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号的过程称为

2、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=Acoswct+n其中n表示第n个符号的绝对相位。n=0，发送“0”时，发送“1”时因此，上式可以改写为：e2pskt=

3、Acoswct ,概率为P-Acoswct ,概率为1-P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（非归零）矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：e2pskt=s(t)coswct其中，st=nang(t-nTs) ，s(t)为双极性全占空矩形脉冲序列，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，an的统计特性为：an=1 , 概率为P-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

4、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

5、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2400b/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*t

6、s/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); axis(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(5,0.5,60,2

7、400,6400*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AB1e_2psk1=filter(BB1,AB1,e2psk);%带通滤波器滤除带外噪声figure(6)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(

8、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AB2AB2e_2psk3=filter(BB2,AB2,e_2psk2);figure(8)plot(t,e_2psk3)title(解调信号通过低通滤波器)%抽样判决fori=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)

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(0,5000,-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)4MATLAB仿真实验系统以正弦信号作为载波，其信息速率2400b/s，载频4800Hz，一个TS两个载波信号5总结在BPSK信号中，相位变化是以末调载波的相位作为参考基准的，其载波相位的绝对数值表示数字信号。