BPSK调制解调器的设计与仿真.

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