数字带通系统

1、数字通信实验报告题目:数字带通系统讲课老师 :学生姓名：所属院系：信息科学与工程学院专业：信息与通信工程学号：完成日期： 2015/5/111设计目的应用数字通信课程中学到的知识，设计基于 BPSK 调制解调的数字带通系统，并用 MATLAB 来实现仿真实验，输出调制前的基带信号，调制后的 BPSK 信号，叠加噪声后的 2PSK 信号，解调器在接收到信号后解调的各点的信号波形。2设计原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输， 为了使数字信号在带通信道中有效传输， 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征相匹配。 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

2、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实现数字式调制； 2) 通过开关键控载波，通常称为键控法；其基本键控方式为：振幅键控，频移键控，相移 键控。2.1 BPSK 的调制原理如果两个频率相同的载波同时开始震荡， 这两个频率同时达到正最大值， 零值和负最大 值，他们应处于“同相”状态；若其中一个开始得迟了点，就可能处于“不同相”状态。一 般信号震荡周期为 360 度，如果一个载波比另一个载波相差半个周期，则其相位差为 180 度，也就是相反。2PSK信号的时域表达式为：e2psk = Acos( w ct + n)其中 n 表示第 n 个符号的绝对相位。0，发送 n

3、 = ，发送0时”1时”因此，上式可以改写为：Acosw ct , 概率为 Pe2psk (t) = -Acosw ct , 概率为 1 -由于两种码元的波形相同，极性相反，故 归零)矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：BPSK 信号可以表述为一个双极性全占空(非e2psk (t) = s(t)cosw ct其中， s(t) = n ang(t - nTs) 单个矩形脉冲， an 的统计特性为：， s(t) 为双极性全占空矩形脉冲序列，g(t) 是脉宽为 Ts 的1 , 概率为 P an = -1 ,概率为 1 - PBPSK信号的调制原理框图如图 1 所示：图 1. BPSK 信号的调制原理图

4、与 2ASK 信号的产生方法比较，只是对 s(t) 的要求不同。在 2ASK 中 S(t) 是单极性的， 而在 2PSK 中 S(t) 是双极性的基带信号。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。2.2 BPSK 解调原理2PSK信号的解调方法是相干解调法，因为PSK 信号的功率谱中无载波分量。在相干解调中如何得到同频同相的本地载波是个关键，因此对 PSK 信号进行非线性变换，才能产生 载波分量。其相干接收机原理框图如图 2 所示：图 2. BPSK 的相干接收机原理框图图中经过带通滤波得到有用信号， 经相乘器与本地载波相乘， 然后用低通滤波器滤除高 分分量，再进行

5、抽样判决得到基带信号，即正抽样值为1 ，负抽样值为 0 。BPSK信号的相干解调各点时间波形如图3 所示：图 3.BPSK 信号的相干解调各点时间波3 实现数字带通系统的 MATLAB 程序Clc;clear%产生比特信号t=0:0.01:9.99;a=randint(1,10);m=a(ceil(t+0.01);figure(1)plot(t,m)title( 产生随机十比特二进制比特序列 );axis(0,10,-2,2);% 载波信号 %fc=4800;fs=100000;ts=0:1/fs:(1000-1)/fs;carry=cos(2*pi*fc*ts/2.5);%因为信息速率 24

6、00b/s ，载频 4800Hz ，一个 Ts两个载波信号，不除 2.5 是五个载波 figure(2)plot(t,carry)title( 载波信号 )axis(0,10,-2,2);%2psk 调制 % e_2psk=cos(2*pi*fc*ts/2.5+pi*m);figure(3) plot(t,e_2psk)title(2psk 调制信号 );axis(0,10,-2,2);%产生高斯白噪声a=0.1;noise=a*wgn(1,1000,10);% 产生 1 行 1000 列的高斯白噪声为 10dBWfigure(4)plot(t, noise)title( 高斯白噪声 );ax

7、is(0,10,-2,2);%调制信号叠加高斯白噪声e2psk=e_2psk+noise;figure(5)plot(t,e2psk)title(2psk 叠加白噪声波形 )axis(0,10,-2,2);% 带通滤波器的设计 %BB1,AB1=ellip(5,0.5,60,2400,6400*2/100000);% 带通滤波器通带上、 下界频率分别为 2400Hz,6400Hz, 通带最大衰减为 0.5dB, 阶数为 5 ，计 算带通滤波器系统函数分子分母多项式系数向量 BB1 和 AB1 e_2psk1=filter(BB1,AB1,e2psk);%带通滤波器滤除带外噪声 figure(6

8、)plot(t,e_2psk1)title( 调制信号通过带通滤波器 )%相干解调与载波相乘e_2psk2=e_2psk1.*carry*2;figure(7)plot(t,e_2psk2)title( 调制信号与载波相乘进行相干解调 )axis(0,10,-2,2);%设计低通滤波器BB2,AB2=ellip(5,0.5,60,700*2/100000);%通滤波器通带截止频率分别为 700Hz, 通带最大衰减为 0.5dB, 阶数为 5 ，计算低通滤波器 系统函数分子分母多项式系数向量 BB2 和 AB2AB2 e_2psk3=filter(BB2,AB2,e_2psk2);figure(

9、8)plot(t,e_2psk3)title( 解调信号通过低通滤波器 )%抽样判决for i=0:9if(e_2psk3(i+1)*100)0)e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100);elsee_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100);endendfigure(9)plot(t,e_2psk4)title( 抽样判决后的信号 )axis(0,10,-2,2);% 滤波器单位冲激响应 %带通滤波器单位冲激响应figure(18)dimpulse(BB1,AB1)title( 带通滤波器单位冲激响应 )axis(0,500

10、0,-0.06,0.06);%低通滤波器单位冲激响应figure(19)dimpulse(BB2,AB2)axis(0,1000,-0.02,0.02);title( 低通滤波器单位冲激响应 )% 滤波器频率响应曲线% 带通滤波器频率响应曲线figure(20) w=0:0.1:2*pi*0.3;freqz(BB1,AB1,w) title( 带通滤波器幅频相频曲线 ) %低通滤波器频率响应曲 w=0:0.1:2*pi*0.3;figure(21)freqz(BB2,AB2,w)title( 低通滤波器幅频相频曲线 )4 MATLAB 仿真实验系统以正弦信号作为载波，其信息速率 2400b/s

11、 ，载频 4800Hz ，一个 TS 两个载波信号匚MF冋r&x匕& tyx ”XXxlfl(,AdowK ApO * LI40 C U口 nn吁f J*BX41 di t 1 lt.op Hirvlox 口。二 owtl Q 0ciI r*-* - - ro*bj乞 k )file fida t 3i w Xs Twdow ULpk 血包少 | 3 | 口Ei o tdi tow Xn匚丁 lools Hosktop 比i rdovr tJlp04日 k 00欝 I氐|口目I 口口低通2E浪紹W5频帕坝ittl戌 soo-50盪 $56eh C3炉三2d1O0oO 10 20.30.4OS300O-1OO-200NormiRlized P riwquemcy (xji r9d/9mpli*)0.20.30.40.5Normalized Froquncy (xw rid/99mplo)其载波相位的绝对数5总结在 BPSK 信号中， 相位变化是以末