实验二-BPSK误码率仿真.docx

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除实验报告实验目的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

2、到的已调信号中恢复，这一过程增加了系统的复杂度，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用于滤除高频分量，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。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

3、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。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：，其中为信噪比。在大信噪比条件下，上式可近似为：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。图3 BPSK信号调制查看BPSK信号功率谱如图4所示。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。图5 BPSK信号解调可以看出，经过

4、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。图6 抽样判决BPSK信号误码率仿真将信道中的信噪比以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清楚。实验心得本次实验掌握了BPS

5、K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15s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。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clear all;close all;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*bi

6、t_len;s=zeros(1,sig_len); %基带信号for i=1:bit_len if bits(i)=1 s(i-1)*Fd+1:i*Fd)=ones(1,Fd); else s(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,

7、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:sig_len); %抽样% z=z/max(abs(z);% z=ceil(z);z(z=0)=1; %判决z(z0)=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(10(j/10);lilun(j+10)/0.5+1)=0.5*erfc(k);endfiguresemilogy(-10:0.5:8,wml,r);hold on;semilogy(-10

8、:0.5:8,lilun);hold off;grid on;legend(仿真误码率,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);hold off;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/Fd,s(1:16*Fd),r);hold

9、 on;plot(0:1/Fd:16-1/Fd,sig(1:16*Fd);hold off;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(基带信号频谱);subplot(2,1,2);plot(x/1000,p2);xlabel(KHz);title(B

10、PSK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);hold off;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);hold off;axis(0,16,-2,2);xlabel(*Ts);title(BPSK解调信号：16个符号);其中用到的lpf低通滤波器函数为：function s = lpf(x,fs,fm)%FIR低通滤波器%对信号x滤波 采样率fs 截止频率fmN=64;h=fir1(N,fm/(fs/2);s=conv(x,h);s=s(N/2+1:length(x)+N/2);【精品文档】第 6 页