实验四：数字调制仿真 - 图文

实验四：数字调制仿真

一、实验目的：

1、掌握BPSK调制和解调原理；

2、理解数字基带信号和BPSK信号的功率谱密度的关系。 3、理解星座图的作用

二、实验内容：

1、仿真BPSK调制解调的过程；

2、仿真得到矩形脉冲基带信号和升余弦滚降传输特性基带信号的BPSK信号的频谱图； 3、仿真得到不同信噪比下的BPSK和QPSK信号星座图。

三、实验步骤

1、BPSK调制解调——矩形基带信号

（1）随机产生1000个等概分布的二进制信息序列，映射为幅度为正负1的双极性码； （2）由双极性码产生对应的矩形基带脉冲，绘图并保存；

（3）将矩形基带信号与载波相乘，得到BPSK信号，绘图并保存； （4）对BPSK做FFT变换，绘出幅度谱并保存；

（5）将BPSK信号通过通频带为fc-fm~fc+fm的带通滤波器，绘出BPSK波形并保存， 然后作FFT变换，绘出幅度谱并保存，观察波形和频谱发生了什么变换； （6）将通过带通滤波器的BPSK信号与载波相乘并通过低通滤波器，得到解调后的基带信号，绘图并保存，观察与发送基带信号相比发生了什么变化。

2、BPSK调制解调——矩形基带信号

（1）随机产生1000个等概分布的二进制信息序列，映射为幅度为正负1的双极性码； （2）由双极性码产生对应的升余弦滚降传输特性基带脉冲，滚降系数为1，绘图并保存； （3）将矩形基带信号与载波相乘，得到BPSK信号，绘图并保存； （4）对BPSK做FFT变换，绘出幅度谱并保存；

（5）将BPSK信号通过通频带为fc-fm~fc+fm的带通滤波器，绘出BPSK波形并保存， 然后作FFT变换，绘出幅度谱并保存，观察波形和频谱发生了什么变换；

（6）将通过带通滤波器的BPSK信号与载波相乘并通过低通滤波器，得到解调后的基带信号，绘图并保存，观察与发送基带信号相比发生了什么变化。

3.BPSK和QPSK信号星座图

（1）随机产生1000个等概率分布的二进制信息序列，映射为幅度为正负1的双极性码，即BPSK的等效基带信号，用scatterplot函数绘制星座图并保存；

（2）分别在信噪比信30、20、10、3dB时，产生复高斯噪声，叠加在BPSK的等效基带信号上，然后绘制星座图并保存，观察噪声对BPSK星座点的影响； （3）随机产生两组1000个等概率分布的二进制信息序列，分别映射为幅度为正负1的双极性码xi和xq，得到单位功率的QPSK的等效基带信号（xi+j*xq）/sqrt(2)，并用scatterplot函数绘制星座图并保存；

（4）分别在信噪比信30、20、10、3dB时，产生复高斯噪声，叠加在QPSK的等效基带信号上，然后绘制星座图并保存，观察噪声对QPSK星座点的影响。

四、实验思考题：

1.基带信号类型不同时，BPSK信号的频谱有什么不同？ 答：从得到的图形可直观看出，用升余弦滚降传输特性基带信号与用矩形基带信号相比,BPSK的频率能量更集中于主瓣，旁瓣的能量极其小，从图形上看几乎为一条直线。

2.带通滤波器对不同基带信号类型的BPSK信号的解调波形有什么影响？

答：用升余弦滚降传输特性基带信号与用矩形基带信号相比，解调出来的信号质量更好，更接近于原信号。

3.噪声的影响在星座图上如何反映出来？

答：噪声的影响主要通过出现圆点的多少与分布来反映，如果出现的圆点越多，并且分布的空间很广，则噪声越大，反之亦然。

五、心得体会

本次实验开始做的比较顺利，最后检查的时候却发现由双极性码产生对应的矩形传输特性基带脉冲所得到频谱是没有旁瓣的，导致最后没有通过检查，经过深入的检查后发现在作图的时候y坐标所对应的变量描述错误。

经过这次实验我明白做matlab实验要仔细，尤其是对变量的定义，自己一定要非常清晰明白，多写一些注释是非常有效的解决办法，课堂实验比较紧，在今后的matlab学习和运用中切忌添加必要的文字注释。

六、源代码 clc;clearall;closeall; fc=1000;fm=100;fs=8000; info=randint(1,1000);bpsk_d=2*info-1; bpsk_b=rectpulse(bpsk_d,80);%矩形 t=(0:1:length(bpsk_b)-1)/fs;sc=cos(2*pi*fc*t); figure(1) bpsk_s=bpsk_b.*sc; subplot(3,1,1)plot(t,sc)title('载波¨'); xlabel('时间（s）');axis([0,0.1, -2,2]) subplot(3,1,2)plot(t,bpsk_b)title('基波信号'); xlabel('时间（s）');axis([0,0.1,-2,2]) subplot(3,1,3)plot(t,bpsk_s)title('BPSK已调信号'); xlabel('时间（s）');axis([0,0.05,-2,2]) %3.BPSK和QPSK信号星座图 clc; clear all; info=randint(1,1000); bpsk_d=2*info-1; scatterplot(bpsk_d) axis([-2,2,-3,3]) grid on; snr_db=30; snr=10^(snr_db/10); sigma_n=sqrt(1/snr); noise=sigma_n*(randn(1,1000)+j*randn(1,1000)); bpsk_nd=bpsk_d+noise; scatterplot(bpsk_nd) grid on; snr_db=20; snr=10^(snr_db/10); sigma_n=sqrt(1/snr); noise=sigma_n*(randn(1,1000)+j*randn(1,1000)); bpsk_nd=bpsk_d+noise; scatterplot(bpsk_nd) grid on; snr_db=10; snr=10^(snr_db/10); sigma_n=sqrt(1/snr); noise=sigma_n*(randn(1,1000)+j*randn(1,1000)); bpsk_nd=bpsk_d+noise; scatterplot(bpsk_nd) grid on; snr_db=3; snr=10^(snr_db/10); sigma_n=sqrt(1/snr); noise=sigma_n*(randn(1,1000)+j*randn(1,1000)); bpsk_nd=bpsk_d+noise; scatterplot(bpsk_nd) grid on; wc_bpf=[2*pi*(fc-fm)/fs,2*pi*(fc+fm)/fs]; bpf_hn=fir1(256,wc_bpf/pi); bpf_bpsk_s=filter(bpf_hn,1,bpsk_s);fft_n=8192; bpsk_f=fft(bpsk_s,fft_n); bpf_bpsk_f=fft(bpf_bpsk_s,fft_n); fhz=(0:fft_n-1)/fft_n*fs;figure(2) subplot(2,1,1)plot(fhz,abs(bpsk_f)) title('BPSK信号频谱');xlabel('频率（HZ）'); axis([400,1600,0,1000])grid on; subplot(2,1,2)plot(fhz,abs(bpf_bpsk_f)) title('BPSK信号经过带通滤波器'); xlabel('频率（HZ）');axis([400,1600,0,1000])grid on; [bps_hf,w]=freqz(bpf_hn,1,4096); figure(3)plot(w/(2*pi)*fs,10*log10(bps_hf)) title('带通滤波器频率响应');xlabel('频率（HZ）'); axis([400,1600,-60,2])grid on; bpsk_dm=bpf_bpsk_s.*sc; wc_lpf=2*pi*fm/fs*2;lpf_hn=fir1(32,wc_lpf); bpsk_dm_s=filter(lpf_hn,1,bpsk_dm); figure(4)subplot(2,1,1)plot(t,bpf_bpsk_s) title(经过带通滤波器以后的BPSK已调信号'); xlabel('时间（s）');axis([0.04,0.12,-1.5,1.5]) subplot(2,1,2)plot(t,bpsk_dm_s);title('解调后的信号'); xlabel('时间（s）');axis([0.04,0.12,-1,1])grid on; %对于第二问，只需bpsk_b=rectpulse(bpsk_d,80);替换成bpsk_b=rcosflt(bpsk_d,1,80,'fir',1)';其他均不改变，即可

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/isxt.html