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BPSK扩频误码率matlab仿真.docx
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BPSK扩频误码率matlab仿真
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实验报告
实验目的
1. 掌握 BPSK 信号调制、相干解调方法;
2. 掌握扩频、解扩的方法;
3. 掌握 BPSK 扩频信号误码率计算。
实验内容
1. BPSK 信号的调制;
2. BPSK 信号扩频;
3. 不同信噪比环境下 BPSK 扩频信号误码率计算,并与理论误码率曲线对比。
实验原理
BPSK 信号调制原理
1. 系统原理
双极性
码
脉冲成
形
BPF LPF
抽样判
决
抽样时钟
载波
相干载波
高斯白噪声
图 5 BPSK 调制系统原理框图
BPSK 调制系统的原理框图如图 1 所示,其中脉冲成形的作用是抑制旁瓣,
减少邻道干扰,通常选用升余弦滤波器;加性高斯白噪声模拟信道特性,这是一
种简单的模拟;带通滤波器 BPF 可以滤除有效信号频带以外的噪声,提高信噪
比;在实际通信系统中相干载波需要使用锁相环从接收到的已调信号中恢复,这
一过程增加了系统的复杂度,同时恢复的载波可能与调制时的载波存在 180 度的
相位偏差,即 180°相位反转问题,这使得 BPSK 系统在实际中无法使用;低通
滤波器 LPF 用于滤除高频分量,提高信噪比;抽样判决所需的同步时钟需要从
接收到的信号中恢复,即码元同步,判决门限跟码元的统计特性有关,但一般情
况下都为 0。
2. 参数要求
码元速率 1000 波特,载波频率 4KHz,采样频率为 16KHz。
BPSK 信号扩频原理
通信理论和通信技术的研究,是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基
本问题展开的,所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性,是指通信系统传输信息效率的高低。这个问题是讨论怎
样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。在模拟通信系统中,多路复用
技术可提高系统的有效性。显然,信道复用程度越高,系统传输信息的有效性就
越好。在数字通信系统中,由于传输的是数字信号,因此传输的有效性是用传输
速率来衡量的。
通信系统的可靠性,是指通信系统可靠地传输信息。由于信息在传输过程中
受到干扰,收到的信息与发出的信息并不完全相同。可靠性就是用来衡量收到信
息与发出信息的符合程度。因此,可靠性决定于系统抵抗干扰的性能,也就是说,
通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。在模拟通信系统中,传输的可
靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。在数字通信系统中,传输的可靠性是
用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力,首先在军用通信系统中得到了应
用。近年来,扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速,在民用通信系统中
也得到了广泛的应用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。我们知道,频谱是电信号的频域描述。承
载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的,即信息
信号可表示为一个时间的函数
)(tf
。信号的时域表示式
)(tf
可以用傅立叶变换得
到其频域表示式
)( fF
。频域和时域的关系由式(1-1)确定:
�
�
��
�
� tetffF
ftj
d)()(
π2
�
�
��
� fefFtf
ftj
d)()(
π2
(1-1)
函数
)(tf
的傅立叶变换存在的充分条件是
)(tf
满足狄里赫莱(Dirichlet)条件,
或在区间(-∞,+∞)内绝对可积,即
ttf d)(
�
�
��
必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数(与待
传输的信息信号
)(tf
无关)扩展后成为宽频带信号,然后送入信道中传输;在接
收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩,恢复为原来待传输信息信
号的带宽,从而到达传输信息目的的通信系统。也就是说在传输同样信息信号时
所需要的射频带宽,远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。扩展频谱后
射频信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再
是决定射频信号带宽的一个重要因素,射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。
由此可见,扩频通信系统有以下两个特点:
(1) 传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽;
(2) 传输信号的带宽主要由扩频函数决定,此扩频函数通常是伪随机(伪噪
声)编码信号。
以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。
扩频通信系统最大的特点是其具有很强的抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径
干扰的能力。这里我们先定性地说明一下扩频通信系统具有抗干扰能力的理论依
据。
扩频通信的基本理论根据是信息理论中香农(C·E·Shannon)的信道容量公
式
�
�
�
�
�
�
��
N
S
BC 1log
2
(1-2)
式中: C——信道容量,b/s;
B——信道带宽,Hz;
S——信号功率,W;
N——噪声功率,W。
香农公式表明了一个信道无差错地传输信息的能力同存在于信道中的信噪
比以及用于传输信息的信道带宽之间的关系。
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