通信原理实验报告四DPSK和QPSK

实验四 调制解调（BPSK，QPSK，信噪比）

一、实验目的

掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法 二、实验原理

数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带通型信道中传输。数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输的一种信号处理方式，正如模拟通信一样，可以通过对基带信号的频谱搬移来适应信道特性，也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。 1. BPSK调制解调原理

假定：信道为加性高斯白噪声信道，其均值为0、方差为?2，采用矩形成形，发射端BPSK调制信号为：

ì?Acos(2pfct)bk=\s(t)=í?-Acos(2pfct)bk=\?

经信道传输，接收端输入信号为：

yd?t??s?t??n?t?

kT￡t<(k+1)T

经相干解调，匹配滤波，定时恢复后输出：

ì?A+nkxk=í-A+nk??bk=\bk=\

*当1，0独立等概出现时，BPSK系统的最佳判决门限电平Ud?0。故判决规则为在

取样时刻的判决值大于0，判1，小于0，判0。 BPSK信号的功率谱密度为:

A2Ps?f??[Pm?f?fc??Pm?f?fc?]4

2. 2ASK调制过程

如果将二进制码元“0”对应信号0，“1”对应信号Acos2?fct，则2ASK信号可以写成如下表达式：

??sT?t????ang?t?nTs??Acos2?fct?n?

an??0,1?，

?1 0?t?Tsg?t???其他?0 。

可以看到，上式是数字基带信号m(t)??ang(t?nTs)经过DSB调制后形成的信号。

n其调制框图如下图所示：

?ag?t?nT?nsn?ag?t?nT?Acos2?ftnscnAcos2?fct

2ASK信号调制框图

2ASK信号的功率谱密度为：

A2Ps?f??[Pm?f?fc??Pm?f?fc?]4

3. 2FSK调制过程

将二进制码元“0”对应载波Acos2?f1t，“1”对应载波Acos2?f2t，则形成2FSK信号，可以写成如下表达式：

sT?t???ang?t?nTs?Acos?2?f1t??n???ang?t?nTs?Acos?2?f2t??n?nn

当an?0时，对应的传输信号频率为f1；当an?1时，对应的传输信号频率为f2。上式中，?n、?n是两个频率波的初相。2FSK也可以写成另外的形式如下：

???sT?t??Acos?2?fct?2?h?ang?t?nTs??n?????

an???1,?1?，fc??f1?f2?/2，

?1 0?t?Tsg?t???其他?0 ，

其中

h?f2?f1为频偏。

2FSK信号也可以看成是两个不同载波的2ASK信号的叠加：

sT?t??s1?t?cos??1t??1??s2?t?cos??2t??2?

当这两项不相关时（如载波之间频率差足够大），它的功率谱密度为：

11Ps?f??[Ps1?f?f1??Ps1?f?f1?]?[Ps2?f?f1??Ps2?f?f2?]44

4．相干解调过程

数字频带通信系统相干解调基本框图如下图所示。

数字频带通信系统相干解调基本框图

5.抗噪性能分析

二进制数字频带传输系统普通接收机误码率公式如表1所示。其中r为解调器输入端信噪比。

表1二进制数字频带传输系统普通接收机误码率公式 调制方式 相干解调 非相干解调 1-r42ASK ?r?1eerfc??2 ?4?2?? 1-r22FSK ?r?e1erfc??2 ?2?2?? 2PSK 2DPSK QPSK ?? erfc?r? r?r?1erfc??2??2??]^2 1-[1-1erfc2 1-re2

实验内容与结果分析：

1. BPSK与QPSK调制解调系统（必做题）

（1）分别编写BPSK与QPSK调制解调系统的Matlab仿真程序，要求发送滤波器与接收滤波器均为根升余弦滚降滤波器，信道噪声为加性高斯白噪声。

（2）绘制BPSK与QPSK调制下的误码率与信噪比曲线图，并与理论曲线进行对比。 1）实验结果：

BPSK调制解调调制信号的波形：

结果分析：BPSK,由于相位分别为0和pi，所以调制信号电平有1和-1两种，平均值为0，调制信号波形图像显示信号的幅度大概在0附近浮动，与理论预期是相符的。