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基于MATLAB的BPSK调制解调研究课程设计.docx

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.23M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    西南科技大学 课 程 设 计 报 告 课程名称： 通信系统课程设计 设计名称： 基于 MATLAB 的 BPSK 调制解调研究 姓 名： 学 号: xxx xxx 班 级： xxx 指导教师： 起止日期： xxx xxx 西南科技大学信息工程学院制
    课 程 设 计 任 务 书 学生班级： xxx 学生姓名： xxx 设计名称： 起止日期： 2012.6.10---2012.6.24 基于 MATLAB 的 BPSK 调制解调研究 学号： xxx 指导教师： xxx 设计要求： MATLAB 编程实现 BPSK 调制解调系统。要求仿真输出：基带信号、2PSK 信号和叠加 噪声后的 2PSK 信号波形、解调器各点的信号波形。 课 程 设 计 学 生 日 志 设计内容 时间 6.10-6.13 6.14-6.17 6.18-6.22 6.23-6.24 6.25 查找资料，研究题目要求 确定整体设计步骤 编写设计程序，完成要求 撰写报告书 答辩
    课 程 设 计 评 语 表 指导教师评语： 成绩： 指导教师： 年 月 日
    基于 MATLAB 的 BPSK 调制解调研究 一、 设计目的和意义 了解与学习 BPSK 调制解调的有关知识在通信原理中的应用，学习使用 MATLAB 软 件。运用 MATLAB 进行编程实现 BPSK 的调制解调过程，分别画出调制与解调的原理 框图并且仿真输出调制前的信号、叠加高丝白噪声后的 BPSK 信号波形、相干调制后的 BPSK 信号和解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形，最后对仿真结果进行分析。 二、 设计原理 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=5KHZ 的载波上进行传输，并且采样频率 fs=100KHZ。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。 S(t) 二元基带信号 （双极 NRA） 选项开关 已调信号 e2psk(t) 信道 已调信号 BPSK 信号 带通滤波器 0  载波发生器 高斯白噪声 相乘器 低通滤波器 抽样判决器 Coswct e 输 出 信 号 本地载波恢复 位定时恢复
    图 1 BPSK 调制解调原理框图 （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 e 2 PSK )( t   [ n ( tga n  nT s )] cos tw c （1） 其中， na 与 2ASK 和 2FSK 时的不同，在 2PSK 调制中， na 应选择双极性，即当发送 概率为 P， a n ，当发送概率为 1-P, 1 1na 。 若 g(t) 是脉宽为 ST 、高度为 1 的矩形脉冲，则有 e 2PSK )( t      cosA cosA t  c t  c , , 概率为 1 概率为 P  P （2） 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： e 2PSK )( ts  )( t  n    ts ccos t ( tga n  nT s ) （3） （4） 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 an  ,1 ,1     P 概率为 1 P  概率为 （5） BPSK 信号的调制原理框图如图 2 所示。BPSK 调制器可以采用相乘器，也可以用相
    位选择器来实现，而图示为相位选择法。 S(t) 二元基带信号 （双极 NRA） 选项开关 已调信号 e2psk(t) 0  载波发生器 图 2 BPSK 信号的调制原理框 （2）BPSK 的解调原理 BPSK 信号的解调必须要采用调。如何得到同频同相的载波是个关键问题，由于 BPSK 信号是抑制载波的双边带信号，不存在载频分量，因而无法从已调信号中直接用滤波法 提取本地载波。只有采用非线性变换才能产生新的频域分量。 常用的载波恢复电路有两种，一种是平方环电路，另一种是科斯塔环 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 4 中给出了一种 BPSK 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。 输入 BPSK 信号 带通滤波器 a c 相乘器 低通滤波器 d 抽样判决器 e 输出 Coswct b 本地载波恢复 位定时恢复 图 3 BPSK 的相干接收机原理框图 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”现象。为了解决这一问题，提出二进制差分相位键控 2DPSK，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的，假设前后相邻码元的载
    波相位差为  ，  =0，表示数字信息“0”，当  ，表示数字信息“1”，也可以 当  ，表示数字信息“0”，  =0，表示数字信息“1”。 三、 详细设计步骤 （1） 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。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。在已知载波频率 fc=5KHZ，采样频率 fs=100KHZ 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); % 生成的（1,8) 矩阵的随机二进制数字 0 和 1 出现的概率均等 figure(1) m=a(ceil(t+0.01)); figure(1) plot(t,m);%描绘作图 title('产生随机八比特二进制比特序列'); axis([0,8,-1.5,1.5]); %x 轴和 y 轴的坐标的刻度 %调制 fc=5000; %载波频率 fs=100000; %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*fs*ts1);
    %BPSK 调制 psk=cos(2*pi*fc.*ts+pi*m); figure(2) plot(t,psk) title('BPSK 调制波形'); axis([0,8,-1.5,1.5]); %叠加噪声 e_2psk=awgn(psk,10);% 在信号 psk 中加入高斯白噪声 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 [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，低通滤波 figure(4) plot(t,psk_xgjt) title('BPSK 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]);%xy 刻度 %BPSK 抽样判决结果与原数据比较 for i=0:7 if(psk_xgjt((i+1)*100)>0.5) psk_hyjt(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100); psk_hyjt(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100); else end
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