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：s(t)=Acos(2pfct)bk=1-Acos(2pfct)bk=0kT£t(k+1)Tìíïîï经信道传输，接收端输入信号为：dytstnt经相干解调，匹配滤波，定时恢复后输出：xk=A+nkbk=1-A+nkbk=0ìíïîï当1，0独立等概出现时，BPSK系统的最佳判决门限电平*0dU。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:][42cmcmsffPffPAfP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tfAc2cos，则2ASK信号可以写成如下表达式：cos2TnscnstagtnTAft1,0na，其他0Tt01stg。可以看到，上式是数字基带信号()()nsnmtagtnT经过DSB调制后形成的信号。其调制框图如下图所示：nsnnTtgatfAc2costfAnTtgacnsn2cos2ASK信号调制框图2ASK信号的功率谱密度为：][42cmcmsffPffPAfP3.2FSK调制过程将二进制码元“0”对应载波tfA12cos，“1”对应载波tfA22cos，则形成2FSK信号，可以写成如下表达式：12cos2cos2TnsnnsnnnstagtnTAftagtnTAft当0na时，对应的传输信号频率为1f；当1na时，对应的传输信号频率为2f。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：cos22TcnsnstAfthagtnT1,1na，2/21fffc，其他0Tt01stg，其中12ffh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：111222coscosTststtstt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：][41][4122121111ffPffPffPffPfPsssss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2ASK1erfc24r-41e2r2FSK1erfc22r-21e2r2PSK1erfc2r2DPSKerfcr-1e2rQPSK1-[1-1erfc22r]^2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。BPSK调制解调系统误差概率和信噪比（dB)的函数关系曲线图：结果分析：可以看到，图中显示的误码率在信噪比为-10dB到10dB之间的函数关系图，蓝色曲线为实际图像，红色曲线为理论图像，可以看到实际曲线和理论曲线吻合得很好，误码率随信噪比的上升时单调下降的。QPSK调制解调系统调制信号的波形：结果分析，QPSK调制的过程中，信号电平的大小有2/2.从图像中可以看到，QPSK调制信号幅度的浮动范围稍大于BPSK，且均值与BPSK是一样的，浮动中心都在0附近。QPSK调制解调系统中误差概率和信噪比（dB)的函数关系曲线图：结果分析：可以看到，图中显示的误码率在信噪比为-10dB到10dB之间的函数关系图，蓝色曲线为实际图像，红色曲线为理论图像，可以看到相同的信噪比下，QPSK误码率的误差要比BPSK要大，说明BPSK的性能更优