试验二BPSK误码率仿真

1、实验报告实验目的1. 掌握BPSK信号调制、相干解调方法；2. 掌握BPSK信号误码率计算。实验内容1. BPSK信号的调制；2. BPSK信号相干解调；3. 不同信噪比环境下BPSK信号误码率计算，并与理论误码率曲线对比实验原理BPSK信号调制原理1. 系统原理图1 BPSK调制系统原理框图BPSK调制系统的原理框图如图1所示，其中脉冲成形的作用是抑制旁瓣， 减少邻道干扰，通常选用升余弦滤波器；加性高斯白噪声模拟信道特性，这是一 种简单的模拟；带通滤波器 BPF可以滤除有效信号频带以外的噪声，提高信噪 比；在实际通信系统中相干载波需要使用锁相环从接收到的已调信号中恢复，这一过程增加了系统的复

2、杂度，同时恢复的载波可能与调制时的载波存在 180度的 相位偏差，即180。相位反转问题，这使得BPSK系统在实际中无法使用；低通 滤波器LPF用丁滤除高频分量，提高信噪比；抽样判决所需的同步时钟需要从接收到的信号中恢复，即码元同步，判决门限跟码元的统计特性有关，但一般情 况下都为0。2. 参数要求码元速率1000波特，载波频率4KHz,采样频率为16KHz。BPSK信号解调原理BPSK信号的解调方法是相干解调法。由丁 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。图2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

3、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00图2 BPSK解调系统原理框图BPSK信号误码率在AWGN信道下BPSK信号相干解调的理论误码率为:Pe =【erfc(V7),其2中r为信噪比r =乌21在大信噪比（r ? 1）条件下，上式可近似为：Pe =e实验结果与分析BPSK信号调制根据BPSK信号产生原理，用matlab仿真BPSK信号如图3所示。日PSK调制戟频4K,波特率采样本倡K 2唧呷啊品肿叩研呷呵州哪WW!阿阳-2100200300 m 50060D 700300900 1000Ts*Ts图3 BPSK信号

4、调制查看BPSK信号功率谱如图4所示。基带信号频谱8PEK信号频话BOO1111-4-2246KHz图4 BPSK信号功率谱BPSK信号解调根据BPSK信号解调原理，信号乘载波，并进行低通滤波，得到解调后信号如图四所示BP8K解调信号2.2 IIIHIEII'24610121416*Ts图5 BPSK信号解调可以看出，经过相干解调后波形发生了较大变化，最后经过抽样判决即可恢 复出原始信息，如图6所示。1.510.50-0.51-156440 8460 8480 8500 8520 8640 6560 8580 8600 3620 3640图6抽样判决BPSK信号误码率仿真将信道中的信噪

5、比以0.5dB从-10dB到8dB变化，每个信噪比得到一个误码 率，最后画出误码率曲线和理论曲线如图 7所示。原始信息采用100000比特数据，因此在信噪比较大误码率较低时，仿真结 果与理论结果差距逐渐增大；在小信噪比环境下，与理论值较为接近。从结果中也可以看出，两条曲线之间总存在大约0.5dB的差距，考虑未抽样 或滤波等带来的信噪比损失。将仿真曲线整体减少0.5dB后可以得到如图8所示 曲线。此时与理论值有较好的重合。这一点具体原因至今还没弄活楚。实验心得本次实验掌握了 BPSK信号的产生、调制、解调、抽样判决与误码率计算， 结果基本与理论相符合。但是实验中采用数据量较大，程序运行时间在15

6、s左右, 还有很大的改进之处，在以后的实验中要注意程序的简洁性与高效性。10图7误码率仿真图8修正后误码率仿真实验代码% BPSK信号调制解调误码率分析clearall;closeall;clc;tic%383 科%产生随机比特流作为传输信息bit_len=100000;bits=randint(1,bit_len);%初始各码元对应的基带波形s(t)RB=1000;%符号速率Fs=16000;% 采用率Fd=Fs/RB;%每个码元的采样点数sig_len=Fd*bit_len;s=zeros(1,sig_len);% 基带信号fori=1:bit_lenif bits(i)=1s(i-1)*

7、Fd+1:i*Fd)=ones(1,Fd);elses(i-1)*Fd+1:i*Fd)=-1*ones(1,Fd);endend% BPSK调制Fc=4000;%载波频率carrier=cos(2*pi*Fc/Fs*(1:sig_len); % 载波 wml=zeros(1,length(-10:0.5:8);lilun=zeros(1,length(-10:0.5:8);for j=-10:0.5:8sig=s.*carrier;sig=awgn(sig,j);%同步检测法解调 m=sig.*carrier;%同步解调ss=lpf(m,Fs,2*RB); %抽样判决z=ss(Fd/2:Fd:

8、sig_len);% 抽样% z=z/max(abs(z); % z=ceil(z); z(z>=0)=1;% 判决z(z<0)=0; a=z-bits;%计算误码率c=find(a=0); wml(j+10)/0.5+1)=length(c)/bit_len; k=sqrt(10A(j/10); lilun(j+10)/0.5+1)=0.5*erfc(k); endfiguresemilogy(-10:0.5:8,wml,'r');hold on;semilogy(-10:0.5:8,lilun);hold off;grid on;legend('仿真误码

9、率','理论误码率');xlabel('E/N(dB)');ylabel('Pe');%查看调制figure;subplot(2,1,1);plot(0:1/Fd:bit_len-1/Fd,s,'r');hold on;plot(0:1/Fd:bit_len-1/Fd,sig);holdoff;axis(0,bit_len,-2,2);xlabel('*Ts');title('BPSK调制载频4K,波特率1K,采样率16K');subplot(2,1,2);plot(0:1/Fd:16-1/

10、Fd,s(1:16*Fd),'r');hold on;plot(0:1/Fd:16-1/Fd,sig(1:16*Fd);holdoff;axis(0,16,-2,2);xlabel('*Ts');title('BPSK调制信号：16个符号');%查看功率谱p1=fftshift(abs(fft(s);p2=fftshift(abs(fft(sig);x=-Fs/2:Fs/sig_len:Fs/2-Fs/sig_len;figure;subplot(2,1,1);plot(x/1000,p1);xlabel('KHz');title

11、('基带信号频谱');subplot(2,1,2);plot(x/1000,p2);xlabel('KHz');title('BPSK 信号频谱');%查看解调figure;subplot(2,1,1);plot(0:1/Fd:bit_len-1/Fd,s,'r');hold on;plot(0:1/Fd:bit_len-1/Fd,ss);holdoff;axis(0,bit_len,-2,2);xlabel('*Ts');title('BPSK 解调信号');subplot(2,1,2);plot(0:1/Fd:16-1/Fd,s(1:16*Fd),'r');hold on;plot(0:1/Fd:16-1/Fd,ss(1:16*Fd);holdoff;axis(0,16,-2,2);xlabe