北交大无线通信实验一数字调制解调1

北交大无线通信实验一数字调制解调1

《无线通信基础》课程研究性学习手册数字调制解调实验Ⅰ

姓名：

学号：

同组成员：

指导教师：李瑞涛

时间：2015年5月

目录

一、实验任务： (5)

1、subMOD子程序 (5)

2、subPulseShaping和subMatchFilter子

程序 (6)

3、subDemod子程序 (7)

4、实验结果验证 (7)

二、理论分析： (8)

1、BPSK与QPSK调制 (8)

2、脉冲成型滤波 (10)

三、实验步骤： (10)

1、BPSK调制程序设计 (10)

2、BPSK解调程序设计： (11)

3、QPSK调制程序 (11)

4、QPSK解调程序 (12)

5、脉冲成形滤波器程序设计 (13)

6、匹配滤波器程序设计 (13)

四、结论及分析： (14)

1、BPSK调制解调程序验证 (14)

2、QPSK调制解调程序验证 (16)

3、更改参数对实验结果的影响 (18)

五、遇到的问题及解决方法： (20)

六、扩展问题： (21)

七、心得： (23)

八、参考文献： (23)

一、实验任务：

本实验主程序的前面板是完整的，程序结构和大部分的子程序也都已经提供，需要自己完成的只有subMOD 、subPulseShaping 、subMatchFilter 、subDemod 这四个子程序。需要按照下面的步骤正确的完成这四个子程序，在完成实验后上交完整的程序以及实验报告。

1、subMOD 子程序

这个子程序的作用是实现BPSK 或QPSK 的基带调制，即将输入的信源bit 序列映射到符号域，输出是复数形式的符号。

以BPSK 为例，BPSK 把一个信息位表示成一个符号，即映射出的符号有两种可能的相位。在数学上，每比特调制信号表示为：

()()b m b t f t s φπ+=2cos

(4.1)

式中，m f 是基带调制的频率，b φ是b=0或1

时的相位偏移。如果我们选择的两个相位分别是π/2和3π/2的话，可以将调制信号()t s b 表示为：

()()()

()()⎩⎨⎧=-=+=12sin 2cos 002sin 2cos 0b if t f j t f b if t f j t f t s m m m m b ππππ

(4.2)

对应前面所说的将每一个bit 映射成一个复数符号，可以很容易的看出BPSK 的映射关系为：将信源0映射成0+i ，信源1映射成0-i 。 当调制方式为QPSK 时，原理与BPSK 类似。不同的是QPSK 是将信源的2个bit 映射成一个复数符号，因此有四种可能的表示符号。例如我们选择相位偏移分别为π/4、3π/4、5π/4和7π/4，则对应的复数符号分别为0.707 + 0.707i 、-0.707 + 0.707i 、0.707 – 0.707i 和-0.707- 0.707i 。因此你在subMOD 子程序中需要做的就是把输入的信源bit 数据流映射到符号域上。例如输入bit 数据为11011000，调制方式为QPSK 的话，则输出的符号应该为-0.707-0.707i 、0.707-0.707i 、-0.707+0.707i 和0.707+0.707i 。

2、subPulseShaping 和subMatchFilter 子程序

这两个子程序的功能类似，分别是实现发端的脉冲成型滤波和收端的匹配滤波。信号通过滤波器就相当于信号和滤波器的时域脉冲响应做卷积。以发端为例，你首先需要做的就是根据设

置的滤波器类型、滤波器长度等输入参数生成脉冲成型滤波器系数。然后根据设置的上采样率对输入符号进行上采样。最后将上采样后的信号与生成的滤波器系数做卷积。得到的便是成型滤波后的输出信号。接收端的实现过程与发射端类似，主要区别在于接收信号已经在发端进行了上采样，因此在收端匹配滤波前不再需要上采样操作。

3、subDemod子程序

subDemod子程序实现对接收符号的解映射，即发送端subMOD子程序的逆过程。子程序的输入是同步后的数据符号，输出是解调后的bit数据。如果是BPSK调制，你需要将每个输入的数据符号解映射成一位bit数据；如果是QPSK调制，则需要将每个输入符号解映射成两位bit数据。要注意在发送端进行映射的图谱要与接收端解映射的图谱对应，这样才能够正确的解调出数据。

4、实验结果验证

完成以上几个子程序后，可以通过运行主程序来验证编写的模块是否正确。首先你需要在前

面板上合理的设置各项参数，例如信源为文本并使用QPSK调制，你还可以通过信噪比范围参数来设置所计算信噪比的最大值。之后运行程序，如果程序正确的话你可以观察到星座图、误码率数据、接收端恢复的文本等输出信息。然后你可以改变参数，验证在不同参数下程序是否能够正确运行，并对比运行的结果有何异同。最后按照要求完成实验报告。

二、理论分析：

1、BPSK与QPSK调制

BPSK (Binary Phase Shift Keying)，把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。BPSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调。

正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keyin，QPSK）是一种数字调制方式。它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存