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BPSK数字调制解调器仿真
摘要：随着数字信号处理技术的不断发展，数字化软件无线电接收机已经成为趋势，调制/解调技术是数字通信系统中的核心技术。现代计算机科学技术快速发展，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性,有助于更好地研究通信系统性能。
本文介绍了数字化调制解调技术的现状发展及其应用，通信系统仿真软件MATLAB中的一种可视化仿真工具Simulink；然后介绍了BPSK数字调制解调的理论基础，包括数字带通传输分类以及重点分析了BPSK数字调制和解调的原理。
本文在深刻理解通信系统理论的基础上，利用MATLAB强大的仿真功能,在Simulink仿真环境下设计了BPSK调制解调系统仿真模型，给出各路观察波形,并通过对星座图和误码率的分析，证实了解调算法的可行性。
最后，本文对所做的研究工作进行了总结，并且提出了今后的工作和研究方向。
关键词：BPSK；调制解调器；MATLAB；定点数仿真
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The simulation of BPSK digital modem
Abstract：With digital signal processing technology continues to evolve, digital software radio receiver has become a trend,modulation/demodulation technology is the core technology in digital communication system。The rapid development of modern computer science and technology,makes the communications system simulation design and analysis process become relatively intuitive and convenient, which also makes the communication system simulation technology has been faster development. Communication system simulation with wide adaptability and excellent flexibility, helps to better study the communication system performance.
This paper introduces the digital modem technology situation and development and application of communication system simulation software MATLAB in a visual simulation tools Simulink; then introduced digital modulation and demodulation of BPSK theoretical foundation, including digital bandpass transmission segment and analysis of the BPSK digital modulation and demodulation principle.
In this paper, a deep understanding of communication systems theory, based on the powerful simulation using MATLAB function in Simulink environment designed the BPSK modulation demodulation system simulation model, and through the constellation and BER analysis confirmed that the demodulation algorithm.
Finally, this paper made a summary of the research work, and proposed future work and research directions.
Key words:BPSK, Modem, MATLAB, Fixed-point simulation
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目录
第1章 绪论 ............................................................ 1 1.1 研究背景及其意义 ..................................................................................................... 1 1.2数字化调制解调技术的现状发展及其应用 .............................................................. 1 1.3MATLAB/SIMULINK的简介 .................................................................................... 3 1.4本文主要研究内容与结构 .......................................................................................... 4 1.5 本章小结 ..................................................................................................................... 5 第2章BPSK数字调制/解调原理 .......................................... 6 2.1 相移键控系统概述 ..................................................................................................... 6 2.2 数字带通传输分类 ..................................................................................................... 6 2.3BPSK信号调制解调原理 ............................................................................................ 6 2.3.1BPSK信号调制原理 ............................................................................................ 6 2.3.2BPSK 信号解调原理 ........................................................................................... 8 2.4 本章小结 ................................................................................................................... 10 第3章 BPSK调制解调器的MATLAB/SIMULINK实现 ...................... 10 3.1 系统总体方案简介 ...................................................................................................................... 11 3.2 系统方案设计 ................................................................................................................................ 11 3.2.1信源 .................................................................................................................... 11 3.2.2 星座映射 ........................................................................................................... 13 3.2.3发送滤波器 ........................................................................................................ 15 3.2.4BPSK调制 .......................................................................................................... 17 3.2.3 信道 ................................................................................................................... 22 3.2.4BPSK解调 .......................................................................................................... 25 3.2.5低通滤波器 ........................................................................................................ 28 3.2.6接收滤波器 ........................................................................................................ 30 3.2.7抽样判决器 ........................................................................................................ 33 3.4 本章小结 ......................................................................................................................................... 36 第4章BPSK解调方案的定点数仿真 ...................................... 37 4.1定点数仿真原理分析 ................................................................................................................... 37 4.2 BPSK解调方案的定点数仿真 ................................................................................................. 38 4.2.1数据量化的定点数分析 .................................................................................................... 39 4.2.2带宽截取的定点数分析 .................................................................................................... 40 4.2.3 滤波器的定点数分析 ........................................................................................................ 41 4.3.1相干解调定点数仿真 ......................................................................................................... 43 4.4 整体原理框图及输出波形 ....................................................................................... 44 4.5 本章小结 ................................................................................................................... 45 第5章结论与展望 ...................................................... 46 5.1 结论 ................................................................................................................................................... 46
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5.2 展望 ................................................................................................................................................... 46 致谢 .................................................................. 48 参考文献 .............................................................. 49 附录 .................................................................. 51
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第1章 绪论
1.1 研究背景及其意义
通信技术融入计算机和数字信号处理技术以后发生了革命性的变化，它和计算机技术、数字信号处理技术结合是现代通信技术的标志。光纤通信技术、卫星通信技术和移动通信技术成为现代通信技术的三大主要发展方向。
现代通信系统要求通信距离远、通信容量大、传输质量好。作为其关键技术之一的调制解调技术一直是人们研究的一个重要方向。从模拟调制到数字调制,从二进制调制发展到多进制调制，虽然调制方式多种多样,但都是朝着使通信系统更高速、更可靠的方向发展。一个系统的通信质量,很大程度上依赖于所采用的调制方式。因此，调制解调方式的选取，将直接决定着通信系统质量的好坏。
随着数字信号处理技术的不断发展，数字化软件无线电接收机已经成为趋势。在卫星通信、移动通信、微波通信、光纤通信等现代通信系统中，信道中传输的都是数字已调信号，称它们为数字调制系统。数字调制技术是数字通信系统中的核心技术，随着数字调制技术的出现，在有限的带宽内传输高速的数据已经成为可能，并且与过去使用的模拟调制相比，如调幅(AM)和调频(FM)、频移键控(FSK)、开关键控(OOK)、脉宽调制(PWM)、脉位调制(PPM)、脉幅调制(PAM)等技术相比有更高的可靠性和抗干扰性。
数字调制是正交幅度调制(QAM)、正交相移键控(QPSK)、二进制相移键控(BPSK)以及由这些技术派生的调制方法。BPSK是最简单的二进制相移键控调制方法，其它更先进的调制方法大都由BPSK改进和增强，BPSK作为一种多进制的调相技术获得了广泛的应用。
1.2 数字化调制解调技术的现状发展及其应用
调制和解调是现代通信的重要手段。调制就是用基带信号对载波波形的某些参数进行控制，使这些参量随基带信号的变化而变化；解调是调制的逆过程，它是从己调制的信号中恢复出原来调制信号的过程。根据被调制的是模拟还是数字信号，调制技术分为模拟调制和数字调制两类。模拟调制是对载波信号的参量进行连续调制，在接收端对载波信号的参量连续地进行估值；而数字调制都是用载波信号的某些离散状态
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