基于MATLAB的BPSK调制解调仿真(包含中间各个环节的时域波形、功率谱、频谱图、抽样后的星座图和眼图、理论与仿真的误码率曲线)

目录

前言

一、BPSK基本原理

二、BPSK调制解调过程

三、仿真结果

Ⅰ、码元信噪比eb/n0=-10dB时

1、双极性不归零基带信号

2、成型滤波(根升余弦滤波)后

3、调制后

4、加入高斯白噪声后

5、乘载波后

6、低通滤波后

7、匹配滤波后

8、星座图和眼图

Ⅱ、码元信噪比eb/n0=10dB时

1、星座图

2、眼图

Ⅲ、理论与仿真误码率曲线

总结

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前言

      基于MATLAB的BPSK调制解调仿真(包含中间各个环节的时域波形、功率谱、频谱图、抽样后的星座图和眼图、理论与仿真的误码率曲线)。 

         BPSK（Binary Phase Shift Keying）是一种数字调制和解调技术，用于将数字信息转换为模拟信号进行传输或存储。它是一种相位调制技术，其中二进制数据被表示为载波的相位状态。经过多日的学习，深刻理解了对于数字信号而言BPSK调制解调的整个过程，完成了对BPSK调制解调整个过程的仿真，在此记录一下，记录自己努力学习的样子，同时也希望对看到这篇文章的小伙伴有所启发。

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提示：以下是本篇文章正文内容，希望能帮助到各位，转载请附上链接。

一、BPSK基本原理

        BPSK信号的时域表达式为

式中，表示第n个符号的绝对相位，即

因此，BPSK信号的时域表达式也可以写为

二、BPSK调制解调过程

        BPSK调制解调原理框图如下图所示

         实际中，解调端首先应该会有一个带通滤波器，去除噪声以及假的信号。

         成形滤波是为了限制频带宽度；

        匹配滤波是为了消除码间干扰；

        上采样可以压缩频谱宽度。

      成形滤波的作用是保证采样点不失真。如果没有它，那信号在经过带限信道后，眼图张不开，ISI非常严重。成形滤波的位置在基带调制之后。因为经成形滤波后，信号的信息已经有所损失，这也是为避免ISI付出的代价。换句话说，成形滤波的位置在载波调制之前，仅挨着载波调制。

三、仿真结果

        首先说明，实际中码速率、载波频率比我仿真设置高的多，我这里设置低的原因是为了清晰地通过仿真图看出每一个步骤信号时域、频域、功率谱的变化。

        另外，仿真中插0和插1不会影响整个仿真过程，均可以。我验证过，仿真结果图除双极性不归零基带信号不同外，后面都几乎完全一样，我就不另外贴图了。

Ⅰ、码元信噪比eb/n0=-10dB时

        参数设定如下

1、双极性不归零基带信号

        双极性不归零基带信号的时域波形、功率谱、频谱图如下所示。

        从仿真结果中可知，带宽为Rb=1000Hz。

2、成型滤波(根升余弦滤波)后

        可见，成型滤波后功率谱只保留了最大的那个主瓣。

3、调制后

        可见，调制后将零中频的信号频谱搬移到了以载波频率为中心的位置处。

4、加入高斯白噪声后

5、乘载波后

        分析功率谱，可见，乘载波后，信号又被搬到了频率为0的中心位置处。

6、低通滤波后

        注意，低通滤波大概率会将噪声过滤不完全，就像下面三张图一样，我设置的低通滤波器的通带截止频率为1200Hz，阻带起始频率为2000Hz，明显有噪声没过滤掉，带宽接近2000Hz了。再经过匹配滤波后带宽就会收缩到1000Hz以内。

        若将低通滤波器的通带截止频率为1000Hz，阻带起始频率为1100Hz，则结果如下（该结果是我后面加上来的，可能随机产生的码对不上，主要是为了看下效果）：

7、匹配滤波后

8、星座图和眼图

        由于信噪比eb/n0=-10dB，所以星座图在横坐标为0的附近聚集的点很多，眼图也不是张开的样子。

Ⅱ、码元信噪比eb/n0=10dB时

1、星座图

        此时由于信噪比较大，星座图在横坐标为0的附近聚集的点明显变少了。

2、眼图

        此时由于信噪比较大，眼图像眼睛一样也张开了。

Ⅲ、理论与仿真误码率曲线

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总结

        以上就是今天要讲的内容，本文详细介绍了BPSK调制与解调的整个过程，并附上了完整的仿真图。