試驗(yàn)二BPSK誤碼率仿真

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握BPSK信號(hào)調(diào)制、相干解調(diào)方法；2. 掌握BPSK信號(hào)誤碼率計(jì)算。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. BPSK信號(hào)的調(diào)制；2. BPSK信號(hào)相干解調(diào)；3. 不同信噪比環(huán)境下BPSK信號(hào)誤碼率計(jì)算，并與理論誤碼率曲線對(duì)比實(shí)驗(yàn)原理BPSK信號(hào)調(diào)制原理1. 系統(tǒng)原理圖1 BPSK調(diào)制系統(tǒng)原理框圖BPSK調(diào)制系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示，其中脈沖成形的作用是抑制旁瓣， 減少鄰道干擾，通常選用升余弦濾波器；加性高斯白噪聲模擬信道特性，這是一 種簡(jiǎn)單的模擬；帶通濾波器 BPF可以濾除有效信號(hào)頻帶以外的噪聲，提高信噪 比；在實(shí)際通信系統(tǒng)中相干載波需要使用鎖相環(huán)從接收到的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)，這一過(guò)程增加了系統(tǒng)的復(fù)

2、雜度，同時(shí)恢復(fù)的載波可能與調(diào)制時(shí)的載波存在 180度的 相位偏差，即180。相位反轉(zhuǎn)問(wèn)題，這使得BPSK系統(tǒng)在實(shí)際中無(wú)法使用；低通 濾波器LPF用丁濾除高頻分量，提高信噪比；抽樣判決所需的同步時(shí)鐘需要從接收到的信號(hào)中恢復(fù)，即碼元同步，判決門限跟碼元的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)，但一般情 況下都為0。2. 參數(shù)要求碼元速率1000波特，載波頻率4KHz,采樣頻率為16KHz。BPSK信號(hào)解調(diào)原理BPSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由丁 PSK信號(hào)本身就是利用相位傳遞 信息的，所以在接收端必須利用信號(hào)的相位信息來(lái)解調(diào)信號(hào)。圖2中給出了一種2PSK信號(hào)相干接收設(shè)備的原理框圖。圖中經(jīng)過(guò)帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本

3、地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進(jìn)行抽樣判決。判決器是按極 性來(lái)判決的。即正抽樣值判為1,負(fù)抽樣值判為00圖2 BPSK解調(diào)系統(tǒng)原理框圖BPSK信號(hào)誤碼率在AWGN信道下BPSK信號(hào)相干解調(diào)的理論誤碼率為:Pe =【erfc(V7),其2中r為信噪比r =烏21在大信噪比（r ? 1）條件下，上式可近似為：Pe =e實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析BPSK信號(hào)調(diào)制根據(jù)BPSK信號(hào)產(chǎn)生原理，用matlab仿真BPSK信號(hào)如圖3所示。日PSK調(diào)制戟頻4K,波特率采樣本倡K 2唧呷啊品腫叩研呷呵州哪WW!阿陽(yáng)-2100200300 m 50060D 700300900 1000Ts*Ts圖3 BPSK信號(hào)

4、調(diào)制查看BPSK信號(hào)功率譜如圖4所示?；鶐盘?hào)頻譜8PEK信號(hào)頻話BOO1111-4-2246KHz圖4 BPSK信號(hào)功率譜BPSK信號(hào)解調(diào)根據(jù)BPSK信號(hào)解調(diào)原理，信號(hào)乘載波，并進(jìn)行低通濾波，得到解調(diào)后信號(hào)如圖四所示BP8K解調(diào)信號(hào)2.2 IIIHIEII'24610121416*Ts圖5 BPSK信號(hào)解調(diào)可以看出，經(jīng)過(guò)相干解調(diào)后波形發(fā)生了較大變化，最后經(jīng)過(guò)抽樣判決即可恢 復(fù)出原始信息，如圖6所示。1.510.50-0.51-156440 8460 8480 8500 8520 8640 6560 8580 8600 3620 3640圖6抽樣判決BPSK信號(hào)誤碼率仿真將信道中的信噪

5、比以0.5dB從-10dB到8dB變化，每個(gè)信噪比得到一個(gè)誤碼 率，最后畫(huà)出誤碼率曲線和理論曲線如圖 7所示。原始信息采用100000比特?cái)?shù)據(jù)，因此在信噪比較大誤碼率較低時(shí)，仿真結(jié) 果與理論結(jié)果差距逐漸增大；在小信噪比環(huán)境下，與理論值較為接近。從結(jié)果中也可以看出，兩條曲線之間總存在大約0.5dB的差距，考慮未抽樣 或?yàn)V波等帶來(lái)的信噪比損失。將仿真曲線整體減少0.5dB后可以得到如圖8所示 曲線。此時(shí)與理論值有較好的重合。這一點(diǎn)具體原因至今還沒(méi)弄活楚。實(shí)驗(yàn)心得本次實(shí)驗(yàn)掌握了 BPSK信號(hào)的產(chǎn)生、調(diào)制、解調(diào)、抽樣判決與誤碼率計(jì)算， 結(jié)果基本與理論相符合。但是實(shí)驗(yàn)中采用數(shù)據(jù)量較大，程序運(yùn)行時(shí)間在15

6、s左右, 還有很大的改進(jìn)之處，在以后的實(shí)驗(yàn)中要注意程序的簡(jiǎn)潔性與高效性。10圖7誤碼率仿真圖8修正后誤碼率仿真實(shí)驗(yàn)代碼% BPSK信號(hào)調(diào)制解調(diào)誤碼率分析clearall;closeall;clc;tic%383 科%產(chǎn)生隨機(jī)比特流作為傳輸信息bit_len=100000;bits=randint(1,bit_len);%初始各碼元對(duì)應(yīng)的基帶波形s(t)RB=1000;%符號(hào)速率Fs=16000;% 采用率Fd=Fs/RB;%每個(gè)碼元的采樣點(diǎn)數(shù)sig_len=Fd*bit_len;s=zeros(1,sig_len);% 基帶信號(hào)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調(diào)制Fc=4000;%載波頻率carrier=cos(2*pi*Fc/Fs*(1:sig_len); % 載波 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);%同步檢測(cè)法解調(diào) m=sig.*carrier;%同步解調(diào)ss=lpf(m,Fs,2*RB); %抽樣判決z=ss(Fd/2:Fd:

8、sig_len);% 抽樣% z=z/max(abs(z); % z=ceil(z); z(z>=0)=1;% 判決z(z<0)=0; a=z-bits;%計(jì)算誤碼率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('仿真誤碼

9、率','理論誤碼率');xlabel('E/N(dB)');ylabel('Pe');%查看調(diào)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調(diào)制載頻4K,波特率1K,采樣率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調(diào)制信號(hào)：16個(gè)符號(hào)');%查看功率譜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、('基帶信號(hào)頻譜');subplot(2,1,2);plot(x/1000,p2);xlabel('KHz');title('BPSK 信號(hào)頻譜');%查看解調(diào)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 解調(diào)信號(hào)');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