(完整版)BPSKDPSK调制

卫星通信仿真作业BPSK调制/解调系统及性能分析

1、实验原理

1.1 BPSK调制原理

BPSK(binary phase shift keying)二进制移相键控，作为一种数字调制方式，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。BPSK信号的时域表达式为

e BPSK=[∑a n g(t−nT s)

]cosωc t

n

其中的a n为双极性码，取值为±1。这样的话，当发送的码元为+1时，输出波形的初始相位为0；而当发送码元为-1时，输出波形的初始相位为180°。

1.2 BPSK解调原理

BPSK解调有两种方式，一种是相干解调，一种是非相干解调，即差分解调。

1.2.1 相干解调

相干解调的基本原理是将BPSK调制信号直接与载波进行相乘，然后通过低通滤波器进行滤波，最终进行抽样判决即可。

1.2.2 差分解调

差分解调不能直接应用与BPSK，它是对DPSK调制的一种解调方式。而要进行差分解调，首先对输入信源进行DPSK调制。

要进行DPSK调制，首先要对输入码元进行码形变换，然后对变换后的码元进行BPSK 调制即可。

而对输入码元进行码形变换就是将输入的绝对码变换为相对码。它们之间的关系可由公式导出

ân+1=ân⨁a n

其中a n为原信源码元，ân为差分编码后的变换码元。

差分解调的过程是将DPSK调制后的波形与它做一个码元宽度时间延迟后的波形进行相乘，然后通过低通滤波器进行滤波，最终进行抽样判决。

1.3 BPSK调制解调系统整体框图

1.4 DPSK调制解调系统整体框图

输入码元

2、 实验过程

2.1 BPSK 系统的调制/解调全过程 2.1.1 参数设定 在对BPSK 系统调制解调全过程的仿真时，设定如下参数： 码元长度：10 采样率：100倍码元速率，也就是一个码元采样100个点 信号比：7dB （也就是噪声的增益为0.1） 波形成型滤波器参数：使用升余弦滤波器，滚降系数0.5。 低通滤波器参数： 5阶椭圆滤波器，通带最大衰减为0.5dB ，阻带衰减为60dB ，截止频率为800Hz 。 以下是各个过程的波形：

2.1.2 产生长度为10的随机二进制信源序列 序列的波形与频谱图下面两图所示

2.1.2 通过升余弦滤波器，产生适合在信道中传输的波形，如下图所示

2.1.3 产生一个频率为4800Hz 的载波信号，如下图所示

产生长度为10的随机二进制比特序列

码元序号

码元值

x 10

4

频率/Hz

幅度

码元经过波形成型滤波器

2.1.4 在不加噪声的情况下，码元进行BPSK 调制后的波形以及调制后波形的频谱特性

2.1.5 产生高斯白噪声，高斯白噪声的时序和频域波形如下图

2.1.6 调制波形加上白噪声后的时域和频域波形如下图

产生频率是4800Hz ，初相是0的载波

码元序号

载波幅度

1

2

3

4

56

7

8

9

10

产生长度为10的随机二进制比特序列

码元序号

码元值

不加噪声BPSK 调制波形

码元序号

调制波形幅度

BPSK 调制波形频谱

频率/Hz

幅度

高斯白噪声

x 10

5

高斯白噪声频谱

频率/Hz

幅度

2.1.7 相干解调的过程

先将调制波形与载波进行相乘，结果的时域和频域波形如下

2.1.8 低通滤波器的冲激响应已经频率响应如下图所示

2.1.9 相干解调后的波形通过低通滤波器后的波形如下图所示

加高斯白噪声后的BPSK 调制波形

BPSK 加噪声波形频谱

频率/Hz

幅

度

012345678910

调制波形和载波相乘

码元序号

幅度

调制波形与载波相乘的频域波形

频率(Hz)

幅度

低通滤波器的冲激响应

Time (seconds)

A m p l i t u d e

Normalized Frequency (⨯π rad/sample)

P h a s e (d e g r e e s )

00.10.20.30.40.5

Normalized Frequency (⨯π rad/sample)

M a g n i t u d e (d B )

低通滤波器的频率响应

2.1.10 最终进行抽样判决后，波形与原码元序列波形对比如下图所示

2.2 DPSK 系统的调制/解调全过程 参数设定和BPSK 相同。以下为各个过程的波形

2.2.1 首先对码元进行波形变换，变换后的波形与原码元对比如下图所示。注意，这里将相对码的第一个码元设置为“1”。

2.2.2 对码形变换后的码元通过波形成型滤波器后的波形如下图

相干解调通过低通滤波器

码元序号

幅度

信源序列

抽样判决后序

列

原码元(绝对码)

-1

12345678910

差分编码(相对码)

2.2.3 对上面的码字进行BPSK 调制，即对原码字进行DPSK 调制后的时域和频域波形如下图

2.2.4 对调制波形加扰后的时域和频域波形如下

2.2.5 非相干解调将调制波形延迟一个码元时间，然后相乘，过程的三种波形以及相乘后波形的频谱如下图所示

差分编码成形

-1

01234

5678910

DPSK 调制波形

DPSK 调制波形频谱

频率/Hz

幅

度

加高斯白噪声后的DPSK 调制波

形

频率/Hz

幅度