BPSK调制解调

一、 主要内容

1、简要阐述BPSK 调制解调原理

2、用MATLAB 进行仿真，附上仿真源程序和仿真结果，对结果进行分析。

二、 主要原理

2.1 BPSK 的调制原理

在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK ）信号。通常用已调信号载波的0度和180度分别表示二进制数字基带信号的1和0.二进制移相键控信号的时域表达式为 t w nT t g a t e c s n

n PSK cos )]([)(2-=∑

（式2—1） 其中，n a 与2ASK 和2FSK 时的不同，在2PSK 调制中，n a 应选择双极性，即当发送概率为P ，1a =n ，当发送概率为1-P, 1-=n a 。若g(t)是脉宽为S T 、高度为1的矩形脉冲，则有

当发送概率为P 时，)cos()(2t w t e c PSK = （式2—2） 发送概率为1-P 时，)cos(2t w e c PSK -= （式2—3）

由（式2—2）和（式2—3）可以看出，当发送二进制符号1时，已调信号)(e 2t PSK 取0度相位，当发送二进制符号为0时，)(e 2t PSK 取180度相位，则有

)cos(2n c PSK t w e ?+=，其中发送符号1，00=n ?，发送符号0，0180=n ?。

这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字调制信号的调制方式，称为二进制绝对移向方式。下面为2PSK 信号调制原理框图2.1所示：

图2.1:2PSK 信号的调制原理图（模拟调制方法）

利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理。

图2.2 BPSK 信号时间波形示例

2.2 BPSK 解调原理

2PSK 信号的解调通常都采用相干解调，解调器原理如图2.3所示，在相干解调过程中需要用到和接收的2PSK 信号同频同相的想干载波。

图2.3：BPSK 相干解调

图2.4 BPSK 解调各点时间波形

b a d e

c

在2PSK 相干信号解调过程中，当回复的相干载波产生180度倒相时，解调出的数字基带信号与将发送的数字基带信号正好相反，解调器输出数字基带信号全部错误，这通常称为“倒π”现象。为了解决这一问题，提出二进制差分相位键控2DPSK ，2DPSK 方式是用前后相邻码元的载波相对相位变化来表示数字信息

的，假设前后相邻码元的载波相位差为??，??=0，表示数字信息“0”，当π?=?，

表示数字信息“1”，也可以当π?=?，表示数字信息“0”，??=0，表示数字信息“1”。2DPSK 用下面方法实现：首先对二进制数字基带信号进行差分编码，将绝对吗便是成二进制信息变换成用相对码表示二进制信息，然后再进行绝对调相，从而产生二进制差分相位键控信号。调制原理如图2.3所示：

图2.3:2DPSK 信号调制器原理图

2DPSK 相干解调原理与2PSK 相干解调原理想似，只是在抽样判决后加了码反变换器，使回复的相对码，再通过码反变换器换为绝对码，从而恢复出发送的二进制数字信息，输出的绝对码不会发生任何倒置现象，从而解决载波相位模糊问题。也可采用差分相干解调，解调原理是直接比较前后码元的相位差，从而恢复出发送的二进制数字信息，由于解调的同时完成码反变换作用，故解调器中不需要码反变换器。

三、基于MATLAB 的BPSK 调制解调仿真

3.1 仿真输出各点结果 1）产生随机的二进制比特序列

本程序传送的信号是利用随机函数产生随机的十比特二进制流。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。

输出框图如下

2）随机二进制信号的频谱

3）产生载波信号

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。

因为信息速率2400b/s，载频4800Hz，一个Ts两个载波信号。

4）载波信号频谱

5）2PSK调制信号

6）2PSK调制信号频谱

7）高斯白噪声

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。在完成调制后，将形成的调制信号送到高斯白噪声的加性信道中，相当于在原信号的基础上加入高斯白噪声。

8）高斯白噪声频谱

9）2psk叠加白噪声波形

10）2PSK叠加白噪声频谱

11）滤波器的设计：

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。

载波频率4800b/s，信息速率为2400b/s，因为二进制所以码元速率2400B，带通滤波器设计指标：通带上、下界频率分别为2400Hz,6400Hz,通带最大衰减为0.5dB,阶数为5。实验设计的是数字滤波器，MATLAB信号处理工具提供椭圆滤波器的设计函数有ellipap,ellipord,以及ellip，仿真中利用ellip函数计算椭圆模拟滤波器系统函数向量系数BB1，AB1。

低通滤波器的设计与带通滤波器设计方法类似，设计指标：通带截止频率1200Hz, 通带最大衰减为0.5dB,阶数为5。

MATLAB工具箱中filter是一维数字滤波器，使用方法：

Y=filter(B,A,X),输入X为滤波前序列，Y为滤波后结果序列，B/A提供滤波器系数函数，B为分子，A为分母。

设计好滤波器后，使用filter函数使调制信号通过带通滤波器，使调制信号与载波相乘进行相干解调后的调制信号通过低通滤波器进行滤波。

12）调制信号通过带通滤波器

13）调制信号通过带通滤波器的频谱

14）带通滤波器单位冲激响应

15）带通滤波器频率响应

16）调制信号与载波相乘进行相干解调

17）调制信号与载波相乘后信号频谱

18）低通滤波器单位冲激响应

19）低通滤波器频率响应

20）解调信号通过低通滤波器

21）解调信号通过低通滤波器后信号频谱

22）抽样判决后的信号

23）2PSK相干解调系统性能

Pe=0.5*erfc(sqrt(SNR)),SNR为信噪比。

24）2DPSK差分相干解调系统性能

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，但是在实际的解调调制的过程中，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）。Pe=0.5*exp(-SNR)

25）相干解调与差分相干解调误码率比较

3.2 仿真结果分析

让随机产生的十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，导致调制信道达不到理想的状态，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，把接收到的信号进行相干解调，解调后的波形是有一定失真并且存在一定规律的模拟波形，因此在调制后会把调制信号通过一个低通的滤波器，滤掉传输波形频率以外的波形，即噪声。

调制信号通过低通滤波器后还不是我们所要的二进制波形，是模拟的波形数据，因此必须对改模拟波形进行抽样判决。抽样判决的条件根据调制的时的“0”“π”相位来确定。在本实验仿真情况下，模拟系统成功的恢复了发送的二进制基带信号。但是在实际的通信系统中，往往由于系统所在的环境、仪器的精密度、系统中的各种电磁干扰，导致了调制解调都不能百分之百得都正确，存在一定的误差，这个误差称之为误码率。

在BPSK信号中，相位变化是以未调载波的相位作为参考基准的。由于它利用载波相位的绝对数值表示数字信息，所以又称为绝对相移。在前面已经说过，BPSK相干解调时，由于载波恢复中相位有0、π的模糊性，导致解调过程中出现“反相工作”现象，恢复出的数字信号“1”和“0”倒置，从而使BPSK在实际中难以应用。为了克服这个缺点，人们提出了二进制差分相移键控（2DPSK）方式。

2PSK与2DPSK系统比较：

1、从图看出，差分相干解调误码率比2PSK相干解调误码率大，相同信噪比下，相干解调2PSK系统的误码率小。

2、检测这两种信号时判决器均可工作在最佳门限电平（零电平）。

3、2PSK存在反向工作问题，而2DPSK系统不存在。

四、源程序

Clc;clear

%产生比特信号

t=0:0.01:9.99;

a=randint(1,10);

m=a(ceil(t+0.01));

figure(1)

plot(t,m)

title('产生随机十比特二进制比特序列');

axis([0,10,-2,2]);

%载波信号%

fc=4800;

fs=100000;

ts=0:1/fs:(1000-1)/fs;

carry=cos(2*pi*fc*ts/2.5); %因为信息速率2400b/s，载频

4800Hz，一个Ts两个载波信

号，不除2.5是五个载波figure(2)

plot(t,carry)

title('载波信号')

axis([0,10,-2,2]);

%2psk调制%

e_2psk=cos(2*pi*fc*ts/2.5+pi*m);;

figure(3)

plot(t,e_2psk)

title('2psk调制信号');

axis([0,10,-2,2]);

%产生高斯白噪声

a=0.1;

noise=a*wgn(1,1000,10); %产生1行1000列的高斯白噪声为10dBW figure(4)

plot(t,noise)

title('高斯白噪声');

axis([0,10,-2,2]);

%调制信号叠加高斯白噪声

e2psk=e_2psk+noise;

figure(5)

plot(t,e2psk)

title('2psk叠加白噪声波形')

axis([0,10,-2,2]);

%带通滤波器的设计%

[BB1,AB1]=ellip(5,0.5,60,[2400,6400]*2/100000); %带通滤波器通带上、下界频率分别为2400Hz,6400Hz,通带最大衰减为0.5dB,阶数为5，计算带通滤波器系统函数分子分母多项式系数向量BB1和AB1

e_2psk1=filter(BB1,AB1,e2psk); %带通滤波器滤除

带外噪声

figure(6)

plot(t,e_2psk1)

title('调制信号通过带通滤波器')

%相干解调与载波相乘

e_2psk2=e_2psk1.*carry*2;

figure(7)

plot(t,e_2psk2)

title('调制信号与载波相乘进行相干解调')

axis([0,10,-2,2]);

%设计低通滤波器

[BB2,AB2]=ellip(5,0.5,60,700*2/100000); %通滤波器通带截止频率分别为700Hz,通带最大衰减为0.5dB,阶数为5，计算低通滤波器系统函数分子分母多项式系数向量BB2和AB2

e_2psk3=filter(BB2,AB2,e_2psk2);

figure(8)

plot(t,e_2psk3)

title('解调信号通过低通滤波器')

%抽样判决

for i=0:9

if(e_2psk3((i+1)*100)>0)

e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=zeros(1,100);

else

e_2psk4(i*100+1:(i+1)*100)=ones(1,100);

end

end

figure(9)

plot(t,e_2psk4)

title('抽样判决后的信号')

axis([0,10,-2,2]);

%频谱观察

%随机信号的频谱

T=t(end);

df=1/T;

N=length(m);

f=(-N/2:N/2-1)*df;

sf=fftshift(abs(fft(m)));

figure(10)

plot(f,sf)

xlabel('频率/Hz');

ylabel('振幅');

title('随机二进制信号的频谱')

%载波信号频谱

sfcarry=fftshift(abs(fft(carry))); figure(11)

plot(f,sfcarry)

xlabel('频率/Hz');

ylabel('振幅')

title('载波信号的频谱')

%2psk调制信号频谱

sfe_2psk=fftshift(abs(fft(e_2psk))); figure(12)

plot(f,sfe_2psk)

xlabel('频率/Hz');

BPSK调制及解调实验报告

实验五BPSK调制及解调实验 一、实验目的 1、掌握BPSK调制和解调的基本原理； 2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路； 3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念； 4、熟悉BPSK调制载波包络的变化； 5、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 二、实验器材 1、主控&信号源、9号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、BPSK调制解调（9号模块）实验原理框 PSK调制及解调实验原理框图 2、BPSK调制解调（9号模块）实验框图说明 基带信号的1电平和0电平信号分别与256KHz载波及256KHz反相载波相乘，叠加后得到BPSK调制输出；已调信号送入到13模块载波提取单元得到同步载波；已调信号与相干载波相乘后，经过低通滤波和门限判决后，解调输出原始基带信号。 四、实验步骤 实验项目一 BPSK调制信号观测（9号模块） 概述：BPSK调制实验中，信号是用相位相差180°的载波变换来表征被传递的信息。本项目通过对比观测基带信号波形与调制输出波形来验证BPSK调制原理。 1、关电，按表格所示进行连线。

2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【BPSK/DBPSK数字调制解调】。将9号模块的S1拨为0000，调节信号源模块W3使256 KHz载波信号峰峰值为3V。 3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz。 4、实验操作及波形观测。 （1）以9号模块“NRZ-I”为触发，观测“I”； （2）以9号模块“NRZ-Q”为触发，观测“Q”。 （3）以9号模块“基带信号”为触发，观测“调制输出”。 思考：分析以上观测的波形，分析与ASK有何关系？ 实验项目二 BPSK解调观测（9号模块） 概述：本项目通过对比观测基带信号波形与解调输出波形，观察是否有延时现象，并且验证BPSK解调原理。观测解调中间观测点TP8，深入理解BPSK解调原理。 1、保持实验项目一中的连线。将9号模块的S1拨为“0000”。 2、以9号模块测13号模块的“SIN”，调节13号模块的W1使“SIN”的波形稳定，即恢复出载波。 3、以9号模块的“基带信号”为触发观测“BPSK解调输出”，多次单击13号模块的“复位”按键。观测“BPSK解调输出”的变化。 4、以信号源的CLK为触发，测9号模块LPF-BPSK，观测眼图。 思考：“BPSK解调输出”是否存在相位模糊的情况？为什么会有相位模糊的情况？ 五、实验报告 1、分析实验电路的工作原理，简述其工作过程； 输入的基带信号由转换开关转接后分成两路，一路经过差分编码控制256KHz的载频，另一路经倒相去控制256KHz的载频。???解调采用锁相解调，只要在设计锁相环时，使它锁定在FSK的一个载频上此时对应的环路滤波器输出电压为零，而对另一载频失锁，则对应的环路滤波器输出电压不为零，那末在锁相环路滤波器输出端就可以获得原基带信号的信息。? 2、分析BPSK调制解调原理。 调制原理是：基带信号先经过差分编码得到相对码，再根据相对码进行绝对调相， 即将相对码的1电平和0电平信号分别与256K载波及256K反相载波相乘，叠加后得到DBPSK 调制输出。?

GFSK的调制解调原理

G F S K的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK(GaussfrequencyShiftKeying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency-shiftkeying)。但FSK带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调频。由于通常调制信号都是加在PLL频率合成器的VCO上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK调制特 另一部分则加在PLL的主分频器一端（基于PLL技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO进行分频）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量,不受环路带宽的影响。但是，两点调制增加了GFSK调制指数控制的难度。

抽样定理和PCM调制解调实验报告

《通信原理》实验报告 实验一：抽样定理和PAM调制解调实验 系别：信息科学与工程学院 专业班级：通信工程1003班 学生姓名：陈威 同组学生：杨鑫 成绩： 指导教师：惠龙飞 （实验时间：2012 年 12 月 7 日——2012 年 12 月28日） 华中科技大学武昌分校

1、实验目的 1对电路的组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方法的优缺点。 2.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的原理。 2、实验器材 1、信号源模块 一块 2、①号模块 一块 3、60M 双踪示波器 一台 4、连接线 若干 3、实验原理 3.1基本原理 1、抽样定理 图3-1 抽样与恢复 2、脉冲振幅调制（PAM ） 所谓脉冲振幅调制，即是脉冲载波的幅度随输入信号变化的一种调制方式。如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的，则前面所说的抽样定理，就是脉冲增幅调制的原理。 自然抽样 平顶抽样 ) (t m ) (t T

图3-3 自然抽样及平顶抽样波形 PAM方式有两种：自然抽样和平顶抽样。自然抽样又称为“曲顶”抽样，(t)的脉冲“顶部”是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变已抽样信号m s 化的规律（如图3-3所示）。平顶抽样所得的已抽样信号如图3-3所示，这里每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但其形状都相同。在实际中，平顶抽样的PAM信号常常采用保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。 四、实验步骤 1、将信号源模块、模块一固定到主机箱上面。双踪示波器，设置CH1通道为同步源。 2、观测PAM自然抽样波形。 （1）将信号源上S4设为“1010”，使“CLK1”输出32K时钟。 （2）将模块一上K1选到“自然”。 （3）关闭电源，连接 表3-1 抽样实验接线表 (5)用示波器观测信号源“2K同步正弦波”输出，调节W1改变输出信号幅度，使输出信号峰-峰值在1V左右。在PAMCLK处观察被抽样信号。CH1接PAMCLK（同步源），CH2接“自然抽样输出”（自然抽样PAM信号）。

数字调制系统的性能比较

衡量一个数字通信系统性能优劣的最为主要的指标是有效性和可靠性，下面主要针对二进制频移键控(2FSK)、二进制相移键控(BPSK)、二进制差分相移键控(DBPSK)以及四进制差分相移键控（DQPSK）数字调制系统，分别从误码率、频带利用率、对信道的适应能力以及设备的可实现性大小几个方面讨论。 1. 误码率 通信系统的抗噪声性能是指系统克服加性噪声影响的能力。在数字通信系统中，信道噪声有可能使传输码元产生错误，错误程度通常用误码率来衡量。 在信道高斯白噪声的干扰下，各种二进制数字调制系统的误码率取决于解调器输入信噪比，而误码率表达式的形式则取决于解调方式：相干解调时为互补误 差函数erfc形式（k只取决于调制方式），非相干解调时为指数函数形式。 图1和图2是在下列前提条件下得到： ①二进制数字信号“1”和“0”是独立且等概率出现的； ②信道加性噪声n(t)是零均值高斯白噪声，单边功率谱密度为0n，信道参 恒定； ③通过接受滤波器后的噪声为窄带高斯噪声，其均值为零，方差为2nσ； ④由接收滤波器引起的码间串扰很小，忽略不计； ⑤接收端产生的相干载波的相位差为0。

图1 各种数字调制系统误码率 图2 二进制数字调制系统的误码率曲线 DBPSK ()erfc r 12r e - DQPSK (2sin )2erfc r M π —

图3a MDPSK 信号误码率曲线 图3b MPSK 信号的误码率曲线 (1) 通过图1从横向来看并结合图2得到： 对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率，相干解调方式的抗噪声性能优于非相干解调方式。但是，随着信噪比r 的增大，相干与非相干误码性能的相对差别越不明显，误码率曲线有所靠拢。 (2) 通过图1从纵向来看： ①若采用相干解调，在误码率相同的情况下，2224ASK FSK BPSK r r r ==，转化成分贝表示为22()3()6()ASK FSK BPSK r dB dB r dB dB r dB =+=+，即所需要的信噪比的要求为：BPSK 比2FSK 小3dB ，2FSK 比2ASK 小3dB ；BPSK 和DBPSK 相比，信噪比r 一定时，若 ()e BPSK P 很小，则()()/2e DBPSK e BPSK P P ≈，若()e BPSK P 很大，则有()()/1e DBPSK e BPSK P P ≈，意味着()e DBPSK P 总是大于()e BPSK P ，误码率增加，增加的系数在1~2之间变化，说明DBPSK 系统抗加性白噪音性能比BPSK 的要差；总之，使用相干解调时，在二进制数字调制系统中，BPSK 的抗噪声性能最优。 ②若采用非相干解调，在误码率相同的情况下，信噪比的要求为：DBPSK

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告

一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1

DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 码变换相乘 载波 s(t)e o(t)

BPSK调制解调

一、 主要内容 1、简要阐述BPSK 调制解调原理 2、用MATLAB 进行仿真，附上仿真源程序和仿真结果，对结果进行分析。 二、 主要原理 2.1 BPSK 的调制原理 在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制移相键控（2PSK ）信号。通常用已调信号载波的0度和180度分别表示二进制数字基带信号的1和0.二进制移相键控信号的时域表达式为 t w nT t g a t e c s n n PSK cos )]([)(2-=∑ （式2—1） 其中，n a 与2ASK 和2FSK 时的不同，在2PSK 调制中，n a 应选择双极性，即当发送概率为P ，1a =n ，当发送概率为1-P, 1-=n a 。若g(t)是脉宽为S T 、高度为1的矩形脉冲，则有 当发送概率为P 时，)cos()(2t w t e c PSK = （式2—2） 发送概率为1-P 时，)cos(2t w e c PSK -= （式2—3） 由（式2—2）和（式2—3）可以看出，当发送二进制符号1时，已调信号)(e 2t PSK 取0度相位，当发送二进制符号为0时，)(e 2t PSK 取180度相位，则有 )cos(2n c PSK t w e ?+=，其中发送符号1，00=n ?，发送符号0，0180=n ?。 这种以载波的不同相位直接表示相应二进制数字调制信号的调制方式，称为二进制绝对移向方式。下面为2PSK 信号调制原理框图2.1所示： 图2.1:2PSK 信号的调制原理图（模拟调制方法）

利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理。 图2.2 BPSK 信号时间波形示例 2.2 BPSK 解调原理 2PSK 信号的解调通常都采用相干解调，解调器原理如图2.3所示，在相干解调过程中需要用到和接收的2PSK 信号同频同相的想干载波。 图2.3：BPSK 相干解调 图2.4 BPSK 解调各点时间波形 b a d e c

数字调制系统(数字频带传输系统)

121 第六章 数字调制系统（数字频带传输系统） 6.1 引 言 在实际通信中，有不少信道都不能直接传送基带信号，而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，即所谓调制。 数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传送的信息，在收端对载波信号的离散调制参量进行检测。 数字调制信号也称键控信号。 在二进制时，有 ASK ~ 振幅键控 FSK ~ 移频键控 PSK ~ 移相键控 正弦载波的三种键控波形 见樊书P129，图6－1 6.2 二进制数字调制原理 6.2.1 二进制振幅键控（2ASK ） 一、一般原理及实现方法 2ASK 是用“0”，“1” 码基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波时 断时续地输出。 最早使用的载波电报就是这种情况。 数字序列{}n a ()t s 单极性基带脉冲序列 ()()t t s t e c ω=cos 0 与t c ωcos 相乘，()t s 频谱搬移到c f ±附近，实现2ASK 。 {}n a 信号 2ASK 调制的方框图 转换成 数字调制系统的基本结构图

122 带通滤波器滤出所需已调信号，防止带外辐射，影响邻台。 二、2ASK 信号的功率谱及带宽 ()()()() ∑∞-∞ =-=ω=n s n c nT t g a t s t Cos t s t e 0 ???-=p p a n 110，概率为，概率为随机变量 ()()()()()() ()()()s s T f j s a s T j s a s e fT S T f G e T S T G E t e S t s G t g 002 π-ω-?π=???? ??ω=ωω?ω?ω?或，设 ()()()[]c c S S E ω-ω+ω+ω=ω21 ()()()的功率为： 则在频率轴上互不重叠，，假如t e S S c c 0ω-ωω+ω ()()()[]()()()[] c S c S E c S c S E f f P f f P f P P P P -++=ω-ω+ω+ω= ω4 1 4 1 或 )(f P S 为)(t s 的功率谱， 可见，知道了)(f P S 即可知道)(f P E 。 由前面，二进制随机序列)(t s 的功率谱： 的门函数 12s 2 s t t t

(完整版)BPSKDPSK调制

卫星通信仿真作业BPSK调制/解调系统及性能分析 1、实验原理 1.1 BPSK调制原理 BPSK(binary phase shift keying)二进制移相键控，作为一种数字调制方式，用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。BPSK信号的时域表达式为 e BPSK=[∑a n g(t?nT s) ]cosωc t n 其中的a n为双极性码，取值为±1。这样的话，当发送的码元为+1时，输出波形的初始相位为0；而当发送码元为-1时，输出波形的初始相位为180°。 1.2 BPSK解调原理 BPSK解调有两种方式，一种是相干解调，一种是非相干解调，即差分解调。 1.2.1 相干解调 相干解调的基本原理是将BPSK调制信号直接与载波进行相乘，然后通过低通滤波器进行滤波，最终进行抽样判决即可。 1.2.2 差分解调 差分解调不能直接应用与BPSK，它是对DPSK调制的一种解调方式。而要进行差分解调，首先对输入信源进行DPSK调制。 要进行DPSK调制，首先要对输入码元进行码形变换，然后对变换后的码元进行BPSK 调制即可。 而对输入码元进行码形变换就是将输入的绝对码变换为相对码。它们之间的关系可由公式导出 a?n+1=a?n?a n 其中a n为原信源码元，a?n为差分编码后的变换码元。 差分解调的过程是将DPSK调制后的波形与它做一个码元宽度时间延迟后的波形进行相乘，然后通过低通滤波器进行滤波，最终进行抽样判决。 1.3 BPSK调制解调系统整体框图 1.4 DPSK调制解调系统整体框图 输入码元

2、 实验过程 2.1 BPSK 系统的调制/解调全过程 2.1.1 参数设定 在对BPSK 系统调制解调全过程的仿真时，设定如下参数： 码元长度：10 采样率：100倍码元速率，也就是一个码元采样100个点 信号比：7dB （也就是噪声的增益为0.1） 波形成型滤波器参数：使用升余弦滤波器，滚降系数0.5。 低通滤波器参数： 5阶椭圆滤波器，通带最大衰减为0.5dB ，阻带衰减为60dB ，截止频率为800Hz 。 以下是各个过程的波形： 2.1.2 产生长度为10的随机二进制信源序列 序列的波形与频谱图下面两图所示 2.1.2 通过升余弦滤波器，产生适合在信道中传输的波形，如下图所示 2.1.3 产生一个频率为4800Hz 的载波信号，如下图所示 产生长度为10的随机二进制比特序列 码元序号 码元值 x 10 4 频率/Hz 幅度 码元经过波形成型滤波器

GFSK的调制解调原理

GFSK 的调制和解调原理 高斯频移键控GFSK (Gauss frequency Shift Keying)，是在调制之前通过一个高斯低通滤波器来限制信号的频谱宽度，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在相同的数据传输速率时频道间距可以变得更紧密。它是一种连续相位频移键控调制技术，起源于FSK(Frequency- shift keying)。但FSK 带宽要求在相当大的程度上随着调制符号数的增加而增加。而在工业，科学和医用433MHz 频段的带宽较窄，因此在低数据速率应用中，GFSK 调制采用高斯函数作为脉冲整形滤波器可以减少传输带宽。由于数字信号在调制前进行了Gauss 预调制滤波，因此GFSK 调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用（高斯预调制滤波器能进一步减小调制频谱，它可以降低频率转换速度，否则快速的频率转换将导致向相邻信道辐射能量）。 GFSK 调制 1、直接调制：将数字信号经过高斯低通滤波后，直接对射频载波进行模拟调 频。由于通常调制信号都是加在PLL 频率合成器的VCO 上（图一），其固有的环路高通特性将导致调制信号的低频分量受到损失，调制频偏（或相偏）较小。因此,为了保证调制器具有优良的低频调制特性，得到较为理想的GFSK 调制特性，提出了一种称为两点调制的直接调频技术。 uc 图一 两点调制：调制信号被分成2部分，一部分按常规的调频法加在PLL 的VCO 端,另一部分则加在PLL 的主分频器一端（基于PLL 技术的频率合成器将增加两个分频器：一个用于降低基准频率，另一个则用于对VCO 进行分频 ）。由于主分频器不在控制反馈环内，它能够被信号的低频分量所调制。这样,所产生的复合GFSK 信号具有可以扩展到直流的频谱特性，且调制灵敏度基本上为一常量, 鉴频器 PD 环路低通滤波器LF 压控振荡器VCO 载波信号 调制信号ui 调频信号uo 主分频器

bpsk调制和解调

基T MATLAB仿真的BPSK的调制与解调 一、实验要求 根据逊II耍求，金阅相关资料.学握数字带通的RPSK调制斛调的相关知识。学习MATLAB软件，芈握MATI.AR并种函数的使用。在此基础上,完成以下实验唉求； 1）设计系统整体世图及数学模型。 2）运用MATLAB进行编乩实现BPSK的调制解训过程的仿真。H?中包括信源、BPSK f,号的产生，仁道噪声的加入，BPSK信号的载波提収和相十斛 调。 3）系统性能的分析包括信号带宽.波形对比以及误码率的计算。 二、实验原理 数7?信号的传输方式分为凰带代输和帶通传输，右实际应用屮.大多数信道II?有帶通特性而不能直接代输基帶伫号。为了便数字苗号右鹉通常；适中传输，必须使用数字基带信号対载波进行训制，以使信号与信适的特性相匹配。这种用数字垄带信号控制载波.把数字垄带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法： 1）模拟相乘法.利用模拟调制的方注丈实观数罕式调制.即把把数宇从带fn号珥做模拟信号的持殊情况处理. 2）键控注'利用数了倍号的离做収fi*術心通过开关健控我波，从向实观数字调制。这种方法通常称为犍控法，比如本实验对戟波的相似进行键控, 便町 获得郴移键控（PSK）耳本的调制方式。 1. BPSK的调制原理： 二进制移相说控址用二进制数宁信号0和1厶控制载波的两个相位0和n的方法。在2PSK中，迪常用初始郴位0和Ji分别表小二进制1和0。因此，2PSK ?信号的时域衣达式为： ◎PSK("= Acos(0/ + 0」(1)

式中.5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 信号可以衣述为一个双极性 全占空矩形脉冲序列与一个正弦戏波的相乘; e 2nK (z) = S (F )CO 5?F (4) 刃)=工％"-心) (5) 这里s(t)为双极性全占空(非归零)知形脉冲序列.g(t)^脉宽为1\的单个 矩形脉冲，而心的统计特性］ Z.BPSK 的解调原埋： 2PSK 信号的解调方法星柑T 解脚法。由丁 PSK 倍号本身淤是利用相位传递 信息的.所以在按收編必须利用信号的柑位信息采用柑干解谓法来解谓信号。 给出了-?种2PSK ffi VtllT 搖收设备的原砰柄图.用屮经过带通滤波的信号 =0.发送V 时 j 口发 送T 时 A cos 少匚 (0= -Acos^ (3) J L 概率为P 4-1,概率为1-P (6) 图1 BPSK €号的波形示例

FM调制解调原理

频率调制信号的表示式为：()cos[()]t m c S t A t kfm d ωττ-∞ =+ ? 其中，kf 为 调频灵敏度，m(t)为调制信号。从公式出发即可完成频率调制的程序。 调频信号的解调方法通常是采用鉴频法。方框图如图所示 其中鉴频器包括微分电路和包络检波。 在模拟信号的调频程序中，先对输入参量的个数做出判断，少于则运行默认的。然后对信号进行调制，这里采样的调制信号是最简单的正弦信号，当然也可以为其他信号。调制过程中，积分是根据积分的定义编写的一段程序。在对已调信号进行解调前加入了噪声。解调过程中的微分同样的根据定义编写的，当然也可以采用MATLAB 里自带的函数diff 。在经过包络检波后对幅值做出了一定的修正。 下图是调频信号的时域频域波形。经过调频之后的信号频谱不仅发生了频谱搬移还增加了频率分量。

下图绿色的是小信噪比条件下的解调波形，可以发现信噪比对解调的影响。 而在语音信号的调频中，积分采用cumsum来完成，微分采用diff。因为经过调试发现，采用根据定义编写的程序由于循环运行需

要很多时间。另外，在经过微分器后，包络检波和低通这段和幅度调制的非相干解调一样，所以也可以在经过微分后调用AM包络检波的程序。对于调频信号来说，都会存在门限效应，使之在小信噪比情况下无法恢复出原来的调制信号。所以语音信号的调制解调是在很大信噪比情况下。

下面是语音信号调制解调的时域频域图。观看频谱可以看到调制信号的频谱相对于输入信号，发生了频谱搬移，还有在fc处多了一个冲激。 另外还有一个需要注意的问题，读入语音信号时所输入的路径必须和存放语音信号的路径相同。否则无法打开。 参考文献： [1]樊昌信，曹丽娜。通信原理。国防工业出版社。 [2] Santosh, the LNM IIT Jaipur (India).陈丽丹。FM调制解调系统设计与仿真

通信原理2DPSK调制与解调实验报告

通信原理课程设计报告 一. 2DPSK基本原理 1.2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，

Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。 定义?Φ为本码元初相与前一码元初相之差，假设： ?Φ=0→数字信息“0”； ?Φ=π→数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0 π π 0 π π 0 π 0 0 π 或：π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 2. 2DPSK信号的调制原理 一般来说，2DPSK信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。

图1.2.1 模拟调制法 2DPSK信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0”时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi。 图1.2.2 键控法调制原理图 3. 2DPSK信号的解调原理 2DPSK信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 (1) 2DPSK信号解调的极性比较法 它的原理是2DPSK信号先经过带通滤波器，去除调制信号频带以外的在信道中混入的噪声，再与本地载波相乘，去掉调制信号中的载波成分，再经过低通滤波器去除高频成分，得到包含基带信号的低频信号，将其送入抽样判决器中进行抽样判决的到基带信号的差分码，再经过逆差分器，就得到了基带信号。它的原理框图如图1.3.1所示。 码变换相乘 载波 s(t)e o(t) 相乘器低通滤波器抽样判决器2DPSK 带通滤波器 延迟T

BPSK原理

公式包含0和π两个相位。 其中代表0，代表1。 由于表示信号的两种码元的波形相同，极性相反，故BPSK信号一般可以表述为一个双 极性全占空（100% duty ratio）矩形脉冲序列于一个正弦载波的相乘，即 其中， 这里,g(t)脉冲宽度为T s的单个矩形脉冲，而a n得统计特性为： 即发送二进制符号位‘0’时（a n取+1），e BPSK (t)取0相位；发送二进制符号为‘1’时 （a n取-1），e BPSK (t)取π相位。这种以载波的不同相位直接去表示响应的二进制数字信号的调制方式，称为二进制绝对相移调制（BPSK）

调制原理框图如图1.1所示： 1.1调制原理框图（采用2KHz信号cos(2*2000*t)作为载波） 典型波形图: 图1.2 发送码元为1 0 0 1 1的BPSK波形 解调原理分析： BPSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是用相位传递信息的，所以在接受端必须利用信号的相位信息，故采用相干解调法来解调信号。BPSK解调原理框图如1.2所示：

1.3 BPSK解调原理框图（采用2KHz信号cos(2*2000*t)作为载波） 给出了一种BPSK信号想干接受设备原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器与本地载波相乘，在相干解调中，如何得到与接收的BPSK信号同频同相的相干载波是关键，然后用低通滤波器去除高频分量，再进行抽样判决，判决器是按极性进行判决，得到最终的二进制信息。图中，假设相干载波的基准相位于BPSK信号的调制载波的基准相位一致。但是，由于在BPSK信号的载波恢复过程中存在180o的相位迷糊（phase ambiguity），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π’现象。 具体波形如图1.4所示: 图1.4 解调信号示意图

数字调制系统-2ASK

成绩 西安邮电大学 《通信原理》软件仿真实验报告 实验名称：数字频带系统--2ASK系统 院系：通信与信息工程学院 专业班级： 学生姓名： 学号： （班内序号） 指导教师：张明远 报告日期：2013年10月13日

●实验目的： 1、掌握2ASK信号的波形和产生方法； 2、掌握2ASK信号的频谱特点； 3、掌握2ASK信号的解调方法； 4*、掌握2ASK系统的抗噪声性能。 ●知识要点： 1、2ASK信号的波形和产生方法； 2、2ASK信号的频谱； 3、2ASK信号的解调方法； 4*、2ASK系统的抗噪声性能。 ●仿真设计电路及系统参数设置： 采用模拟相乘法和键控法产生2ASK信号，经调制后用相干解调法和包络解波法进行解调系统框图： 时间参数：No. of Samples =8192；Sample Rate =10000Hz 单极性不归零码Rate = 200Hz，Amp =0.5V，Offset = 0.5V 载波Amp = 1V，Frep = 1000Hz； 图14为带通滤波器，Low Fc = 8000Hz，Hi Fc = 1200Hz 图18为全波整流器 图4和19为低通滤波器，截止频率为200Hz 图5和20为采样器，采样频率为200Hz 图8和21为保持器 图7和22为比较器，比较条件为a>=b,True Output=1v，False Output=-1v ●仿真波形及实验分析： 1.调制信号 原始信号，模拟相乘法得2ASK，键控法得2ASK瀑布图

原始信号频谱 模拟相乘法得2ASK 键控法的2ASK信号 分析：原始信号经模拟相乘法和键控法所得的2ASK信号波形相同，频谱也相同。所以两种方法均可获得2ASK信号

PSK调制解调实验报告范文

PSK调制解调实验报告范文 一、实验目的 1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法； 2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试； 3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。 二、实验仪器 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B 5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根 三、实验原理 相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控

（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。 （一）PSK 调制电路工作原理 二相相位键控的载波为1.024MHz，数字基带信号有32Kb/s 伪随机码、及其相对码、32KHz 方波、外加数字信号等。相位键控调制解调电原理框图，如图6-1 所示。 1．载波倒相器 模拟信号的倒相通常采用运放来实现。来自1.024MHz 载波信号输入到运放的反相输入端，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。为了使0 相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器37W01 和37W02 调节。 2．模拟开关相乘器 对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。0 相载波与π相载波分别加到模拟开关A：CD4066 的输入端（1 脚）、模拟开关B：CD4066 的输入端（11 脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关A 的输入控制端（13 脚），它反极性加到模拟开关B 的输入控制端（12 脚）。用来控制两个同频反相载波的通断。当信码为“1”码时，模拟开关 A 的输入控制端为高电平，模拟开关A 导通，输出0 相载波，而模拟开关 B 的输入控制端为低电平，模拟开关B 截止。反之，当信码为“0”码时，模拟开关A 的输入控制端为低电平，模拟开关A 截止。而模拟开关B 的输入控制端却为高电平，模拟开关B 导通。输

bpsk调制原理

bpsk调制原理 bpsk调制原理 与模拟通信系统相比，数字调制和解调同样是通过某种方式，将基带信号的频谱由一个频率位置搬移到另一个频率位置 上去。不同的是，数字调制的基带信号不是模拟信号而是数字信号。 在大多数情况下，数字调制是利用数字信号的离散值去键控载波。对载波的幅度、频率或相位进行键控，便可获得ASK、FSK、PSK等。这三种数字调制方式在抗干扰噪声能力和信号频谱利用率等方面，以相干PSK的性能最好，目前已在中、高速传输数据时得到广泛应用。 2PSK系统的调制部分框图如下图所示 2PSK/BPSK调制部分框图 1、M序列发生器 实际的数字基带信号是随机的，为了实验和测试 方便，一般都是用M序列发生器产生一个伪随机序列来充当数字基带信号源。按照本原多项式f(x)=X5+X3+1组成的五 级线性移位寄存器，就可得到31位码长的M序列。 码元定时与载波的关系可以是同步的，以便清晰

观察码元变化时对应调制载波的相应变化；也可以是异步的，因为实际的系统都是异步的，码元速率约为1Mbt/s。 2、相对移相和绝对移相 移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。以二进制调相为例，取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”时，调制后载波与未调载波反相；“1”和“0”时调制后载波相位差1800。绝对移相的波形如下图所示。 绝对移相的波形示意图 在同步解调的PSK系统中，由于收端载波恢复存在相位含 糊的问题，即恢复的载波可能与未调载波同相，也可能反相，以至使解调后的信码出现“0”、“1”倒置，发送为“1”码，解调 后得到“0”码；发送为“0”码，解调后得到“1”码。这是我们所 不希望的，为了克服这种现象，人们提出了相对移相方式。 相对移相的调制规律是：每一个码元的载波相位不是以固定的未调载波相位作基准的，而是以相邻的前一个码元的载波相位来确定其相位的取值。例如，当某一码元取“1”时，它的载波相位与前一码元的载波同相；码元取“0”时，它的载波相位与前一码元的载波反相。相对移相的波形如下图所示。

实验九 QPSK调制与解调实验报告

实验九QPSK/OQPSK 调制与解调实验 一、实验目的 1、了解用CPLD 进行电路设计的基本方法。 2、掌握QPSK 调制与解调的原理。 3、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法，了解星座图的作用及工程上的作用。 二、实验内容 1、观察QPSK 调制的各种波形。 2、观察QPSK 解调的各种波形。 三、实验器材 1、信号源模块 一块 2、⑤号模块 一块 3、20M 双踪示波器 一台 4、 连接线 若干 四、实验原理 （一）QPSK 调制解调原理 1、QPSK 调制 QPSK 信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。 用调相法产生QPSK 信号的组成方框图如图12-1（a ）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a 和b ，每一对ab 称为一个双比特码元。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图12-1（b ）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图12-1（b ）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表12-1所示。 （a ） a(0)b(0) b(1) a(1) （b ） 图12-1 QPSK 调制 /并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列110010*********和

111101*********。双极性的a 和b 脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK 调制信号。 2、QPSK 解调 图12-2 QPSK 相干解调器 由于四相绝对移相信号可以看作是两个正交2PSK 信号的合成，故它可以采用与2PSK 信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK 信号相干解调器构成，其组成方框图如图12-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。 （二）OQPSK 调制解调原理 OQPSK 又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK 的改进型，为了克服QPSK 中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK 中并行的I ，Q 两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK 为偏移QPSK 或OQPSK 。通过I ，Q 路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。 下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I 路，Q 路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。 若给定基带信号序列为1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1 对应的QPSK 与OQPSK 发送波形如图12-3所示。 1-1-11111-1-111-1111-11-111-11-1-111-11-1 基基基基I 基基Q P S K ,O Q P S K Q 基基 Q P S K Q 基基O Q P S K -1 图12-3 QPSK,OQPSK 发送信号波形 图12-3中，I 信道为U （t ）的奇数数据单元，Q 信道为U （t ）的偶数数据单元，而OQPSK 的Q 信道与其I 信道错开（延时）半个码元。 QPSK ，OQPSK 载波相位变化公式为 {}()33arctan ,,,()44 44j i j i Q t I t ππ?ππ? ????? =--???? ?????? ?@ QPSK 数据码元对应的相位变化如图12-4所示，OQPSK 数据码元对应相位变化如图 12-5所示

BPSK调制解调及误码率的计算

%随机产生码元 clc clear all num=10;%码元个数 ek=round(rand(1,num,1)); %产生载波 t=0:2*pi/999:2*pi;%周期 num1=1000;%个数 len=length(t); c=-sin(t); %调制 ektemp=[]; ctemp=[]; for n=1:num if ek(n)==0 ctemp=[ctemp,-c]; a=zeros(1,len); ektemp=[ektemp,a]; elseif ek(n)==1 ctemp=[ctemp,c]; a=ones(1,len); ektemp=[ektemp,a]; end end subplot(2,1,1); %分别画出原信号、已调信号示意plot(ektemp,'LineWidth',1.5); title('原码元'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5]); subplot(2,1,2); plot(ctemp,'LineWidth',1.5); title('已调信号'); grid on; axis([0, num1*num, -2.5, 2.5]); %相干解调 %本地载波 loca=[]; for n=1:num loca=[loca,c];%此处c的正负决定解调后是否倒pi end locb=loca; %相乘 locc=2*ctemp.*locb; %低通滤波器

[b,a] = BUTTER(3,2*pi*0.0003,'low'); %信号频率为0.001 locd=filter(b,a,locc);%低通滤波后的信号 figure; subplot(2,1,1); %相乘后的波形 plot(locc,'LineWidth',1.5); title('相乘后的信号'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5 ]); dd=locd+randn(1,10000); %低通滤波后的信号波形图 subplot(2,1,2); plot(dd,'LineWidth',1.5); title('低通滤波后的信号'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5 ]); %抽样判决 for i=1:num1*num if(locd(i)>0) %判决，得到解调结果 locd(i)=1; else locd(i)=-1; end end figure; subplot(2,1,1); %分别画出原信号、解调后信号示意 plot(ektemp,'LineWidth',1.5); title('原码元') grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5]); subplot(2,1,2); plot(locd,'LineWidth',1.5); title('解调后的信号'); grid on; axis([0 num1*num -2.5 2.5 ]); p=symerr(ektemp,locd)/10 %误码率 %误码率曲线 figure(4) r=0:2:10; rr=10.^(r/10); pe1=1/2*exp(-rr);%相干解调的误码率曲线 hold on plot(r,pe1,'r');grid on; pe2=(1-1/2*erfc(sqrt(rr))).*erfc(sqrt(rr));%差分相干解调的误码率曲线