t PSK 取0度相位,当发送二进制符号为0时,)(e 2t PSK 取180度相位,则有)cos(2n c PSK t w e ϕ+=,其中发送符号1,00=n ϕ,发送符号0,0180=n ϕ。
这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字调制信号的调制方式,称为二进制绝对移向方式。
下面为2PSK 信号调制原理框图2.1所示:图2.1:2PSK 信号的调制原理图(模拟调制方法)利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的图2.2 BPSK 信号时间波形示例2.2 BPSK 解调原理2PSK 信号的解调通常都采用相干解调,解调器原理如图2.3所示,在相干解调过程中需要用到和接收的2PSK 信号同频同相的想干载波。
图2.3:BPSK 相干解调a图2.4 BPSK 解调各点时间波形在2PSK 相干信号解调过程中,当回复的相干载波产生180度倒相时,解调出的数字基带信号与将发送的数字基带信号正好相反,解调器输出数字基带信号全部错误,这通常称为“倒π”现象。
东北石油大学课程设计
2012年3月9日
东北石油大学课程设计任务书
课程通信综合课程设计
题目基于MATLAB的BPSK调制解调研究
专业XXXXXXX姓名XXX学号XXXXXXXXX
主要内容:
1、简要阐述了BPSK的调制与解调原理;
2、利用MATLAB进行仿真,附上仿真程序和仿真结果,并对仿真结果进行分析。
基本要求:
掌握数字带通BPSK调制解调相关知识,学习MATLAB软件,掌握相关调制解调的MATLAB函数的使用。
运用MATLAB进行编程实现BPSK的调制解调过程,并且仿真输出调制前的基带信号、调制后的BPSK信号和叠加噪声后的2PSK信号波形、解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形,并对仿真结果进行分析。
主要参考资料:
[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].国防工业出版社,2010:205-212.
[2] 章宜华.精通MATLAB5[M].清华大学出版社,1999:136-140.
[3] 沈兰芬,李治群.调制解调的数字实现[J].电信科学,1993,(6):27-31.
完成期限2012.2.20—2012.3.9
指导教师
专业负责人
2012年2月20日
目录
1.设计要求 (1)
2.设计原理 (1)
2.1BPSK的调制原理 (1)
2.2BPSK的解调原理 (3)
3.基于MATLAB的BPSK调制解调仿真 (4)
3.1仿真框图 (4)
3.2仿真源程序 (4)
3.3仿真输出结果 (6)
3.4仿真结果分析 (9)
4.总结 (10)
参考文献 (10)。
题目:BPSK调制的MATLAB程序一、BPSK调制技术介绍BPSK(Binary Phase Shift Keying)调制是一种数字调制技术,它使用两个不同的相位来表示数字比特0和1。
在BPSK调制中,0和1分别映射到正弦波的两种相位,通常为0°和180°。
二、MATLAB程序编写流程在MATLAB中实现BPSK调制的程序主要包括以下几个步骤:1. 生成要调制的数字比特序列2. 将数字比特序列转化为相应的正弦波信号3. 添加高斯白噪声4. 绘制调制后的信号波形图三、MATLAB程序实现下面是一个简单的MATLAB程序,实现了BPSK调制的过程:```matlab生成随机的数字比特序列bitStream = randi([0,1],1,1000);将数字比特序列映射为正弦波信号t = 0:0.01:length(bitStream)-1;t = t/100;carrier = sin(2*pi*t);BPSK调制bpskSignal = (1-2*bitStream).*carrier;添加高斯白噪声noise = 0.1*randn(1,length(bpskSignal)); noisyBpskSignal = bpskSignal + noise;绘制调制后的信号波形图subplot(2,1,1);plot(t,carrier);title('Carrier Signal');xlabel('Time');ylabel('Amplitude');grid on;subplot(2,1,2);plot(t,noisyBpskSignal);title('Noisy BPSK Signal');xlabel('Time');ylabel('Amplitude');grid on;```四、MATLAB程序运行结果分析通过上述程序,我们可以得到BPSK调制后的信号波形图。
东北石油大学课程设计2012年3月9日东北石油大学课程设计任务书课程通信综合课程设计题目基于MATLAB的BPSK调制解调研究专业XXXXXXX姓名XXX学号XXXXXXXXX主要内容:1、简要阐述了BPSK的调制与解调原理;2、利用MATLAB进行仿真,附上仿真程序和仿真结果,并对仿真结果进行分析。
基本要求:掌握数字带通BPSK调制解调相关知识,学习MATLAB软件,掌握相关调制解调的MATLAB函数的使用。
运用MATLAB进行编程实现BPSK的调制解调过程,并且仿真输出调制前的基带信号、调制后的BPSK信号和叠加噪声后的2PSK信号波形、解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形,并对仿真结果进行分析。
主要参考资料:[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].国防工业出版社,2010:205-212.[2] 章宜华.精通MATLAB5[M].清华大学出版社,1999:136-140.[3] 沈兰芬,李治群.调制解调的数字实现[J].电信科学,1993,(6):27-31.完成期限2012.2.20—2012.3.9指导教师专业负责人2012年2月20日目录1.设计要求 (1)2.设计原理 (1)2.1BPSK的调制原理 (1)2.2BPSK的解调原理 (3)3.基于MATLAB的BPSK调制解调仿真 (4)3.1仿真框图 (4)3.2仿真源程序 (4)3.3仿真输出结果 (6)3.4仿真结果分析 (9)4.总结 (10)参考文献 (10)1.设计要求根据题目,查阅相关资料,掌握数字带通的BPSK调制解调相关知识。
并且学习MATLAB软件,掌握MATLAB各种函数的使用。
在此基础上,运用MATL AB进行编程实现BPSK的调制解调过程,并且输出调制前的基带信号、调制后的BPSK信号和叠加噪声后的2PSK信号波形、解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形。
2.设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
摘要本次课程设计为基于MATLAB的BPSK原理电路仿真。
本次课设着重介绍了算法的实现,并采用MATLAB程序仿真测试了BPSK过程中单极性不归零编码、脉冲成形、PSK调制、信号通过AWGN信道、载波恢复、解调、解码等过程。
关键词:BPSK;2PSK;MATLAB;数字频带通信;目录绪论 (1)1 BPSK数字调制原理 (2)1.1数字带通传输分类 (2)1.2 BPSK调制原理分析 (2)1.2.1调制原理分析 (2)1.2.2解调原理分析 (4)2 MATLAB软件 (6)2.1 MATLAB软件介绍 (6)3基于的MATLAB的BPSK调制分析和仿真 (7)3.1基于MATLAB的BPSK调制系统总述 (7)3.2编码过程的MATLAB实现 (8)3.3 BPSK调制的MATLAB的实现 (11)3.4 AWGN信道MATLAB的实现 (13)3.5载波恢复的MATLAB实现 (16)3.5.1接收端带通滤波器 (16)3.5.2通过FFT实现载波的直接频率估计 (20)3.5.3自适应(迭代)算法验证恢复频率 (22)3.6 BPSK解调 (25)4总结 (30)附录 (31)致谢 (32)参考文献 (33)绪论数字信号传输方式分为数字带通传输和数字基带传输。
对于本次课程设计二进制相移键控BPSK(Binary Phase Shift Key)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的一种数字带通调制方式。
在实际应用中,PSK具有恒包络特性,频带利用率比FSK高,在相同信噪比的条件下误码率也较低,同时PSK调制实现相对简单,故卫星通信,遥测遥控中用得最多的是BPSK方式调制。
1 BPSK 数字调制原理1.1数字带通传输分类数字带通传输中一般利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制,比如对载波的振幅、频率和相位进行键控可获得振幅键控(ASK )、频移键控(FSK )和相移键控(PSK )。
2.1 PSK调制方式PSK原理介绍(以2-PSK为例)移相键控(PSK)又称为数字相位调制,二进制移相键控记作2PSK。
绝对相移是利用载波的相位(指初相)直接表示数字信号的相移方式。
二进制相移键控中,通常用相位0 和π来分别表示“0”或“1”。
2PSK 已调信号的时域表达式为s2psk(t)=s(t)cosωct, 2PSK移相键控中的基带信号与频移键控和幅度键控是有区别的,频移键控和幅度键控为单极性非归零矩形脉冲序列,移相键控为为双极性数字基带信号,就模拟调制法而言,与产生2ASK 信号的方法比较,只是对s(t)要求不同,因此2PSK 信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB 调幅信号。
在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制移相键控(2PSK)信号。
通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。
二进制移相键控信号的时域表达式为e2PSK(t)=[nna g(t-nT s)]cosw c t其中, an与2ASK和2FSK时的不同,在2PSK调制中,an应选择双极性。
1, 发送概率为Pan=-1, 发送概率为1-P若g(t)是脉宽为Ts, 高度为1的矩形脉冲时,则有cosωct, 发送概率为Pe2PSK(t)=-cosωct, 发送概率为1-P由上式(6.2-28)可看出,当发送二进制符号1时,已调信号e2PSK(t)取0°相位,发送二进制符号0时,e2PSK(t)取180°相位。
若用φn表示第n个符号的绝对相位,则有0°, 发送 1 符号φn=180°, 发送 0 符号由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的“倒π”现象,从而使得2PSK 方式在实际中很少采用。
为了解决2PSK 信号解调过程的反向工作问题, 提出了二进制差分相位键控(2DPSK),这里不再详述。
课程设计:基于MATLAB的BPSK 调制解调研究东北石油大学课程设计2012年3月9日东北石油大学课程设计任务书课程通信综合课程设计题目基于MATLAB的BPSK调制解调研究专业XXXXXXX姓名XXX学号XXXXXXXXX主要内容:1、简要阐述了BPSK的调制与解调原理;2、利用MATLAB进行仿真,附上仿真程序和仿真结果,并对仿真结果进行分析。
基本要求:掌握数字带通BPSK调制解调相关知识,学习MATLAB软件,掌握相关调制解调的MATLAB函数的使用。
运用MATLAB进行编程实现BPSK的调制解调过程,并且仿真输出调制前的基带信号、调制后的BPSK信号和叠加噪声后的2PSK信号波形、解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形,并对仿真结果进行分析。
主要参考资料:[1] 樊昌信,曹丽娜.通信原理[M].国防工业出版社,2010:205-212.[2] 章宜华.精通MATLAB5[M].清华大学出版社,1999:136-140.[3] 沈兰芬,李治群.调制解调的数字实现[J].电信科学,1993,(6):27-31.完成期限2012.2.20—2012.3.9指导教师专业负责人2012年2月20日目录1.设计要求 (1)2.设计原理 (1)2.1BPSK的调制原理 (1)2.2BPSK的解调原理 (3)3.基于MATLAB的BPSK调制解调仿真 (4)3.1仿真框图 (4)3.2仿真源程序 (4)3.3仿真输出结果 (6)3.4仿真结果分析 (9)4.总结 (10)参考文献 (10)1.设计要求根据题目,查阅相关资料,掌握数字带通的BPSK 调制解调相关知识。
并且学习MATLAB 软件,掌握MATLAB 各种函数的使用。
在此基础上,运用MAT LAB 进行编程实现BPSK 的调制解调过程,并且输出调制前的基带信号、调制后的BPSK 信号和叠加噪声后的2PSK 信号波形、解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形。
2.设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输,在实际应用中,大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。
为了使数字信号在带通信道中传输,必须使用数字基带信号对载波进行调制,以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波,把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。
数字调制技术的两种方法:①利用模拟调制的方法去实现数字式调制,即把数字调制看成是模拟调制的一个特例,把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理;②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波,从而实现数字调制。
这种方法通常称为键控法,比如对载波的相位进行键控,便可获得相移键控(PS K )基本的调制方式。
图1 BPSK 信号时间波形示例2.1 BPSK 的调制原理如果两个频率相同的载波同时开始振荡,这两个频率同时达到正最大值,同时达到零值,同时达到负最大值,它们应处于"同相"状态;如果其中一个开始得迟了一点,就可能不相同了。
如果一个达到正最大值时,另一个达到负最大值,则称为"反相"。
一般把信号振荡一次(一周)作为360度。
如果一个波比另一个波相差半个周期,我们说两个波的相位差180度,也就是反相。
当传输数字信号S时,"1"码控制发0度相位,"0"码控制发180度相位。
载波的初始相位就有了移动,也就带上了信息。
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2PSK 中,通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。
因此,2PSK 信号的时域表达式为)cos(A )(2PSK n c t t e ϕω+=(1)式中,ϕn 表示第n 个符号的绝对相位: ⎩⎨⎧=”时发送“”时发送“,1,00πϕn(2)因此,上式可以改写为⎩⎨⎧--=Pt Pt t e c c 1,cos A ,cos A )(2PSK 概率为概率为ωω(3)由于两种码元的波形相同,极性相反,故BPSK 信号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的相乘:()t t s t e c ωcos )(2PSK = (4) 式中∑-=ns n nT t g a t s )()( (5)这里s(t)为双极性全占空(非归零)矩形脉冲序列,g(t)是脉宽为T s 的单个矩形脉冲,而a n 的统计特性为⎩⎨⎧--=P P a n 1,1,1概率为概率为 (6)BPSK 信号的调制原理框图如图2-2所示。
与2ASK 信号的产生方法相比较,只是对是S(t)的要求不同。
在2ASK 中S(t)是单极性的,而在BPSK 中S(t)是双极性的基带信号。
图2 BPSK 信号的调制原理框2.2 BPSK 的解调原理2PSK 信号的解调方法是相干解调法。
由于PSK 信号本身就是利用相位传递信息的,所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。
下图2-3中给出了一种2PSK 信号相干接收设备的原理框图。
图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘,然后用低通滤波器滤除高频分量,在进行抽样判决。
判决器是按极性来判决的。
即正抽样值判为1,负抽样值判为0。
BPSK 信号的相干解调各点时间波形如图2-4所示。
图4 BPSK 各点时间波形波形图中,假设相干载波的基准相位与BPSK 信号的调制载波的基准相位一badec致(通常默认为0相位)。
但是,由于在BPSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊,即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相,也可能反相,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反,即“1”变为“0”,“0”变为“1”,判决器输出数字信号全部出错。
这种现象称为BPSK 方式的“倒π现象”或“反相工作”。
这导致了BPSK方式在实际中很少采用。
另外,在随机信号码元序列中,信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形,致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。
为了克服BPSK这一缺点,在实际使用中常采用DPSK,即差分相移键控。
3.基于MATLAB的BPSK调制解调仿真3.1仿真框图在发送端,通过随机函数随即产生八比特二进制比特序列。
然后把这八比特序列在频率fc=4000HZ的载波上进行传输,并且采样频率fs=8000HZ。
经过调制后,调制信号就可以在信道上传输。
但是在实际的信道中传输时,会叠加很多噪声,因此,程序模拟在实际信道上传输,产生噪声,叠加到已调信号上。
在接收端,通过相干解调的方法,把接收到的叠加有噪声的信号进行解调,但是解调后的信号还不是最先发送的二进制比特流,需要对解调得到的信号进行抽样判决,才能得到发送的二进制比特流,即发送信号。
软件的仿真流程图如3-1所示。
框图3.2 仿真源程序本程序传送的信号是利用随机函数产生随机的八比特二进制流。
在已知在已知载波频率fc=4000HZ,采样频率fs=8000HZ的情况下,进行的调制。
在传输信道上对已调信号叠加白噪声。
在接收端进行相干调制解调,然后在进行抽样判决得到发送信号。
%产生比特信号t=0:0.01:7.99;a=randint(1,8);figure(1)m=a(ceil(t+0.01));figure(1)plot(t,m)title('产生随机八比特二进制比特序列');axis([0,8,-1.5,1.5]);%*************调制************%fc=4000; %载波频率fs=80000; %采样频率ts=0:1/fs:(800-1)/fs;ts1=0:1/fs:(100-1)/fs;tzxh1=cos(2*pi*fc*ts);tzxh2=cos(2*pi*fc1*ts);%**************2PSK调制************%psk=cos(2*pi*fc.*ts+pi*m);figure(2)plot(t,psk)title('2PSK调制波形');axis([0,8,-1.5,1.5]);%**************叠加噪声************%e_2psk=awgn(psk,10);figure(3)plot(t,e_2psk)title('2PSK调制信号叠加噪声波形');%**************2PSK相干解调************%[b11,a11]=ellip(5,0.5,60,[2000,6000]*2/80000);%带通椭圆滤波器设计[b12,a12]=ellip(5,0.5,60,1000*2/80000); %低通滤波器设计e_psk1=filter(b11,a11,e_2psk);%通过带通滤波器滤除带外噪声e_psk1_1=e_psk1.*(tzxh1*2);%相干解调psk_xgjt=filter(b12,a12,e_psk1_1); %相干解调后,抽样判决前的结果figure(4)plot(t,psk_xgjt)title('2PSK调制信号相干解调后通过低通滤波器,抽样判决前的信号');axis([0,8,-1.5,1.5])%*******2PSK的相干解调法的抽样判决结果与原数据比较**********% for i=0:7if(psk_xgjt((i+1)*100)>0.5)psk_hyjt(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100);elsepsk_hyjt(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100);endendfigure(5)plot(t,psk_hyjt);title('2PSK调制信号相干解调,抽样判决后的信号');axis([0,8,-1.5,1.5]);3.3 仿真输出结果在实际传输中,我我们需要传输的就是二进制基带信号。
因此通过随机函数随机产生八位二进制比特流,即基带信号。
图4-1 随机产生的二进制基带信号实际通信中不少信道都不能直接传送基带信号,必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制,使载波的这些参量随基带信号的变化而变化,即所谓正弦载波调制。
正弦波可以作为数字模拟调制系统和数字调制系统的载波。
从原理上来说,受调载波的波形可以是任意的,只要已调信号适合于信道传输就可以了。
但实际上,在大多数数字通信系统中,都寻则正弦信号作为载波。
这是因为正弦信号形式简单,便于产生及接收。
和模拟调制一样,数字调制业余调幅、调频和调相三种基本形式,并可以派生出多种其他形式。
数字调制与模拟调制相比,其原理并没有什么区别。
不过模拟调制时对载波信号的参量进行连续调制,在接收端则对载波信号的调制参量连续地进行估值;而数字调制都是用载波信号的默写离散状态来表征所传送的信息,在接受算也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。