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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 (2)1 BPSK数字调制原理 (3)1.1数字带通传输分类 (3)1.2 BPSK调制原理分析 (3)1.2.1调制原理分析 (3)1.2.2解调原理分析 (5)2 MATLAB软件 (7)2.1 MATLAB软件介绍 (7)3基于的MATLAB的BPSK调制分析和仿真 (8)3.1基于MATLAB的BPSK调制系统总述 (8)3.2编码过程的MATLAB实现 (9)3.3 BPSK调制的MATLAB的实现 (12)3.4 AWGN信道MATLAB的实现 (14)3.5载波恢复的MATLAB实现 (17)3.5.1接收端带通滤波器 (17)3.5.2通过FFT实现载波的直接频率估计 (21)3.5.3自适应（迭代）算法验证恢复频率 (23)3.6 BPSK解调 (26)4总结 (31)附录 (32)致谢 (33)参考文献 (34)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 ）。
通信原理BPSK仿真实验一、实验题目利用仿真软件实现BPSK的调制解调，并仿真分析其在高斯信道下的误码性能。
二、实验原理调制过程：信号的产生采用键控法。
原理：用二进制单极性脉冲控制开关选择0相位载波和π相位载波的输出。
解调过程：相干解调。
必须采用相干解调的方式，从接收到的已调信号中提取本地载波，与信号相乘后通过低通滤波器，抽样判决后得到基带信号。
三、实验仿真1、实验系统2、各模块设置系统时钟设置：Sample Rate:5000Hz Stop Time=1{系统中使用的滤波器为巴特沃斯滤波器}（一）以下四个模块为调制过程，产生BPSK信号。
●模块0：产生频率为50Hz的单极性脉冲，控制开关。
●模块1:开关由单极性脉冲控制对两种相位的正弦波进行选择。
(Gate delay=0 Ctrl thresh=1 ) ●模块2和3：生成正弦波，作为载波。
（二）以下模块主要为从接收到的已调信号中提取本地载波。
●模块25：高斯白噪声（Mean=0v Std Dev=1v）●模块30：放大器：增益Gain=-30dB●模块24：带通滤波器，设置在解调之前。
通带为430-570Hz。
●模块23：幂函数，次数为2，将接收到的以调信号平方。
●模块11：带通滤波器（998-1002Hz；BP Filter Order=3）为获取1000Hz的正弦波●模块10：分频器对输入信号进行2分频，为获取500Hz的正弦波●模块15：带通滤波器(490-510Hz；BP Filter Order=3)为获取500Hz的正弦波作为本地载波。
（三）解调过程和抽样判决●模块9和17：组成解调器。
BPSK信号与本地载波通过乘法器，在经过低通滤波器（60Hz恢复数字基带信号对应的模拟信号。
●模块19：非门，判决作用。
●模块20：采样器，采样频率为50Hz。
●模块21：保持器，采样后经保持器得到恢复的波形。
（四）误码性能分析●模块27：误码率图标（Trails=1000）●模块29：终止符（误码=6个）●模块31：终值显示符●模块32：数字延迟器（Delay：20000）3、系统波形分析及相关参数分析模块4：输入波形模块26：BPSK信号可以看到键控法产生的BPSK信号，第一张图中竖着的白线为相位反相点，在第二张放大后的图中可以清晰的看到信号相位相反的地方。
实验十九通信原理综合实验－BPSK调制解调【设计要求】设计2PSK调制解调器。
设计环境：设计指标：BPSK调制载波由信号发生器参数，数据信号由微机参数，两个信号不同步。
载波信号幅度Vpp＝2V，标称频率100Hz，误差±10％PLL入锁频率范围±10Hz跟踪范围>±20Hz数据信号速率5 baud，0/1方波。
【系统设计】1．总体设计根据系统设计指标，设计系统框图如下：调制系统由乘法器构成。
硬件信号发生器产生的载波信号与本地信号发生器产生的调制信号构成。
00()()cos(2)=coscos(2())BPSK c c S t Am t f t A f t t πθπθθ=+++其中：c f 为载波频率，0θ为载波初始相位。
解调系统由载波恢复电路和相干解调器构成。
由于BPSK 信号中没有载波频率分量，因此，需要进行非线性变换。
为进行系统性能比较，设计一非同步解调参考解调电路。
2． 载波恢复模块设计载波恢复模块由平方倍频器与分频PLL 构成平方器输出为：222020()()cos (2)=[1cos(42)]2c c s t A m t f t A f t πθπθ=+++ 在实际应用中A 为缓变量，因此，要滤除直流分量不能用常量减法，只能用高通滤波器，其传递函数为：()1s H s s =+PLL 电路构成如下：环路中加入倍频器，锁相输出频率为1/2输入频率。
为使环路得到较好的稳定性，环路滤波器采用一阶滤波器。
1() or ()1/n n nH j H s s ωωωωω==++ 根据系统入锁频差要求n ω大约在10～20Hz 之间。
（选10Hz ）由于BPSK 信号的相位为阶跃函数，为保证跟踪锁相环开环增益在保证环路稳定的条件下取较大值，开环增益中起主要作用的VCO 增益取5000Hz/V 。
3． 解调电路设计解调电路由乘法器与低通滤波器构成。
为保证低频数字信号的波形，采用通带平坦型2阶BUTTER 低通滤波器，使通带内的相移较小。
五附录相关程序第二章BPSK的工作原理BPSK调制原理BPSK即二进制相移键控。
相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息。
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(t)=Acost+)其中，表示第n个符号的绝对相位：=因此，上式可以改写为BPSK解调原理解调采用相干解调法，通过与载波相乘，然后通过低通滤波器或进行积分可以滤除高频分量，即可3.3.2 Simulink的启动2 新建模型窗口如图改变参数内容对两个基带相移键控调制BPSK进行仿真，在相同的信号源（随机整数发生器）和传输环境（加性高斯白噪声环境）下，利用相关基带调制/解调模块了解这两种调制的工作特性及占用带宽。
要求：1.给出仿真模型中各模块的主要参数。
2.用频谱仪，离散时间星座图仪观测BPSK的信号频谱图和星座图，并比较码元传输率和误码率。
如下为搭建的电路产生随机整数序列信道实验22、根据BPSK信号的调制解调原理，在无噪声传输仿真环境下，用simulink的communication toolbox 实现BPSK发送机和接收机。
基本要求如下：a) 发送端数字信号由信源模块产生，要求采用随机的二进制信号；b) 接收端的滤波器利用积分模块按积分清除来实现；c) 在整个系统模型建立后，要求添加若干示波器模块，用来观察发送端的输出波形，调制后的输出波形，解调器后的信号波形。
如下为搭建的电路图产生随机的0，1序列通过减0.5再乘2变为双极性码调制：与正弦函数相乘与高斯噪声相叠加解调：与同频同相的正弦波相乘积分器参数设置积分后结果判决结果码型反变换为单极性码即得结果、实验总结本次实验初次使用simulink仿真，刚开始不太熟悉，通过老师讲解、同学帮助及查阅资料终于学会了一些基本的操作。
第一个实验利用系统自带的模块进行调制，第二个实验自己设计调制系统，相对于第一个实验稍微复杂，但经过仔细思考终于得出了结果。
本次课程设计以基于MATLAB的BPSK调制仿真及性能分析为题目，其中BPSK（Binary Phase Shift Keying），即二进制相移键控，是一种数字带通调制方法。
此次课设中着重介绍了算法的实现，并采用MATLAB程序仿真测试了BPSK过程中双极性不归零的产生、载波的形成、BPSK的模拟调制、信号通过AWGN信道、带通滤波器的设计、低通滤波器的设计、抽样判决、载波的恢复、而且建立蒙特卡洛仿真模型统计系统误码率，并与理论误码率曲线进行比较。
调制过程中采用模拟调制方法得到调制信号，并进行了信号的频谱分析；调制信号通过信道时加入了高斯白噪声；在设计带通、低通滤波器时采用了Butterworth滤波器；并经过蒙特卡洛仿真模型对误码率进行了分析。
关键词：BPSK；调制；滤波器；蒙特卡洛分析一、前言 (1)二、设计意义及任务 (2)2.1 目的与意义 (2)2.2任务及要求 (2)三、设计方案与原理 (3)3.1系统总体设计 (3)3.1.1通信系统模型 (3)3.2原理介绍 (4)3.2.1 调制的概念 (4)3.2.2 调制的种类 (4)3.2.3 调制的作用 (4)3.2.4 调制方式 (4)3.3 BPSK调制基本原理 (5)3.3.1 BPSK调制原理 (5)3.3.2 BPSK数字解调原理 (7)3.4 蒙特卡洛（Monte Carlo）仿真的简介 (8)四、仿真结果及分析 (10)4.1 各部分仿真结果 (10)4.1.1 BPSK信号调制的实现 (10)4.1.2加噪及经带通滤波后的信号 (13)4.1.3与恢复载波相乘后的信号 (14)4.1.4抽样判决及消除延迟 (14)4.1.5计算误码率 (16)4.2仿真结果分析 (18)设计总结 (19)参考文献 (20)致谢 (21)一、前言在信息时代的现在，信息的传输及通信起着支撑作用。
而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段，数字信号的调制就显得尤为重要。
电子科技大学通信学院《二相BPSK(DPSK)调制解调实验指导书》二相BPSK(DPSK)调制解调实验班级学生学号教师二相BPSK(DPSK)调制解调实验指导书二相BPSK(DPSK)调制解调实验一、实验目的1、掌握二相BPSK(DPSK)调制解调的工作原理。
2、掌握二相绝对码与相对码的变换方法。
3、熟悉BPSK(DPSK)调制解调过程中各个环节的输入与输出波形。
4、了解载波同步锁相环的原理与构成，观察锁相环各部分工作波形。
5、了解码间串扰现象产生的原因与解决方法，能够从时域和频域上分析经过升余弦滚降滤波器前后的信号。
6、掌握Matlab软件的基本使用方法，学会Simulink环境的基本操作与应用。
二、实验原理数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅移键控（ASK），频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。
它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。
PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优于ASK幅移键控和FSK频移键控。
由于PSK调制具有恒包络特性，频带利用率比FSK高，并在相同的信噪比条件下误码率比FSK低。
同时PSK调制的实现也比较简单。
因此，PSK技术在中、高数据传输中得到了十分广泛的应用。
BPSK是利用载波相位的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”。
其调制原理框图如图1所示，解调原理框图如图2所示。
图1 BPSK的模拟调制方式由于在BPSK 信号的载波恢复过程中存在着载波相位0 和180 的不确定性反向，所以在实际的BPSK 通信系统设计中，往往采用差分编解码的方法克服这个问题。
差分编解码是利用前后信号相位的跳变来承载信息码元，不再是以载波的绝对相位传输码元信息。
差分编解码的原理可用下式描述。
1n n n d b d -=⊕ 1ˆˆˆn n n b d d -=⊕ 其中第一个公式为差分编码原理，第二个公式为差分解码原理。
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。
BPSK数字调制解调器仿真BPSK数字调制解调器仿真摘要：随着数字信号处理技术的不断发展，数字化软件⽆线电接收机已经成为趋势，调制/解调技术是数字通信系统中的核⼼技术。
现代计算机科学技术快速发展，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。
通信系统仿真具有⼴泛的适应性和极好的灵活性,有助于更好地研究通信系统性能。
本⽂介绍了数字化调制解调技术的现状发展及其应⽤，通信系统仿真软件MATLAB中的⼀种可视化仿真⼯具Simulink；然后介绍了BPSK数字调制解调的理论基础，包括数字带通传输分类以及重点分析了BPSK数字调制和解调的原理。
本⽂在深刻理解通信系统理论的基础上，利⽤MATLAB强⼤的仿真功能,在Simulink仿真环境下设计了BPSK调制解调系统仿真模型，给出各路观察波形,并通过对星座图和误码率的分析，证实了解调算法的可⾏性。
最后，本⽂对所做的研究⼯作进⾏了总结，并且提出了今后的⼯作和研究⽅向。
关键词：BPSK；调制解调器；MATLAB；定点数仿真IThe simulation of BPSK digital modemAbstract：With digital signal processing technology continues to evolve, digital software radio receiver has become a trend,modulation/demodulation technology is the core technology in digital communication system。
The rapid development of modern computer science and technology,makes the communications system simulation design and analysis process become relatively intuitive and convenient, which also makes the communication system simulation technology has been faster development. Communication system simulation with wide adaptability and excellent flexibility, helps to better study the communication system performance. This paper introduces the digital modem technology situation and development and application of communication system simulation software MATLAB in a visual simulation tools Simulink; then introduced digital modulation and demodulation of BPSK theoretical foundation, including digital bandpass transmission segment and analysis of the BPSK digital modulation and demodulation principle.In this paper, a deep understanding of communication systems theory, based on the powerful simulation using MATLAB function in Simulink environment designed the BPSK modulation demodulation system simulation model, and through the constellation and BER analysis confirmed that the demodulation algorithm. Finally, this paper made a summary of the research work, and proposed future work and research directions.Key words:BPSK, Modem, MATLAB, Fixed-point simulation⽬录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及其意义 (1)1.2数字化调制解调技术的现状发展及其应⽤ (1)1.3MATLAB/SIMULINK的简介 (3)1.4本⽂主要研究内容与结构 (4)1.5 本章⼩结 (5)第2章BPSK数字调制/解调原理 (6)2.1 相移键控系统概述 (6)2.2 数字带通传输分类 (6)2.3BPSK信号调制解调原理 (6)2.3.1BPSK信号调制原理 (6)2.3.2BPSK 信号解调原理 (8)2.4 本章⼩结 (10)第3章BPSK调制解调器的MATLAB/SIMULINK实现 (10)3.1 系统总体⽅案简介 (11)3.2 系统⽅案设计 (11)3.2.1信源 (11)3.2.2 星座映射 (13)3.2.3发送滤波器 (15)3.2.4BPSK调制 (17)3.2.3 信道 (22)3.2.4BPSK解调 (25)3.2.5低通滤波器 (28)3.2.6接收滤波器 (30)3.2.7抽样判决器 (33)3.4 本章⼩结 (36)第4章BPSK解调⽅案的定点数仿真 (37)4.1定点数仿真原理分析 (37)4.2 BPSK解调⽅案的定点数仿真 (38)4.2.1数据量化的定点数分析 (39)4.2.2带宽截取的定点数分析 (40)4.2.3 滤波器的定点数分析 (41)4.3.1相⼲解调定点数仿真 (43)4.4 整体原理框图及输出波形 (44)4.5 本章⼩结 (45)第5章结论与展望 (46)5.1 结论 (46)5.2 展望 (46)致谢 (48)参考⽂献 (49)附录 (51)第1章绪论1.1 研究背景及其意义通信技术融⼊计算机和数字信号处理技术以后发⽣了⾰命性的变化，它和计算机技术、数字信号处理技术结合是现代通信技术的标志。
基于COSTAS环的BPSK信号解调的研究与仿真首先，我们需要了解COSTAS环的原理。
COSTAS环是一种经典的闭环控制系统，用于解调非相干调制信号。
它由两个环路组成，一个是相位环路，负责估计和补偿信号的相位漂移；另一个是频率环路，负责估计和补偿信号的频率漂移。
相位环路和频率环路通过一个M相位误差检测器连接起来，形成反馈。
接下来，我们将使用Matlab进行COSTAS环的BPSK信号解调仿真。
首先，生成一个BPSK调制信号。
我们可以使用二进制序列生成函数来生成随机的0和1序列，并将其转换为BPSK信号。
然后，我们在BPSK信号中引入频率偏移和相位偏移，模拟实际环境中的噪声和干扰。
接下来，我们将设计一个COSTAS环来解调这个带有频率偏移和相位偏移的BPSK信号。
具体来说，我们可以按照以下步骤进行仿真：1.生成随机的0和1序列，作为BPSK调制信号。
2.生成随机的频率偏移和相位偏移。
3.将频率偏移和相位偏移添加到BPSK信号中。
4.设计一个COSTAS环，包括相位环路和频率环路。
5.将包含频率偏移和相位偏移的BPSK信号输入到COSTAS环中。
6.通过相位环路和频率环路分别估计和补偿信号的相位漂移和频率漂移。
7.将补偿后的信号输出。
8.计算误码率来评估解调性能。
在仿真过程中，我们可以根据需要调整COSTAS环的参数，比如环路带宽、增益等，来优化解调性能。
最后，我们可以通过误码率曲线来评估COSTAS环的解调性能。
误码率曲线可以通过对接收到的二进制序列与发送的二进制序列进行比较来计算得到。
通过以上步骤，我们可以进行基于COSTAS环的BPSK信号解调的研究与仿真。
通过调整COSTAS环的参数，我们可以不断优化解调性能，并评估不同噪声和干扰条件下的解调性能。
这对于数字通信系统的设计和优化具有重要意义。
bpsk调制及解调原理实验报告BPSK 调制及解调原理实验报告一、实验目的本次实验旨在深入理解 BPSK（Binary Phase Shift Keying，二进制相移键控）调制及解调的原理，通过实际操作和观察实验结果，掌握BPSK 信号的产生、传输和恢复过程，以及分析其性能和特点。
二、实验原理（一）BPSK 调制原理BPSK 是一种最简单的相移键控调制方式，它使用两个相位（通常为 0 和π）来表示二进制数字信息。
在 BPSK 中，当输入的二进制数字为“0”时，载波的相位为 0；当输入的二进制数字为“1”时，载波的相位为π。
假设输入的二进制序列为｛b_n}，载波信号为cos(2πf_ct)，则BPSK 调制后的信号 s(t) 可以表示为：s(t) ＝b_n cos(2πf_ct ＋φ_n)其中，φ_n ＝ 0 当 b_n ＝ 0，φ_n ＝π 当 b_n ＝ 1。
（二）BPSK 解调原理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。
接收信号与本地载波相乘后，通过低通滤波器滤除高频分量，得到包含原始信息的基带信号。
假设接收信号为 r(t) ＝ s(t) ＋ n(t)，其中 n(t) 为加性高斯白噪声。
本地载波为cos(2πf_ct)，相乘后的信号为：r(t) cos(2πf_ct) ＝ s(t) ＋n(t) cos(2πf_ct)＝b_n cos(2πf_ct ＋φ_n) ＋n(t) cos(2πf_ct)＝ 1/2 b_n 1 ＋cos(2φ_n) ＋n(t) cos(2πf_ct)经过低通滤波器后，滤除高频分量，得到：y(t) ＝ 1/2 b_n 1 ＋cos(2φ_n)当φ_n ＝ 0 时，y(t) ＝ b_n；当φ_n ＝π 时，y(t) ＝ b_n。
通过判决电路，根据 y(t) 的正负来恢复出原始的二进制数字信息。
三、实验仪器和设备1、信号源产生模块2、 BPSK 调制模块3、信道传输模块（模拟加性高斯白噪声信道）4、 BPSK 解调模块5、示波器6、频谱分析仪四、实验步骤1、连接实验设备，按照实验原理图搭建实验系统。
东北大学秦皇岛分校计算机与通信工程学院综合课程设计设计题目BPSK调制解调器的设计与仿真专业名称通信工程班级学号学生姓名指导教师设计时间2014.12.29~2015.1.15课程设计任务书专业：通信工程学号：学生姓名（签名）：设计题目：ＢＰＳＫ调制解调器的设计和仿真一、设计实验条件1.计算机与通信工程实验室；2.计算机及matlab仿真环境；二、设计任务及要求1.根据题目，查阅相关资料，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；2.在此基础上，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；三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）1）设计题目BPSK调制解调器的设计与仿真。
2）设计任务运用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。
2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)1）数字信号及数字通信数字信号是其信息用若干个明确定义的离散值表示的时离散信号。
数字通信是一种用数字信号作为载体来传输信息的通信方式。
数字通信可以传输电报、数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语音和图像等模拟信号。
与模拟通信相比，数字通信具有许多突出优点：一，抗干扰力强，二，通信距离远，三，保密性好，四，通信设备的制造和维护简便，五，能适应各种通信业务的要求，六是便于实现通信网的计算机管理。
2）数字通信的前景广阔由于数字信号相比于模拟信号所具有很多优点，数字通信技术在当今通信技术中占据主导地位，各国都在积极发展数字通信。
近年来，我国数字通信得到迅速发展，正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。
因此作为当代的大学生了解数字通信技术具有深刻的意义。
本次课程设计，旨在通过BPSK的仿真，进一步深入学习到数字通信的基本知识，为以后的学习打下基础。
3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）1）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（PSK）基本的调制方式。
图1 BPSK信号时间波形示例1.1）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；如果其中一个开始的迟了一点，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： ⎩⎨⎧--=P t P t 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 ωc o s )(2P S K = （4） 式中∑-=n s 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Ts 的单个矩形脉冲，而an 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 1.2）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。
图3 BPSK 的相干接收机原理框图BPSK 信号的相干解调各点时间波形如图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。
2）基于MATLAB的BPSK调制解调仿真2.1）仿真框图在发送端，通过随机函数随即产生n位二进制信号。
然后把这n位信号在频率fc=4000Hz的载波上进行传输，并且采样频率fs=80000Hz。
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。
图5 基于MATLAB的BPSK调制解调仿真框图2.2）仿真源代码本程序传送的信号是利用随机函数产生随机的二进制信号。
在已知载波频率fc=4000HZ，采样频率fs=80000HZ的情况下，进行的调制。
在传输信道上对已调信号叠加高斯白噪声，在接收端进行相干调制解调，然后再进行抽样判决得到解调信号。
%**********产生随机二进制信号*********%n=10;t=0:0.01:n-0.01;%100*n个时刻点a=randi([0,1],1,n);%生成的（1,n) 随机二进制数字矩阵,“0 ”和“1 ”出现的概率相等m=a(ceil(t+0.01));%每次t的改变都会得到一个整数；ceil：离他最近的大整数圆整figure(1)plot(t,m)title('产生随机n位二进制信号');axis([0,n,-1.5,1.5]);%*************BPSK调制***************%fc=4000; %载波频率fs=80000; %采样频率ts=0:1/fs:(100*n-1)/fs;tzxh1=cos(2*pi*fc*ts);%********二进制信号转为BPSK信号*******%bpsk=cos(2*pi*fc.*ts+pi*m);%e(t)2psk=ACos（ωct+ψ）,ψ:发送1时为π，发送0时为0，即异变同不变figure(2)plot(t,bpsk)title('BPSK调制信号');axis([0,n,-1.5,1.5]);%********模拟实际信道中的噪声*********%e_2psk=awgn(bpsk,10);%在信号中加入10db高斯白噪声，figure(3)plot(t,e_2psk)title('BPSK调制信号叠加噪声波形');%************BPSK相干解调************%[b11,a11]=ellip(5,0.5,60,[2000,6000]*2/80000);%带通椭圆滤波器设计，通带为[2000，6000] [b12,a12]=ellip(5,0.5,60,2000*2/80000);%低通滤波器设计，通带截止频率为2000Hze_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,乘以同频同相的相干载波psk_xgjt=filter(b12,a12,e_psk1_1);%通过低通滤波器figure(4)plot(t,psk_xgjt)title('BPSK信号相干解调后、抽样判决前的信号');axis([0,n,-1.5,1.5])%*********BPSK信号抽样判决***********%for i=0:n-1if(psk_xgjt((i+1)*100)>0)%若信号大于0psk_cypj(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100);%抽样判决为0elsepsk_cypj(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100);%否则判决为1endendfigure(5)plot(t,psk_cypj);title('BPSK信号抽样判决后的信号');axis([0,n,-1.5,1.5]);3.3）仿真结果在实际传输中，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n位二进制信号作为基带信号。
产生随机n位二进制信号图6 产生随机n位二进制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。
