基于simulink的BPSK调制解调系统仿真

目录

一、BPSK调制原理

二、BPSK解调原理

三、基于Simulink的BPSK调制解调系统实现

四、BPSK调制解调系统仿真


        基于Simulink的BPSK调制解调系统是一种用于数字通信的重要技术。

一、BPSK调制原理

       二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)是一种数字调制方法,广泛应用于无线通信、卫星通信等领域。BPSK调制通过改变载波的相位来表示二进制信息,具有抗干扰能力强、传输效率高等优点。本文将对BPSK的调制与解调过程进行详细介绍,包括相干解调与非相干解调。

      BPSK (Binary Phase Shift Keying)-------二进制相移键控。是把模拟信号转换成数据值的转换方式之一,利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

       BPSK(Binary Phase Shift Keying)调制是一种数字调制方法,属于相位调制。它的基本思想是通过改变载波的相位来表示二进制信息。在BPSK调制中,通常用0和1表示二进制信息,其中0表示相位为0度,1表示相位为180度。BPSK调制的数学表达式为:

s0(t)=Acos⁡(2πfct)s_0(t) = A \cos(2 \pi f_c t)s0​(t)=Acos(2πfc​t) 

s1(t)=−Acos⁡(2πfct)s_1(t) = -A \cos(2 \pi f_c t)s1​(t)=−Acos(2πfc​t)。

二、BPSK解调原理

         BPSK解调是通过检测接收信号的相位来判断发送的二进制信息。常用的解调方法有相干解调和非相干解调两种。相干解调需要本地载波与接收信号进行相乘,然后通过低通滤波器得到基带信号。非相干解调不需要本地载波,而是直接对接收信号进行包络检波或平方律检波,然后通过判决器得到二进制信息。非相干解调对同步要求较低,但抗噪声性能较差。

       2PSK信号相干解调各点的波形如图所示。图中,假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致(通常默认为0相位)。但是,由于在2PSK的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相,也有可能相反,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的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。2PSK信号相干解调原理框图如图所示。

       相干解调需要接收端提供与发送端同频同相的载波信号。在接收端,将接收到的信号与本地载波进行混频,然后通过低通滤波器滤除高频分量,得到基带信号。

       非相干解调不需要严格的载波同步,因此在某些应用中更具优势。非相干解调通常采用包络检波或差分检测等方法。以包络检波为例,接收到的信号首先经过包络检波器得到其包络信号,然后通过比较器与预设门限进行比较,从而恢复出发送的二进制信息。非相干解调的数学表达式较为复杂,但可以通过模拟电路或数字信号处理实现。

三、基于Simulink的BPSK调制解调系统实现

         Simulink是MATLAB的一个重要组件,用于进行系统建模和仿真。通过Simulink,可以方便地实现BPSK调制解调系统的建模和仿真。实现步骤包括:

        在Simulink中创建一个新的模型,并添加必要的模块,如信号源、调制器、解调器、信道等。
设置参数:根据实际需求设置各个模块的参数,如载波频率、采样率、信噪比等。运行仿真:启动仿真,观察输出结果,分析系统性能。其中低通滤波器的参数设置如下所示:

四、BPSK调制解调系统仿真

BPSK调制输出:

信号频谱:

眼图:

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