《基于matlab的gmsk调制解调实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于matlab的gmsk调制解调实验（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、移动通信与无线网络安全课程作业题 目 基于 BPSK 调制模式的通信建模仿真学生姓名 学 号 2015院 系 电子与信息工程学院专 业 电子与通信工程任课教师 二一六 年 五 月 四 日摘 要本次设计为基于 MATLAB 的 BPSK 原理电路仿真。本次设计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；2PSK；MATLAB；数字频带通信； 目 录一. BPSK 调制与解调原理 .11.1 BPSK 的调制原理 .11.2 BPSK 的解调原理 .2二
2、. 基于 MATLAB 的 BPSK 调制解调仿真 .32.1 仿真框图 .32.2 仿真源程序 .32.3 仿真输出结果 .52.4 仿真结果分析 .9三.总结 .101一. BPSK 调制与解调原理1.1 BPSK 的调制原理 如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于 同相 状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为 反相 。一般把信号振荡一次（一周）作为 360 度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差 180 度，也就是反相。当传输数字信号时，1
3、码控制发 0 度相位，0码控制发 180 度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。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。在 2PSK 中，通常用初始相位 0 和 分别表示二进制“1”和“0” 。因此，2PSK 信号的时域表达式为式中，n 表示第 n 个符号的绝对相位：因此，上式可以改写为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矩形脉冲序列与一个正弦载波的相乘：这里 s(t)为双极性全占空(非归零)矩形脉冲序列，g(t)是脉宽为 Ts 的单个矩形脉冲，而 an 的统计特性为BPSK 信号的调制原理框图如图 2-2 所示。
4、与 2ASK 信号的产生方法相比较，只是对是 S(t)的要求不同。在 2ASK 中 S(t)是单极性的，而在 BPSK 中 S(t)是双极性的基带信号。21.2 BPSK 的解调原理BPSK 信号的解调方法是相干解调法。由于 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。下图给出了一种 BPSK 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 0。BPSK 的相干接受机的原理框图BPSK信号的相干解调各点时间波形如图所示BP
5、SK各个点时间波形3波形图中，假设相干载波的基准相位与 BPSK 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 BPSK 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 BPSK 方式的“倒 现象”或“反相工作” 。这导致了 BPSK 方式在实际中很少采用。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。
6、为了克服 BPSK 这一缺点，在实际使用中常采用 DPSK，即差分相移键控。二. 基于 MATLAB 的 BPSK 调制解调仿真2.1 仿真框图在发送端，通过随机函数随即产生八比特二进制比特序列。然后把这八比特序列在频率 fc=4000HZ 的载波上进行传输，并且采样频率 fs=8000HZ。经过调制后，调制信号就可以在信道上传输。但是在实际的信道中传输时，会叠加很多噪声，因此，程序模拟在实际信道上传输，产生噪声，叠加到已调信号上。在接收端，通过相干解调的方法，把接收到的叠加有噪声的信号进行解调，但是解调后的信号还不是最先发送的二进制比特流，需要对解调得到的信号进行抽样判决，才能得到发送的二进
7、制比特流，即发送信号。软件的仿真流程图如所示。基于 MATLAB 的 BPSK 调制解调仿真框图42.2 仿真源程序本程序传送的信号是利用随机函数产生随机的八比特二进制流。在已知在已知载波频率 fc=4000HZ，采样频率 fs=8000HZ 的情况下，进行的调制。在传输信道上对已调信号叠加白噪声。在接收端进行相干调制解调，然后在进行抽样判决得到发送信号。 %产生比特信号 t=0:0.01:7.99;a=randint(1,8); figure(1) m=a(ceil(t+0.01); figure(1)plot(t,m) title(产生随机八比特二进制比特序列); axis(0,8,-1.
8、5,1.5); %*调制*% fc=4000; %载波频率 fs=80000; %采样频率 ts=0:1/fs:(800-1)/fs; ts1=0:1/fs:(100-1)/fs; tzxh1=cos(2*pi*fc*ts); tzxh2=cos(2*pi*fc1*ts); %*2PSK 调制*% psk=cos(2*pi*fc.*ts+pi*m); figure(2) plot(t,psk) title(2PSK 调制波形); axis(0,8,-1.5,1.5); %*叠加噪声*% e_2psk=awgn(psk,10); figure(3) 5plot(t,e_2psk) title(2
9、PSK 调制信号叠加噪声波形); %*2PSK 相干解调*% b11,a11=ellip(5,0.5,60,2000,6000*2/80000);%带通椭圆滤波器设计 b12,a12=ellip(5,0.5,60,1000*2/80000); %低通滤波器设计 e_psk1=filter(b11,a11,e_2psk);%通过带通滤波器滤除带外噪声 e_psk1_1=e_psk1.*(tzxh1*2);%相干解调 psk_xgjt=filter(b12,a12,e_psk1_1); %相干解调后，抽样判决前的结果 figure(4) plot(t,psk_xgjt) title(2PSK 调制
10、信号相干解调后通过低通滤波器，抽样判决前的信号);axis(0,8,-1.5,1.5) %*2PSK 的相干解调法的抽样判决结果与原数据比较*% for i=0:7 if(psk_xgjt(i+1)*100)0.5) psk_hyjt(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100); else psk_hyjt(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100); end end figure(5) plot(t,psk_hyjt); title(2PSK 调制信号相干解调，抽样判决后的信号); axis(0,8,-1.5,1.5);2.3 仿真输出结果在实际传输中，
11、我我们需要传输的就是二进制基带信号。因此通过随机函数随机产生八位二进制比特流，即基带信号。6随机产生的二进制基带信号实际通信中不少信道都不能直接传送基带信号，必须用基带信号对载波波形的某些参量进行控制，使载波的这些参量随基带信号的变化而变化，即所谓正弦载波调制。正弦波可以作为数字模拟调制系统和数字调制系统的载波。 从原理上来说，受调载波的波形可以是任意的，只要已调信号适合于信道传输就可以了。但实际上，在大多数数字通信系统中，都寻则正弦信号作为载波。这是因为正弦信号形式简单，便于产生及接收。和模拟调制一样，数字调制业余调幅、调频和调相三种基本形式，并可以派生出多种其他形式。数字调制与模拟调制相比
12、，其原理并没有什么区别。不过模拟调制时对载波信号的参量进行连续调制，在接收端则对载波信号的调制参量连续地进行估值；而数字调制都是用载波信号的默写离散状态来表征所传送的信息，在接受算也只要对载波信号的离散调制参量进行检测。数字调制信号，在二进制时有振幅键控（ASK） 、移频键控（FSK）和移相键控（PSK）三种基本信号形式。移相键控（PSK）相对于振幅键控（ASK）和频移键控（FSK）来说，具有抗加性高斯白噪声能力强，频带利用率高，对信道变化不明感，性能好的优点，因此采用 BPSK对基带信号进行调制。7BPSK 调制波形实际信道处于一个充满了各种干扰的环境中，因此，调制信号不可能无干扰的在信道中
13、传输。为了逼真的模拟调制信号的传输环境，所以在已调信号上叠加上高斯白噪声。调制信号叠加噪声的波形图当信号接收机接收到信号后，该信号是经过调制和叠加噪声后的信号，不能为人们所用，为了使接收到的信号能为人们所用，只用对接收到的信号进去滤波和反调制（即解调）处理。在相同的信噪比条件下，相比 2ASK 系统和82FSK 系统，相干解调的 2PSK 系统的误码率 Pe 最小。因此解调方法用相干解调的 2PSK。再将解调信号通过低通滤波器进行低通滤波。BPSK 调制信号相干解调后的波形图通过相干解调和低通滤波器后的信号，通过抽样判决后，原则上能恢复成系统发送的二进制基带信号，但是在实际的解调和调制的过程中
14、，BPSK 系统往往会出现“倒相” ，因此在抽样判决的时候需要注意这个问题。为了解决这个问题，现在在实际应用中大多数都采用二进制差分相移键控（2DPSk） 。相干解调，经过抽样判决的信号92.4 仿真结果分析让随机产生的八比特二进制流在已知载波频率的情况下进行调制，获得的调制信号能很好的反应出在真实的通信系统中对数字基带信号进行的调制效果。不过在真实的通信系统中，因为调制的环境里存在许多电磁干扰，还有因为仪器的精密度原因，导致调制信达不到理想的状态，会存在一些失真。但是随着技术的不断发展进步，失真度在慢慢的减小，以至于基本上能达到理想状况下的调制。真实的传输信道都是处于存在多种干扰的大自然中，因此在传输信息的时候会在已调信号上叠加很多噪声，这些噪声混杂在一起称之为白噪声。为了模拟真实的传输环境，因此在调制信号上叠加了高斯白噪声。在接收端，把接收到的信号进
