BPSK调制解调系统的simulink建模

目录

一、BPSK调制解调原理

1.1 BPSK调制

1.2 BPSK解调

1.2.1载波同步

1.2.2环路滤波

1.2.3鉴相器

二、BPSK调制解调simulink建模

三、BPSK的仿真

一、BPSK调制解调原理

       BPSK（Binary Phase Shift Keying）是一种相移键控调制技术，它通过将二进制数据转换为相位变化来传输信息。在BPSK中，0比特被映射到0相位，而1比特被映射到180相位。BPSK (Binary Phase Shift Keying)——-二进制相移键控。是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调制和解调涉及以下数学公式：

1.1 BPSK调制

        BPSK调制是将二进制数据通过载波信号的相位变化来进行传输。具体来说，它将输入的二进制数据经过编码后，转换成相位变化的形式，然后通过载波信号进行传输。在接收端，需要对接收到的信号进行解调，恢复出原始的二进制数据。

BPSK (Binary Phase Shift Keying) —— 二进制相移键控。
它的调制过程很简单，我们只使用一种载波：c o s ( ω 0 t ) cos(ω_0t)cos(ω0*t)
当输入的二进制信号是0时，s ( t ) = c o s ( ω 0 t ) s(t) = cos(ω_0t)s(t)=cos(ω 0*t)；

当输入的二进制信号是1时，s ( t ) = c o s ( ω 0 t + Π ) s(t) = cos(ω_0t + Π)s(t)=cos(ω0*t+Π)

而我们知道：c o s ( ω 0 t + Π ) = − c o s ( ω 0 t ) cos(ω_0t + Π) = -cos(ω_0t)cos(ω0*t+Π)=−cos(ω0*t)，那么我们可以得到下面的映射关系：

1.2 BPSK解调

       BPSK解调是通过对接收到的信号进行解调，恢复出原始的二进制数据。需要进行载波同步、环路滤波和鉴相器等操作。

1.2.1载波同步

       由于接收到的信号中包含有载波成分，因此需要进行载波同步操作。载波同步的目的是提取出正确的相位信息，以便后续的解调操作。通常采用锁相环（PLL）来实现载波同步，锁相环能够根据接收到的信号自动跟踪载波的频率和相位信息。

      载波同步：载波同步模块用于在接收信号中提取出正确的相位信息。它通过跟踪发送信号的载波频率和相位来实现同步。在Simulink中，可以使用“锁相环（PLL）”模块来实现载波同步。

1.2.2环路滤波

       提取出正确的相位信息后，需要进行环路滤波操作。环路滤波器的作用是滤除低频噪声和相位抖动，以减小误差。通常采用一阶低通滤波器来实现环路滤波。环路滤波：环路滤波器用于滤除低频噪声和相位抖动。它通过反馈机制来调整相位，以减小误差。在Simulink中，可以使用“一阶低通滤波器”模块来实现环路滤波。

1.2.3鉴相器

      经过环路滤波后的信号，需要进入鉴相器中进行解调操作。鉴相器的作用是检测相位差，并将相位信息映射到二进制数据上。通常采用乘法器和求和器来实现鉴相器的功能。具体来说，将经过环路滤波后的信号与参考信号进行相乘，然后将乘积进行求和，得到解调后的数据。鉴相器：鉴相器用于检测相位差，并将相位信息映射到二进制数据上。在Simulink中，可以使用“乘法器”和“求和器”模块来实现鉴相器功能。

       2PSK信号相干解调各点的波形如图2所示，图2中，假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）。但是，由于在2PSK的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也有可能相反，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的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。  

二、BPSK调制解调simulink建模

1. 创建模型：打开Simulink并创建一个新模型。在模型中添加所需的模块，如输入数据、BPSK调制器、载波同步、环路滤波器、鉴相器和输出数据。
2. 设置模块参数：根据需要设置各个模块的参数。例如，在BPSK调制器中设置输入数据和相位映射关系；在载波同步中设置锁定时间、带宽等参数；在环路滤波器中设置传递函数等参数；在鉴相器中设置输入信号和参考信号等参数。
3. 连接模块：使用连接线将各个模块连接起来，确保数据流方向正确。输入数据应通过BPSK调制器进行调制，然后与载波信号合并后发送。在接收端，通过载波同步、环路滤波器和鉴相器等模块解调出原始数据。
4. 设置仿真参数：设置仿真的时间、步长和超时时间等参数。建议使用较小的步长以获得更精确的结果。
5. 运行仿真：点击仿真按钮开始运行仿真。观察输出数据的变化，以验证模型的正确性和性能。
6. 分析结果：使用Simulink提供的工具和分析模块来分析仿真结果。例如，可以使用“示波器”模块来观察信号波形，使用“误码率计算器”模块来计算误码率等指标。
7. 优化模型：根据分析结果对模型进行优化。例如，调整模块参数或添加其他模块以改进性能。重复运行仿真和分析结果，直到达到满意的性能指标。

三、BPSK的仿真

今天的文章
BPSK调制解调系统的simulink建模分享到此就结束了，感谢您的阅读。