西南科技大学本科生毕业论文7
其中{An}为双极性的二进制数字序列，An的取值为± 1，Tb为二进制的符号间隔，
gT(t)基带的发送成形滤波器的冲激响应，通常具有升余弦特性；?i是调制载波的频率，?i是调制载波的初始相位。
用 BPSK 调制方式时，因为发送端以某一个相位作为基准，所以在接收端也一定有这样一个固定的基准相位作为参考。假如参考相位发生变化了，那么接收端恢复的信息也会出错，也就是存在“倒π”现象。因此需要在接收端使用载波同步，才能够正确恢复出基带的信号。
BPSK信号的调制原理框图如图2-1所示，典型波形如图2-2所示。
图2-1 BPSK调制原理图
图2-2 发送码元为1 0 0 1 1的BPSK波形
7
西南科技大学本科生毕业论文8
BPSK信号的频谱如图2-3所示，可以计算频谱效率，所谓频谱效率是指信号传输速率与所占带宽之比。在BPSK中，信号码元为Tb，故信号传输速率为fb?1/Tb，以频谱的主瓣宽度为传输带宽，忽略旁瓣的影响，则射频带宽为2/Tb，频谱效率为：
信号传输速率/带宽=1Tb2Tb=0.5b/s（每赫）
即每赫兹带宽传输0.5b/s。注意，这里是以射频带宽计算的，若以基带带宽来计算，那就是每赫兹1b/s。
图2-3 BPSK的频谱
BPSK的调制器非常简单，只要把数字信号与载波相乘即可。不过这里数字信号的“0”要用“-1”来表示（在数字通信中，符号“1”用“+1”来表示，“0”则用“-1”来表示）。由图2-3可见，BPSK波形与信息代码之间的关系是“异变同不变”，即：若本码元与前一码元相异，则本码元内BPSK信号的初相相对于前一码元内BPSK信号末相变化180°；否则不变。 2.3.2 BPSK 信号解调原理
因为BPSK信号的幅度与基带信号无关，故不能用包络检波法而只能用相干解调法解调BPSK信号，在相干解调过程中需要用到与接收的BPSK信号同频同相的相干载波,相干接收机模型如图2-4所示：
8
西南科技大学本科生毕业论文9 图2-4 BPSK相干接收机模型
具体的BPSK信号解调原理框图如图2-5所示。
aeBPSK(t)cd
带通滤波器 相乘器 低通滤波器
cos?ct
图2-5 BPSK解调原理框图
抽样判决 e 输出定时脉冲如图2-5给出了一种BPSK信号相干解调原理框图，图中经过带通滤波的信号在相乘器与本地载波相乘，在相干解调中，如何得到与接收的BPSK信号同频同相的相干载波是关键，然后用低通滤波器去除高频分量，再进行积分采样判决，判决器是按极性进行判决，得到最终的二进制信息。假设相干载波的基准相位于BPSK信号的调制载波的基准相位一致。但是，由于在BPSK信号的载波恢复过程中存在180o的相位迷糊（phase ambiguity），即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出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。这种现象称为BPSK方式的‘倒?’现象。
载波同步器从BPSK信号中提取的相干载波可能与接收信号的载波同相，也可能反相，称此为相干载波的相位模糊现象。如果收到的信号与载波信号同相，则相乘为正值，积分采样后必为一大于0的值，即可判决为“1”。如果收到的信号与参考信号相反，则相乘之后必为负值，积分采样后判决为“0”，因此解调完成。具体波形如图2-6所示。
图2-6 BPSK解调信号示意图
9
西南科技大学本科生毕业论文10
2.4 本章小结
本章首先对相移键控系统作了概述，然后介绍了数字带通传输系统的分类，接着分别详细阐述了BPSK数字调制、解调的理论基础，并对其做了原理性分析，最后确 定了本文要采用的解调是相干解调。
10
西南科技大学本科生毕业论文11
第3章 BPSK调制解调器的MATLAB/Simulink建模
3.1 系统总体结构
全数字BPSK 调制解调系统的模型如图3-1所示, 调制部分包括信息源、星座映射、发送滤波器和调制器, 接收部分包括解调器、接收滤波器和抽样判决器,信道干扰为加性高斯噪声。
判决器 接收滤波器 低通滤波器 解调器 传输信道 噪声 信息源 星座映射 发送滤波器 调制器 图3-1 BPSK信号调制解调系统框图
整个发送与接收过程仿真了实际中的通信过程，单极性二进制信源经过星座映射变换为一串双极性二进制字符，再经过发送滤波器进行脉冲成形，生成原始的数字基带信号，为了发送信息，通过BPSK调制器变成数字带通信号发射，发射信号进入模拟的加性高斯白噪声信道，被接收机所接收，BPSK信号解调采用的是相干解调，用同步恢复出的载波对接收机收到的信号进行相乘，相干解调恢复出信号经过低通滤波器滤除高频分量，然后依次经过接收滤波器和抽样判决器，恢复最原始的二进制序列，自此完成对数字信号的BPSK调制解调全过程。
3.2系统方案设计
3.2.1 信源
数字通信系统中常见的基带信号波形有：单极性波形、双极性波形、单极性归零波形和双极性归零波形。双极性波形可用正负电平的脉冲分别表示二进制码“1”和“0”，
11