无线通信原理实验报告

无线通信原理实验报告

摘要：

BPSK（Binary Phase Shift Keying ）即双相频移键控，是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。本实验将简要介绍BPSK调制方式的特点，调制解调方法，以及在Matlab中在AWGN信道中的误码性能。在载波相位调制中，通信信道传输的信息寄寓在载波相位中，于二进制相位调制而言，两个载波的相位即θ =0和θ =π，用以代表二进制“1”和“0”，而载波振幅和频率保持不变。基于MATLAB 的Monte Carlo仿真可用于分析BPSK调制在AWGN信道中的误码性能。OFDM技术是一种多载波传输技术，其主要特点是把高速的信息分割到多个正交子载波上并进行低速传送;由于子载波互相交叠和正交，它们可以独立并行传送信息符号而不互相干扰，同时保持较高频谱利用率。OFDM系统一方面提高了对时域脉冲噪声的鲁棒性;另一方面，基于块传输技术的OFDM技术在每个OFDM信息符号之间加上保护间隔(Time Interval Guard, TGI )，只要保护间隔的长度大于信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR)的最大时延扩展，系统的所有子载波之间的正交性在通过信道之后就能够得到保持。OFDM 这种基于块传输的正交多载波传送方式使它具有抗符号间串扰(Inter-symbol Interference, ISI)能力，同时也可以将信道均衡从复杂的时域处理转化到简单易行的频域处理。在OFDM系统中，系统可以根据子载波的工作环境在子载波间灵活应用自适应调制技术、自适应功率分配技术等，来进一步提高系统的传输效率和传输性能。

[关键词] BPSK;QPSK;OFDM;16QAM； MATLAB; 载波；误码率

一引言

1. BPSK（ Binary Phase Shift Keying），BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传

送接受2值(1比特)的信息。由于最单纯的键控移相方式虽抗噪音较强但传送效率差，所以常常使用利用4个相位的QPSK 和利用8个相位的8PSK 。

与模拟通信系统相比，数字调制和解调同样是通过某种方式，将基带信号的频谱由一个频率位置搬移到另一个频率位置上去。不同的是，数字调制的基带信号不是模拟信号而是数字信号。

在大多数情况下，数字调制是利用数字信号的离散值去键控载波。对载波的幅度、频率或相位进行键控，便可获得ASK 、FSK 、PSK 等。这三种数字调制方式在抗干扰噪声能力和信号频谱利用率等方面，以相干PSK 的性能最好，目前已在中、高速传输数据时得到广泛应用。 调制原理

二进制相移键控（BPSK ）是利用载波的相位的变换来传递信息，而振幅和频率保持不变，BPSK 的时域表达式为：

)2cos()()(Φ+=t f t g A t u c T m π

=Φn 0（发送“0”时）或1（发送“1”时）

改写之后为t f t g A t u c T m π2cos )()(=或t f t g A c T π2cos )(-

另外BPSK 信号一般用双极性（bipolarity ）全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘表征。PSK 各信号具有相同的能量，即

s T m dt g A dt t u εε===⎰⎰∞∞∞∞22

2)( m ε表示每个传输符号能量，

T t g T 2)(=定义为一个矩形脉冲 ，0≤t ≤T

于是在符号区间0≤t ≤T 内传输的信号波形可表示为（其中A=s ε）

则 )2cos(2)(n c s m t f T

t u φπε+=

如果将其看成两相角之和，即可表示为

t f M

m t g t f M m t g t u c T s c T s m ππεππε2sin )2sin()(2cos )2cos()()(-= 其中)(1t Φ)(2t Φ是两个正交基函数，定义为t f t g t c T πφ2cos )()(1= t f t g t c T πφ2sin )()(2-=

并把改两个基函数能量归一化到1

BSK 星座图如下：

BPSK 星座图

BPSK 相位解调与检测

AWGN 信道中，接受信号可表示为：

)()()(t n t u t r m +==)2sin()()2cos()()(t f t n t f t n t u c s c c m ππ-+ 其中)(t n c 和)(t n s 是加性噪声的两个正交分量。

将接受信号与)(1t Φ和)(2t Φ做互相关，两个相关器的输出

即可产生受噪声污染的信号分量，可表示为

n u r m +==s s c s n M

m n M m ++)2sin()2cos(πεπε，m=0,1,2,3 其中⎰∞∞=dt t n t g n c T c )()(21 ⎰∞∞=dt t n t g n s T c )()(2

1 且两正交噪声分量是零均值互不相关的高斯随机过程，于是)(t n c 和)(t n s 的方差是：2

)()(022N n E n E s c == 最佳检测器将接受信号向量r 投射到所有可能的传输信号向量之一上，并选对应于最大投影的向量，据此相关准则即为

m m s r s r C *),(=

m=0,1,2,3

由于全部信号都具有相等的能量，因此数字相位调制的一种等效检测器标准就是计算接收信号向量),(s c r r r 的相位：

c s

r r r arctan =θ 并从信号集}{m s 中选取其相位最接近r θ的信号。

在AWGN 信道中，二相相位调制与二进制PAM 相同，差错概率为： )2(0N Q P b e ε=，其中为每比特能量.

基于MATLAB 中的BPSK 误码性能研究

BPSK （Binary Phase Shift Keying ）即双相频移键控，是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。本实验将简要介绍BPSK 调制方式的特点，调制解调方法，以及在Matlab 中在AWGN 信道