内容发布更新时间 : 2024/12/23 14:22:45星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
******************
实践教学
*******************
兰州理工大学
计算机与通信学院
2015年春季学期
通信系统仿真训练 课程设计
题 目:基于MATLAB的BPSK调制仿真及性能分析 专业班级:
姓 名:
学 号: 指导教师: 成
绩
:
摘要
BPSK是在21世纪的现阶段,数字通信系统是现代通信系统的主流,在社会生活各个方面占据重要地位,调制与解调是一个不可或缺的环节,它大大提高了信号的传输性能和安全性。BPSK作为数字通信系统中的一种简单、基础的调制解调方法,抗干扰能力强,容易仿真实现。在了解并掌握了BPSK调制与解调原理后,学习MATLAB仿真软件的使用方法。
本次课程设计为基于MATLAB的BPSK调制仿真。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、调制解调、MATLAB仿真、数字通信系统
1
目录
前言 ........................................................................... 3 一、BPSK原理 ................................................................. 4
1.1 MPSK的介绍 ........................................................... 4
1.1.1 MPSK的介绍 ...................................................... 4 1.2 BPSK 简介 ............................................................. 5
1.2.1 BPSK的概念及分类 ................................................ 5 1.3 BPSK信号的产生 ........................................................ 5 1.4 BPSK调制 .............................................................. 5
1.4.1 调制的概念 ........................................................ 5 1.4.2 调制的种类 ........................................................ 6 1.4.3 调制的作用 ........................................................ 6 1.4.4 调制方式 .......................................................... 6 1.4.5 BPSK的调制原理 .................................................. 7 1.5 BPSK的解调 ............................................................ 8 1.6 高斯噪声 ............................................................... 8
1.6.1 高斯白噪声 ........................................................ 8
二、设计思路 ................................................................... 9 三、设计仿真及分析 ............................................................ 10
3.1 设计仿真 .............................................................. 10 3.2 结果总体分析 .......................................................... 13 总结 .......................................................................... 14 参考文献 ...................................................................... 15 致谢 .......................................................................... 16
2
前言
数字通信系统使用的最基本的就是PSK,实际上由于交调的存在,大都使用PSK,由于电波主要在自由空间传播,信道参数比较稳定,信道的主要干扰是高斯白噪声,因而可视为恒参信道。理论分析指出,在恒参信道中,采用PSK的误码率最低,更有效地利用卫星频带,在接收机噪声的作用下,PSK的误码率最低。因而在实际中得到广泛的应用。特别是高数数据传输中FSK是一种很重演的调制方式。
因此本课程设计尝试对PSK中常用的BPSK的调制技术进行通信系统仿真训练的设计实践。本次课程设计为基于MATLAB的BPSK调制仿真及性能分析。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。
本设计要求采用Matlab实现对BPSK通信系统的蒙特卡罗仿真并且绘制相关的图形,此题比较难做涉及到的方面很多,对BPSK及蒙特卡罗仿算法很不了解查阅了很多资料然而涉及的有较少,但查资料当中学到了很多不知道的东西,加深了对PSK的了解。
以二进制调相为例,取码元为\时,调制后载波与未调载波同相;取码元为\时,调制后载波与未调载波反相;\和\时调制后载波相位差180°。就模拟调制法而言,与产生2ASK信号的方法比较,只是对s(t)要求不同,因此BPSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说,用数字基带信号s(t)控制开关电路,选择不同相位的载波输出,这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。
本设计分析BPSK调制和解调系统,并用BPSK软件仿真调制系统,最后建立蒙特卡洛仿真模型,统计系统误码率。该题目概括了《MATLAB技术》、《通信系统原理》等课程的主要知识点,通过该设计能够培养和提高学生综合设计能力,为今后的学习和工作积累经验。
3
一、BPSK原理
1.1 MPSK的介绍
1.1.1 MPSK的介绍
MPSK即多进制相移键控,又称为多相制。这种键控方式是多进制键控的主要方式。在M进制的相移键控信号,用M个相位不同的载波分别代表M个不同的符号。如果载波有2n个相位,它可以代表n 位二进制码元的的不同组合的码组。多进制相移键控也分为多进制绝对相移键控和多进制相对相移键控。
在MPSK信号中,载波相位 有M种可能取值,θn=2πn/M(n=1,2,…,M-1)。因此MPSK信号可表示为
S(t) = cos(ω0t+θn) = cos (ω0t+2πn/M) ⑴
若载波频率是基带信号速率的整数倍,则上式可改写为
S(t)=∑g(t-nTs)cos(ω0t+θn)=cosω0tΣcosθn g(t-nTs) -sinω0tΣsinθn g(t-nT)
⑵
式中g(t)是高度为1、宽度为Ts的门函数;Ts为M进制码元的持续时间。亦即k(k=log2M)比特二进制码元的持续时间;θn为第N个码元对应的相位,共有 M个不同的取值。
上
式表明,MPSK信号可等效为两个正交载波的MASK信号之和。所以,MPSK信号的带宽和MASK信号的带宽相同。因此,MPSK系统是一种高效率的信息传输方式。但是,当M的取值增加时,载波间的相位差也随之减少,这就使它的抗噪声性能变差。
数字通信系统模型如图2.1所示。 信息信源编码 信道编码 数信道 数字解噪声源 信道译码 信源译码 收信者 字调制 源 调 图1.1.1 数字通信系统模型