基于MATLAB的BPSK信號仿真分析

蓋勇剛 李紅

摘 要：文章在深入分析BPSK信號工作機理的基礎上，采用MALTAB為仿真工具，實現了對BPSK信號的仿真。進一步，借助仿真結果驗證了BPSK信號產生和接收機理的正確性，從而為后續BPSK信號的應用奠定了理論基礎。

關鍵詞：MALTAB；BPSK；仿真

中圖分類號：TP391.9 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0060-02

Abstract： Based on the deep analysis of the working mechanism of BPSK signal， this paper realizes the simulation of BPSK signal by using MALTAB as the simulation tool. Furthermore， the correctness of the generation and reception mechanism of BPSK signal is verified by the simulation results， which lays a theoretical foundation for the subsequent application of BPSK signal.

Keywords： MALTAB； BPSK； simulation

引言

近年來，隨著無線通信、導航通信、擴頻通信、電子對抗技術等的飛速發展，BPSK信號的應用越來越廣。進一步，BPSK信號視為典型信號的代表之一，它具有頻帶利用率高、帶寬小、抗干擾性好等諸多優點，因此以BPSK信號為基礎開展的研究工作成為了熱點。鑒于此，開展對BPSK信號機理及特性分析可為后續諸多領域的研究工作提供新方法、新思路[1]。

1 BPSK信號機理

1.1 BPSK信號調制機理

BPSK信號是利用載波的相位變化來傳遞信息，而振幅和頻率保持不變。在BPSK中，通常用初始相位0和？仔分別表示二進制“1”和“0”。其時域表達式可用（1）式來表示。其中，A表示載波的振幅，？棕c表示載波頻率，？漬n表示第n個符號相位，且？漬n只能取0或者？仔。

進一步，式（1）可用（2）式來表示。

設g（t）為脈寬為TS的單個矩形脈沖，an取值為+1或者-1，則BPSK信號可以表述為一個雙極性全占空矩形脈沖序列與一個正弦波的相乘，見（3）式所示。

1.2 BPSK信號解調機理

BPSK信號的解調通常采用相干解調法，BPSK信號解調機理見圖1所示。

設BPSK信號為eBPSK（t）=Acos（？棕ct+？漬n），則相乘器的輸出為：

進一步，設低通濾波器截止頻率為？棕c，則低通濾波器的輸出為1/2Acos？漬n，由于BPSK信號中？漬n可取0或者？仔，所以抽樣判決器的輸入為1/2A或者-1/2A。設抽樣判決器的判定門限為0，則當1/2A>0時，抽樣判決器輸出為1；當-1/2A<0時，抽樣判決器輸出為-1，進而實現了對BPSK信號的解調。

2 BPSK信號仿真分析

在深入分析BPSK信號調制機理、解調機理的基礎上，對BPSK信號進行了仿真實現。仿真過程中，選取信息碼速率5bit/s，載波頻率100Hz，采樣頻率1000Hz，信噪比10dB，仿真時間1s作為仿真參數。

仿真過程中，考慮到載波周期為0.01s，基帶信號周期為0.2s，因此每個信息碼元包含了20個載波周期。BPSK是基帶信號經載波調制后得到的波形，其時域波形如圖2左圖所示；BPSK信號頻譜如圖2右圖所示，由圖可知BPSK信號在頻率為+100Hz和-100Hz處出現峰值，且BPSK信號的帶寬為2倍的基帶信號速率，即10Hz。

進一步，結合BPSK信號相干解調機理，對BPSK信號進行解調，在信噪比為10dB時，解調出的基帶信號時域波形如圖3左圖所示；頻譜如圖3右圖所示。此時，解調出的基帶信號與原基帶信號完全一致，誤碼率等于0。

3 結束語

通過對BPSK信號工作原理分析的基礎上，實現了對BPSK信號的仿真分析，并對仿真結果進行了分析。進一步，仿真了BPSK信號各節點的時域及頻域波形，進而驗證了BPSK信號機理的正確性。

參考文獻：

[1]孫學軍，等.通信原理[M].電子工業出版社，2001.

[2]阮沈勇.MATLAB程序設計[M].電子工業出版社，2004.

[3]Da Xinyu. Experiment and course design of communication principle[M]. Beijing University of Posts and Telecommunications press. In 2009：176-198.

[4]張杰.低壓電力線載波通信調制技術的研究[J].科技創新與應用，2014（14）：24-25.