基于-MATLAB的BPSK調(diào)制仿真與性能分析

1、 *實(shí)踐教學(xué)* 理工大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院2015年春季學(xué)期 通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練 課程設(shè)計(jì) 題 目：基于MATLAB的BPSK調(diào)制仿真及性能分析 專業(yè)班級(jí)： 姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：成 績(jī)：16 / 17摘要BPSK是在21世紀(jì)的現(xiàn)階段，數(shù)字通信系統(tǒng)是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的主流，在社會(huì)生活各個(gè)方面占據(jù)重要地位，調(diào)制與解調(diào)是一個(gè)不可或缺的環(huán)節(jié)，它大大提高了信號(hào)的傳輸性能和安全性。BPSK作為數(shù)字通信系統(tǒng)中的一種簡(jiǎn)單、基礎(chǔ)的調(diào)制解調(diào)方法，抗干擾能力強(qiáng)，容易仿真實(shí)現(xiàn)。在了解并掌握了BPSK調(diào)制與解調(diào)原理后，學(xué)習(xí)MATLAB仿真軟件的使用方法。本次課程設(shè)計(jì)為基于MATLAB的BPSK調(diào)制仿真。本次課設(shè)著重介紹了

2、算法的實(shí)現(xiàn)，并采用MATLAB程序仿真測(cè)試了BPSK過程中單極性不歸零編碼、脈沖成形、PSK調(diào)制、信號(hào)通過AWGN信道、載波恢復(fù)、解調(diào)、解碼等過程。關(guān)鍵詞：BPSK、調(diào)制解調(diào)、MATLAB仿真、數(shù)字通信系統(tǒng)目錄前言3一、BPSK原理41.1 MPSK的介紹41.1.1 MPSK的介紹41.2 BPSK 簡(jiǎn)介51.2.1 BPSK的概念及分類51.3 BPSK信號(hào)的產(chǎn)生51.4 BPSK調(diào)制51.4.1 調(diào)制的概念51.4.2 調(diào)制的種類61.4.3 調(diào)制的作用61.4.4 調(diào)制方式61.4.5 BPSK的調(diào)制原理71.5BPSK的解調(diào)81.6 高斯噪聲81.6.1 高斯白噪聲8二、設(shè)計(jì)思路9三

3、、設(shè)計(jì)仿真及分析103.1 設(shè)計(jì)仿真103.2 結(jié)果總體分析13總結(jié)14參考文獻(xiàn)15致16前言數(shù)字通信系統(tǒng)使用的最基本的就是PSK，實(shí)際上由于交調(diào)的存在，大都使用PSK，由于電波主要在自由空間傳播，信道參數(shù)比較穩(wěn)定，信道的主要干擾是高斯白噪聲，因而可視為恒參信道。理論分析指出，在恒參信道中，采用PSK的誤碼率最低，更有效地利用衛(wèi)星頻帶，在接收機(jī)噪聲的作用下，PSK的誤碼率最低。因而在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。特別是高數(shù)數(shù)據(jù)傳輸中FSK是一種很重演的調(diào)制方式。因此本課程設(shè)計(jì)嘗試對(duì)PSK中常用的BPSK的調(diào)制技術(shù)進(jìn)行通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練的設(shè)計(jì)實(shí)踐。本次課程設(shè)計(jì)為基于MATLAB的BPSK調(diào)制仿真及性能分析

4、。本次課設(shè)著重介紹了算法的實(shí)現(xiàn)，并采用MATLAB程序仿真測(cè)試了BPSK過程中單極性不歸零編碼、脈沖成形、PSK調(diào)制、信號(hào)通過AWGN信道、載波恢復(fù)、解調(diào)、解碼等過程。本設(shè)計(jì)要求采用Matlab實(shí)現(xiàn)對(duì)BPSK通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真并且繪制相關(guān)的圖形，此題比較難做涉及到的方面很多，對(duì)BPSK及蒙特卡羅仿算法很不了解查閱了很多資料然而涉及的有較少，但查資料當(dāng)中學(xué)到了很多不知道的東西，加深了對(duì)PSK的了解。以二進(jìn)制調(diào)相為例，取碼元為"1"時(shí)，調(diào)制后載波與未調(diào)載波同相；取碼元為"0"時(shí)，調(diào)制后載波與未調(diào)載波反相；"1"和"0&quo

5、t;時(shí)調(diào)制后載波相位差180°。就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法比較，只是對(duì)s(t)要求不同，因此BPSK信號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號(hào)s(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時(shí)s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號(hào)均可。本設(shè)計(jì)分析BPSK調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)，并用BPSK軟件仿真調(diào)制系統(tǒng)，最后建立蒙特卡洛仿真模型，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)誤碼率。該題目概括了MATLAB技術(shù)、通信系統(tǒng)原理等課程的主要知識(shí)點(diǎn)，通過該設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力，為今后的學(xué)習(xí)和工作積累經(jīng)驗(yàn)。一、BPSK原理1.1 MPSK的介紹1.1.1

6、MPSK的介紹MPSK即多進(jìn)制相移鍵控，又稱為多相制。這種鍵控方式是多進(jìn)制鍵控的主要方式。在M進(jìn)制的相移鍵控信號(hào)，用M個(gè)相位不同的載波分別代表M個(gè)不同的符號(hào)。如果載波有2n個(gè)相位，它可以代表n位二進(jìn)制碼元的的不同組合的碼組。多進(jìn)制相移鍵控也分為多進(jìn)制絕對(duì)相移鍵控和多進(jìn)制相對(duì)相移鍵控。在MPSK信號(hào)中，載波相位 有M種可能取值，n=2n/M(n=1,2,M-1)。因此MPSK信號(hào)可表示為S(t) = cos(0t+n) = cos (0t+2n/M)若載波頻率是基帶信號(hào)速率的整數(shù)倍，則上式可改寫為S(t)=g(t-nTs)cos(0t+n)=cos0tcosn g(t-nTs) -sin0tsi

7、nn g(t-nT)式中g(shù)(t)是高度為1、寬度為Ts的門函數(shù)；Ts為M進(jìn)制碼元的持續(xù)時(shí)間。亦即k(k=log2M)比特二進(jìn)制碼元的持續(xù)時(shí)間；n為第N個(gè)碼元對(duì)應(yīng)的相位，共有 M個(gè)不同的取值。上式表明，MPSK信號(hào)可等效為兩個(gè)正交載波的MASK信號(hào)之和。所以，MPSK信號(hào)的帶寬和MASK信號(hào)的帶寬相同。因此，MPSK系統(tǒng)是一種高效率的信息傳輸方式。但是，當(dāng)M的取值增加時(shí)，載波間的相位差也隨之減少，這就使它的抗噪聲性能變差。數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖2.1所示。信源編碼信道編碼數(shù)字調(diào)制數(shù)字解調(diào)信道譯碼信源譯碼收信者信道噪聲源信息源圖1.1.1 數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.2 BPSK 簡(jiǎn)介1.2.1 BPSK的

8、概念及分類BPSK (Binary Phase Shift Keying)，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換方式之一，利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來表現(xiàn)信息鍵控移相方式。BPSK使用了基準(zhǔn)的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方為0，另一方為1，從而可以同時(shí)傳送接受2值(1比特)的信息。移相鍵控分為絕對(duì)移相和相對(duì)移相兩種。以未調(diào)載波的相位作為基準(zhǔn)的相位調(diào)制叫作絕對(duì)移相。以二進(jìn)制調(diào)相為例，取碼元為“1”時(shí)，調(diào)制后載波與未調(diào)載波同相；取碼元為“0”時(shí)，調(diào)制后載波與未調(diào)載波反相；“1”和“0”時(shí)調(diào)制后載波相位差180°。1.3 BPSK信號(hào)的產(chǎn)生就模擬調(diào)制法而言，與產(chǎn)生2ASK信號(hào)的方法比較，只是對(duì)s(

9、t)要求不同，因此BPSK信號(hào)可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的DSB調(diào)幅信號(hào)。而就鍵控法來說，用數(shù)字基帶信號(hào)s(t)控制開關(guān)電路，選擇不同相位的載波輸出，這時(shí)s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號(hào)均可。BPSK信號(hào)屬于DSB信號(hào)，它的解調(diào)，不再能采用包絡(luò)檢測(cè)的方法，只能進(jìn)行相干解調(diào)。BPSK信號(hào)相干解調(diào)的過程實(shí)際上是輸入已調(diào)信號(hào)與本地載波信號(hào)進(jìn)行極性比較的過程，故常稱為極性比較法解調(diào)。由于BPSK信號(hào)實(shí)際上是以一個(gè)固定初相的未調(diào)載波為參考的，因此，解調(diào)時(shí)必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生變化，如0相位變?yōu)橄辔换蛳辔蛔優(yōu)?相位，則恢復(fù)的數(shù)字信息就會(huì)發(fā)生“0”變“1”或

10、“1”變“0”，從而造成錯(cuò)誤的恢復(fù)。這種因?yàn)楸镜貐⒖驾d波倒相，而在接收端發(fā)生錯(cuò)誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“倒”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。絕對(duì)移相的主要缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生相位模糊，造成反向工作。這也是它實(shí)際應(yīng)用較少的主要原因。1.4 BPSK調(diào)制1.4.1 調(diào)制的概念調(diào)制（modulation)就是對(duì)信號(hào)源的信息進(jìn)行處理加到載波上，使其變?yōu)檫m合于信道傳輸?shù)男问降倪^程，就是使載波隨信號(hào)而改變的技術(shù)。一般來說，信號(hào)源的信息（也稱為信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)往往不能作為傳輸信號(hào)，因此必須把基帶信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)相對(duì)基帶頻率而言頻率非常高的信號(hào)以適合于信道傳輸。這個(gè)信號(hào)叫做已調(diào)信號(hào)，而基

11、帶信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)。調(diào)制是通過改變高頻載波即消息的載體信號(hào)的幅度、相位或者頻率，使其隨著基帶信號(hào)幅度的變化而變化來實(shí)現(xiàn)的。而解調(diào)則是將基帶信號(hào)從載波中提取出來以便預(yù)定的接收者（也稱為信宿）處理和理解的過程。1.4.2 調(diào)制的種類調(diào)制的種類很多，分類方法也不一致。按調(diào)制信號(hào)的形式可分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。用模擬信號(hào)調(diào)制稱為模擬調(diào)制；用數(shù)據(jù)或數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。按被調(diào)信號(hào)的種類可分為脈沖調(diào)制、正弦波調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制(如對(duì)非相干光調(diào)制)等。調(diào)制的載波分別是脈沖，正弦波和光波等。正弦波調(diào)制有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本方式，后兩者合稱為角度調(diào)制。此外還有一些變異的調(diào)制，如單邊帶調(diào)幅、殘留邊

12、帶調(diào)幅等。脈沖調(diào)制也可以按類似的方法分類。此外還有復(fù)合調(diào)制和多重調(diào)制等。不同的調(diào)制方式有不同的特點(diǎn)和性能。1.4.3 調(diào)制的作用調(diào)制在通信系統(tǒng)中有十分重要的作用。通過調(diào)制，不僅可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號(hào)的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于傳播的已調(diào)信號(hào)，而且它對(duì)系統(tǒng)的傳輸有效性和傳輸?shù)目煽啃杂兄艽蟮挠绊懀{(diào)制方式往往決定了一個(gè)通信系統(tǒng)的性能。1.4.4 調(diào)制方式在通信中，我們常常采用的調(diào)制方式有以下幾種：1、模擬調(diào)制：用連續(xù)變化的信號(hào)去調(diào)制一個(gè)高頻正弦波，主要有： 1) 幅度調(diào)制（調(diào)幅AM、雙邊帶DSB、單邊帶SSB、殘留邊帶VSB以及獨(dú)立邊帶ISB）； 2) 角度調(diào)制（

13、調(diào)頻FM，調(diào)相PM）兩種。因?yàn)橄辔坏淖兓示褪穷l率，所以調(diào)相波和調(diào)頻波是密切相關(guān)的； 2、數(shù)字調(diào)制：用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波，把數(shù)字基帶信號(hào)變換為數(shù)字帶通信號(hào)（已調(diào)信號(hào)）的過稱成為數(shù)字調(diào)制，主要有：1) 振幅鍵控ASK；2) 頻率鍵控FSK；3) 相位鍵控PSK；3、脈沖調(diào)制：用脈沖序列作為載波，主要有：1) 脈沖幅度調(diào)制（PAM：Pulse Amplitude Modulation）。2) 脈寬調(diào)制（PDM：Pulse Duration Modulation）。3) 脈位調(diào)制（PPM：Pulse Position Modulation）。1.4.5 BPSK的調(diào)制原理二進(jìn)制移相鍵控是用二進(jìn)制數(shù)

14、字信號(hào)0和1去控制載波的兩個(gè)相位0和的方法。在2PSK中，通常用初始相位0和分別表示二進(jìn)制1和0。因此，2PSK信號(hào)的時(shí)域表達(dá)式為：式中，jn表示第n個(gè)符號(hào)的絕對(duì)相位：因此，上式可以改寫為由于兩種碼元的波形相同，極性相反，故BPSK信號(hào)可以表述為一個(gè)雙極性全占空矩形脈沖序列與一個(gè)正弦載波的相乘：式中這里s(t)為雙極性全占空(非歸零)矩形脈沖序列，g(t)是脈寬為Ts的單個(gè)矩形脈沖，而an的統(tǒng)計(jì)特性：圖1.4.5 BPSK信號(hào)的波形示例1.5BPSK的解調(diào)BPSK信號(hào)的解調(diào)方法是相干解調(diào)法。由于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)的相位信息采用相干解調(diào)法來解調(diào)信號(hào)。給

15、出了一種2PSK信號(hào)相干接收設(shè)備的原理框圖。圖中經(jīng)過帶通濾波的信號(hào)在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，再進(jìn)行抽樣判決，判決器是按極性進(jìn)行判決，得到最終的二進(jìn)制信息。具體波形如下圖：圖1.5 BPSK各點(diǎn)時(shí)間波形1.6 高斯噪聲1.6.1 高斯白噪聲高斯白噪聲：如果一個(gè)噪聲，它的幅度分布服從高斯分布，而它的功率譜密度又是均勻分布的，則稱它為高斯白噪聲。熱噪聲和散粒噪聲是高斯白噪聲。所謂高斯白噪聲中的高斯是指概率分布是正態(tài)函數(shù)，而白噪聲是指它的二階矩不相關(guān)，一階矩為常數(shù)，是指先后信號(hào)在時(shí)間上的相關(guān)性。這是考查一個(gè)信號(hào)的兩個(gè)不同方面的問題。二、設(shè)計(jì)思路2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1.1

16、總體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖2.1.1所示：產(chǎn)生數(shù)字基帶信號(hào)BPSK調(diào)制加入高斯白噪聲BPSK解調(diào)計(jì)算誤碼率圖2.1.1 系統(tǒng)方案圖BPSK(Binary Phase Shift Keying)是二進(jìn)制相移鍵控，它是一種相位調(diào)制算法。相位調(diào)制（調(diào)相）是頻率調(diào)制（調(diào)頻）的一種演變，載波的相位被調(diào)整用于把數(shù)字信息的比特編碼到每一詞相位改變（相移）。數(shù)字帶通傳輸中一般利用數(shù)字信號(hào)的離散取值特點(diǎn)通過開關(guān)鍵控載波，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，比如對(duì)載波的振幅、頻率和相位進(jìn)行鍵控分別可以獲得振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）。就總體而言，信道應(yīng)看作一個(gè)線性系統(tǒng)，滿足線性疊加原理。信號(hào)在信道中傳輸，

17、存在衰耗和時(shí)延，信道中總是存在噪聲，信號(hào)在實(shí)際信道中傳輸，將會(huì)產(chǎn)生失真，任何信道都有一定的頻率帶寬，信道不可能傳送功率無限大的信號(hào)。三、設(shè)計(jì)仿真及分析3.1 設(shè)計(jì)仿真3.1.1 仿真框圖在發(fā)送端，通過隨機(jī)函數(shù)隨即產(chǎn)生十比特二進(jìn)制比特序列。然后把這十比特序列在頻率fc=4000HZ的載波上進(jìn)行傳輸，并且采樣頻率fs=8000HZ。經(jīng)過調(diào)制后，調(diào)制信號(hào)就可以在信道上傳輸。但是在實(shí)際的信道中傳輸時(shí)，會(huì)疊加很多噪聲，因此，程序模擬在實(shí)際信道上傳輸，產(chǎn)生噪聲，疊加到已調(diào)信號(hào)上。在接收端，通過相干解調(diào)的方法，把接收到的疊加有噪聲的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，但是解調(diào)后的信號(hào)還不是最先發(fā)送的二進(jìn)制比特流，需要對(duì)解調(diào)得到的

18、信號(hào)進(jìn)行抽樣判決，才能得到發(fā)送的二進(jìn)制比特流，即發(fā)送信號(hào)。軟件的仿真流程圖如圖3.1.1所示。信道產(chǎn)生隨機(jī)基帶信號(hào)調(diào)制解調(diào)抽樣判決碼元再生高斯白噪聲 圖3.1.1基于MATLAB的BPSK調(diào)制解調(diào)仿真框圖3.1.2 仿真結(jié)果及分析基帶信號(hào)、BPSK調(diào)制信號(hào)以及載波信號(hào)幅值:圖3.1.2基帶、載波、調(diào)制信號(hào)幅值圖加入加性高斯白噪聲后的BPSK信號(hào)如下圖所示： 圖3.1.3 加入加性高斯白噪聲后的BPSK信號(hào)由上圖可知信號(hào)在加入高斯白噪聲時(shí)，信號(hào)質(zhì)量明顯變差，會(huì)造成信號(hào)判決時(shí)誤碼率急劇增加，而信道的噪聲功率固定不變，因此在傳輸信號(hào)時(shí)，應(yīng)增加信號(hào)功率，來提高信息的傳輸效率。解調(diào)以后出來的波形如圖3.

19、1.4所示：圖3.1.4 加躁后解調(diào)信號(hào)經(jīng)過低通濾波器信號(hào)波形：圖3.1.5 與恢復(fù)載波相乘后的信號(hào) 蒙特卡洛分析實(shí)際誤碼率及理論誤碼率仿真圖如下圖所示：圖3.1.6 蒙特卡洛分析誤碼率圖碼元為10000個(gè)的時(shí)候，蒙特卡洛仿真統(tǒng)計(jì)圖如圖5.6，從上圖可以看出實(shí)際誤碼率要比理論誤碼率大得多，是由于理論誤碼率考慮到的影響因素僅僅是主要因素，而各種外界干擾及溫度等都沒有考慮。當(dāng)信噪比為6db的時(shí)候仿真結(jié)果和實(shí)際結(jié)果有較大誤差。3.2 結(jié)果總體分析BPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的抗噪聲能力較強(qiáng)。但是，在操作中發(fā)現(xiàn)Matlab仿真系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，需要計(jì)算機(jī)運(yùn)行很長(zhǎng)時(shí)間才能完成仿真運(yùn)算過程。經(jīng)過小組成員的分

20、析，我們認(rèn)為，除了算法導(dǎo)致了系統(tǒng)運(yùn)算量大以外，BPSK系統(tǒng)本身的信號(hào)傳輸效率也不高，這也印證了通信原理教材中提到的BPSK系統(tǒng)的特點(diǎn)，即抗噪聲干擾能力強(qiáng)，但數(shù)據(jù)傳輸效率低下。信道噪聲對(duì)系統(tǒng)性能的主要影響是在接收信號(hào)中引入了比特差錯(cuò)。在二進(jìn)制系統(tǒng)中,比特差錯(cuò)率表現(xiàn)為將符號(hào)1誤認(rèn)為0,或?qū)⒎?hào)0誤認(rèn)為符號(hào)1。很明顯比特差錯(cuò)的頻率越高,接收機(jī)的輸出信號(hào)與原始信息之間的差異就越大。在存在信道噪聲的情況下,可以用平均符號(hào)差錯(cuò)概率來衡量二進(jìn)制信息傳輸?shù)谋普娑?。平均符?hào)差錯(cuò)概率的定義為,接收機(jī)輸出的重構(gòu)符號(hào)與所傳輸?shù)亩M(jìn)制不相同的平均概率。在原始二進(jìn)制波形中的所有比特均具有相同重要性的條件下,平均符號(hào)差錯(cuò)概

21、率又稱為誤比特率(BER)。但是,在重構(gòu)原始消息信號(hào)的模擬波形時(shí),不同的符號(hào)差錯(cuò)可能需要區(qū)別對(duì)待。例如碼字(表示消息信號(hào)的量化抽樣值) 中重要的比特發(fā)生的錯(cuò)誤要比不重要的比特發(fā)生的錯(cuò)誤有害得多。總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，讓我能夠?qū)⒄n本的知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，更全面的了解書本的知識(shí)，此外，課程設(shè)計(jì)僅靠課本知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，通過仿真實(shí)踐補(bǔ)充了大量的課外知識(shí)。同時(shí)對(duì)BPSK調(diào)制解調(diào)的工作原理有了更加深刻的理解，在設(shè)計(jì)之前，通過圖書館、上網(wǎng)瀏覽并收集了很多的相關(guān)材料，但當(dāng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，卻也遇到了很多的問題，讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)的要求在于系統(tǒng)性、可行性、準(zhǔn)確性，很多問題的出現(xiàn)給我們的設(shè)計(jì)帶來了難度，也同時(shí)是一次巨大的

22、挑戰(zhàn)，最終，在老師和同學(xué)的幫助下，克服了種種困難，順利的完成了本次通信系統(tǒng)仿真訓(xùn)練的課程設(shè)計(jì)，在此，首先要感學(xué)校安排此次課程設(shè)計(jì)，讓我有機(jī)會(huì)對(duì)本次課程設(shè)計(jì)能夠深入了解和設(shè)計(jì)，再次感老師細(xì)心地指導(dǎo)，還有同組同學(xué)的相互溝通和幫助，使我完成了本次通信系統(tǒng)仿真課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了許多課本里學(xué)不到的知識(shí)。在課程設(shè)計(jì)過程中查閱了大量的有關(guān)BPSK調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)的書籍，鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本里沒學(xué)過的知識(shí)。通信原理是通信專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，通過該門課程的學(xué)習(xí)，使我們掌握確定信號(hào)調(diào)制解調(diào)原理的特性，信號(hào)的傳輸?shù)奶匦?，確定信號(hào)的發(fā)送與接收的基本方法以及某些典型系統(tǒng)引出的一些重要的基本概

23、念。本設(shè)計(jì)要求采用Matlab實(shí)現(xiàn)對(duì)BPSK通信系統(tǒng)的蒙特卡羅仿真并且繪制相關(guān)的圖形，此題比較難做涉及到的方面很多，對(duì)BPSK及蒙特卡羅仿算法很不了解查閱了很多資料然而涉及的有較少，但查資料當(dāng)中學(xué)到了很多不知道的東西，加深了對(duì)PSK的了解。完成這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲頗多，不但進(jìn)一步掌握了通信原理這一核心課程的知識(shí)及一門專業(yè)仿真軟件的基本操作，而且還提高了自己的設(shè)計(jì)能力及分析問題能力。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合的必要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正做到學(xué)以致用。參考文獻(xiàn)1 志剛等編，現(xiàn)代通信原理M，清華大學(xué)，20082

24、程佩青. 數(shù)字信號(hào)處理教程M.清華大學(xué)3 衛(wèi)國(guó).MATLAB程序設(shè)計(jì)教程M.中國(guó)水利水電4 桑林，郝建軍，丹，數(shù)字通信M.郵電大學(xué)，2002 5 苗云長(zhǎng)等主編，現(xiàn)代通信原理及應(yīng)用M。電子工業(yè)，2005 6 吳偉鈴，龐沁華，通信原理M，郵電大學(xué)，20057 圣勤，MATLAB7.0實(shí)用教程M，機(jī)器工業(yè)，20068 邵玉斌，Matlab/Simulink通信原理建模與仿真實(shí)例分析M，清華大學(xué)，2008 9樊昌信，通信原理(第6版) M.:國(guó)防工業(yè).2001致通過本次計(jì)算機(jī)通信課程設(shè)計(jì)，讓我在除了課本的知識(shí)之外的知識(shí)有了更好的理解，對(duì)8PSK調(diào)制解調(diào)的工作原理有了更好的理解，在設(shè)計(jì)之前，收集了很多的

25、材料，但當(dāng)真正深入設(shè)計(jì)時(shí)，卻也遇到了諸多的問題，讓我體會(huì)到了設(shè)計(jì)的要求在于系統(tǒng)性，可行性，準(zhǔn)確性，諸多問題的出現(xiàn)給我們的設(shè)計(jì)帶來了難度，也同時(shí)是更大的一次挑戰(zhàn)，最終，在老師以及同學(xué)的幫助下，克服了種種困難，順利的完成了本次通信仿真訓(xùn)練的課程設(shè)計(jì)，在此，首先要感學(xué)校安排此次課程設(shè)計(jì)，讓我有機(jī)會(huì)對(duì)本次課程設(shè)計(jì)能夠深入理解和設(shè)計(jì)，再次感老師的細(xì)心指導(dǎo)和改正，還有同組同學(xué)的相互團(tuán)結(jié)和幫助，使我完成了本次計(jì)算機(jī)通信課程設(shè)計(jì)，使我在求學(xué)的道路上有了更多方面知識(shí)的獲得。設(shè)計(jì)過程中查閱了大量的有關(guān)PSK調(diào)制解調(diào)設(shè)計(jì)的書籍，鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂

26、得了理論與實(shí)際相結(jié)合的必要性，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。再次感學(xué)校，感老師，感同學(xué)。附錄clear allclose allclcnum=10; %碼元個(gè)數(shù)tnum=200;%碼元長(zhǎng)度N=num*tnum;%10個(gè)碼元整體長(zhǎng)度a=randint(1,num,2); %產(chǎn)生1行num列的矩陣，矩陣0和1隨機(jī)出現(xiàn)fc=0.25; %載波頻率為0.5t=0:0.05:9.99;%t從0到9.99，間隔為0.05s=;c=;for i=1:num %i從1到10循環(huán)if(a(i)=0

27、) A=zeros(1,tnum); %i=0時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)碼元長(zhǎng)度為tnum（200）的0碼元else A=ones(1,tnum); %i=1時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)碼元長(zhǎng)度為tnum（200）的1碼元 ends=s A; %s為隨機(jī)基帶信號(hào) cs=sin(2*pi*fc*t); c=c cs; %c為載波信號(hào)end%采用模擬調(diào)制方法得到調(diào)制信號(hào)s_NRZ=;for i=1:num %i從1到num（10）循環(huán)if(a(i)=0) A=ones(1,tnum); %i=0時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)碼元長(zhǎng)度為tnum（200）的1碼元elseA=-1*ones(1,tnum); %i非0時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)碼元長(zhǎng)度為tnum（

28、200）的-1碼元 end s_NRZ=s_NRZ,A; %s_NRZ為雙極性非歸零碼ende=s_NRZ.*c; %e為BPSK調(diào)制信號(hào)figure(1); %圖1subplot(3,2,1); %圖1分為3×2部分的第一部分plot(s); %作s（基帶信號(hào)）的波形圖grid on;axis(0 N -2 2); %橫軸長(zhǎng)度為0到N，縱軸圍為-2到+2xlabel('基帶信號(hào)s(t)'); %x軸的注釋ylabel('基帶信號(hào)幅值'); %y軸的注釋subplot(323);plot(c);grid on;axis(0 N -2 2);xlabel

29、('BPSK載波信號(hào)');ylabel('BPSK載波信號(hào)幅值'); %作c（BPSK載波信號(hào)）的波形圖subplot(325);plot(e);grid on;axis(0 N -2 2);xlabel('BPSK調(diào)制信號(hào)');ylabel('BPSK調(diào)制信號(hào)幅值'); %作e（BPSK調(diào)制信號(hào)）的波形圖%信號(hào)的頻譜Fs=200; %采樣頻率n=length(s); %基帶信號(hào)長(zhǎng)度f=0:Fs/n:Fs-Fs/n-Fs/2; %修正頻率f的圍S=fft(s); %基帶信號(hào)s的快速傅里葉變換E=fft(e); %基帶信號(hào)e的快速傅

30、里葉變換C=fft(c); %基帶信號(hào)c的快速傅里葉變換subplot(322);plot(f,abs(fftshift(S); %基帶信號(hào)的頻譜title('基帶信號(hào)頻譜');xlabel('f/hz');ylabel('S(w)'); grid on;subplot(324);plot(f,abs(fftshift(C); %載波信號(hào)的頻譜title('載波信號(hào)頻譜');xlabel('f/hz');ylabel('C(w)'); grid on;subplot(326);plot(f,abs(

31、fftshift(E); %調(diào)制信號(hào)的頻譜title('調(diào)制信號(hào)頻譜');xlabel('f/hz');ylabel('E(w)'); grid on;%加高斯噪聲am=0.7; %輸入信號(hào)經(jīng)信道后振幅由1衰減為0.7SNR=5; %輸入信噪比snr=10(SNR/10);N0=(am*am)/2/snr; %計(jì)算噪聲功率N0_db=10*log10(N0); %將噪聲功率轉(zhuǎn)換為dBWni=wgn(1,N,N0_db); % 產(chǎn)生1行N列的高斯噪聲yi=e+ni; %BSK已調(diào)信號(hào)中加入白噪聲，輸入信噪比為SNRfigure(2);subplot

32、(2,1,1);plot(yi);grid on;xlabel('加入高斯白噪聲的已調(diào)信號(hào)yi(t)');%帶通濾波器b1,a1 = BUTTER(3,2*pi*0.0001,2*pi*0.01); %計(jì)算帶通濾波器的H(z)系數(shù)y=filter(b1,a1,yi); %對(duì)信號(hào)yi進(jìn)行濾波，得到信號(hào)yfigure(2);subplot(2,1,2);plot(y);grid on;xlabel('經(jīng)帶通濾波器后信號(hào)');%與恢復(fù)載波相乘x1=2*c.*y;figure(3);subplot(2,1,1);plot(x1);grid onxlabel('與

33、恢復(fù)載波相乘后的信號(hào)x1(t)');%低通濾波器b2,a2=butter(2,0.005); %計(jì)算H(z)系數(shù) ，頻率為(1/200)x=filter(b2,a2,x1); %對(duì)信號(hào)x1濾波，得到信號(hào)xfigure(3);subplot(2,1,2);plot(x);grid onaxis(0 N -2 2);xlabel('經(jīng)低通濾波器后信號(hào)波形')%抽樣判決x=fun_panjue(x);%調(diào)用函數(shù)，進(jìn)行抽樣判決figure(4);subplot(2,1,1);plot(x);grid on;xlabel('加噪后解調(diào)信號(hào)x(t)');axis(0 N -2 2);%消除延遲x=fun_yanc(x); %調(diào)用函數(shù)，進(jìn)行消除延遲figure(4);subplot(2,1,2);plot(x);grid on;xlabel('加噪