文档介绍：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
2
BPSK调制原理分析 2
2
4
2 MATLAB软件 6
MATLAB软件介绍 6
3基于的MATLAB的BPSK调制分析和仿真 7
7
8
BPSK调制的MATLAB的实现 11
AWGN信道MATLAB的实现 13
16
16
20
(迭代)算法验证恢复频率 22
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
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)。
BPSK调制原理分析
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或分别表示二进制的‘0’和‘1’。因此,BPSK信号的时域表达式为:
1-1
其中,表示第n个符号的绝对相位:
1-2
因此,式(1-1)可以改写为:
1-3
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(100% duty ratio)矩形脉冲序列于一个正弦载波的相乘,即
1-4
其中,
1-5
这里,g(t)脉冲宽度为的单个矩形脉冲,而得统计特性为
1-6
即发送二进制符号位‘0’时(取+1),取0相位;发送二进制符号为‘1’时(取-1),取相位。这种以载波的不同相位直接去表示响应的二进制数字信号的调制方式,称为二进制绝对相移调制(BPSK)。
:
BPSK调制原理图
:
发送码元为1 0 0 1 1的BPSK波形
BPSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是用相位传递信息的,所以在接受端必须利用信号的相位信息,故采用相干解调法来解调信号。
:
抽样判决
低通滤波器
相乘器
带通滤波器
BPSK解调原理框图
给出了一种BPSK信号想干接受设备原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器与本地载波相乘,在相干解调中,如何得到与接收的BPSK信号同频同相的相干载波是关键,然后用低通滤波器去除高频分量,再进行抽样判决,判决器是按极性进行判决,得到最终的二进制信息。图中,假设相干载波的基准相位于BPSK信号的调制载波的基准相位一致。但是,由于在BPSK信号的载波恢复过程中存在
º的相位迷糊(phase ambiguity),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’现象。
解调信号示意图
2 MATLAB软件
MATLAB软件介绍
MATLAB 简介 MATLAB 的名称源自Matrix Laboratory,它是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起, 并提供了大量的内置函数,从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作,而且