时分多址接入和BPSK调制技术.doc

1.设计要求与任务1.1设计要求1. 对无线传输系统主要原理和技术进行研究，包括时分多址接入、二进制相移键控（BPSK）及解调技术、高斯噪声信道原理等。 2. 建立完整的基于时分多址和BPSK的数字通信系统仿真模型，包括用时隙区分多用户的TDMA技术及BPSK调制解调； 3. 在信道中加入高斯噪声，观察不同用户在系统中的误码率，比较不同用户的性能，并进行分析。 1.2设计任务1建立无线传输系统数学模型； 2利用Matlab建立无线传输系统的仿真模型； 3对传输系统进行时间流上的仿真，得到仿真结果； 4将仿真结果与理论结果进行比较、分析。 2.设计正文2.1设计分析2.1.1无线传输系统组成组成：发送设备+接收设备+传输媒体。发送设备：变换器（换能器）：将被发送的信息变换为电信号，例如话筒将声音变为电信号。发射机：将换能器输出的电信号变为强度足够的高频电振荡。天线：将高频电振荡变成电磁波向传输媒质辐射。传输媒体电磁波接收设备：接收是发射的逆过程，接收天线：将空间传播到其上的电磁波高频电振荡接收机：高频电振荡、电信号；变换器（换能器）：将电信号转换成所传送信息。2.1.2无线传输系统的优点成本廉价：无线数据传输方式无需架设电缆或挖掘电缆沟，只需要在每个终端连接无线数传电台和架设适当高度的天线就可以了，比如无线针孔摄像头。相比之下无线数据传输方式，节省了人力物力，节省了投资。适应性好：无线针孔摄像头这种无线数据传输方式几乎不受地理环境限制。扩展性好：在用户组建好一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备。如果采用有线的方式，需要重新的布线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通讯线路，但是如果采用无线数据传输方式，只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充了，相比之下有更好的扩展性。设备维护更容易实现：有线通讯链路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而采用无线数据传输方式只需维护数传模块，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。2.1.3时分多址接入技术 在无线电通信系统中，在相同的地域，相同的时间范围，相同的频域范围，每个接收设备都沐浴在众多设备发出的电磁波中。但是它们进行着与各自对象的信息交换（通信）。这靠的就是多址技术。即靠信号的某些特征的差别，接收设备发给自己的无线电设备信号与其它的信号区别开。分为时分多址，码分多址，频分多址。下面我们就要介绍一下时分多址，时分多址是将通信信道在时间坐标上划分成若干等间隔的时隙，并且周期重复出现。每对通信设备将工作在某个分配或者是指定的时隙上，在满足定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。即不同的通信用户是靠不同的时隙划分实现通信的，称为时分多址。现在的数字蜂窝无线通信系统GSM，就采用了时分多址技术。2.1.4 BPSK调制与解调2.1.4.1 BPSK调制Binary Phase Shift Keying。把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。是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。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。BPSK有两种调制方法，其方框原理图如下：图1模拟调制方法图2键控调制方法BPSK信号通常有2种调制方式，分别如图1、2所示。在2PSK中，通常用初始相位0和p分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为 式中，表示第n个符号的绝对相位：因此，上式可以改写为2.1.4.2 BPSK解调BPSK信号的解调器原理方框图4和波形图5，这里给出的解调框图采用相干解调的接收方法。图3BPSK信号相干解调框图波形图中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。但是，由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊，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的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2PSK 方式的“倒”现象或“反相工作”。这也是2PSK方式在实际中很少采用的主要原因。另外，在随机信号码元序列中，信号波形有可能出现长时间连续的正弦波形，致使在接收端无法辨认信号码元的起止时刻。图4相干解调波形示意图2.2程序设计将时间进行分割，将其分成不同的时隙，一个时隙看作一个信道，不同的用户占用不同的信道发送数据进行通信，然后所有信道的用户进行调制，再解调之前先解多址，另外还存在多径时延需要考虑。2.3测试 测试图如下3.设计总结由于大二做过解调和调制的实验，所以这次做起来对MATLAB语言还是有些熟悉的，不过这次最深刻的还是对时分复用这个模块做起来困难比较大，由于对他的具体怎么用不是很了解，我们小组上网差了很多资料，又询问老师才做出了图，而且对BPSK的解调和调制又深入的了解了一下，最后做出来真让人兴奋，为期一周的实验确实让人学到了很多知识，动手能力增强了，我们希望以后多一些这样的机会，既锻炼我们小组能力又锻炼我们动手能力，使我们深刻的理解原理提高了对专业课学习的兴趣。4.参考文献【1】樊昌信,徐炳祥等.通信原理(第五版).国防工业出版.20