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1、1数字通信数字通信 (第三讲第三讲)BPSK通信系统通信系统2011-9 Yuping Zhao(Professor)赵玉萍赵玉萍Department of ElectronicsPeking UniversityBeijing 100871,China最简单的BPSK通信系统框图2BPSK调制低通滤波载波调制AWGN通道载波解调低通滤波0,1数据0,1数据BPSK解调最简单的BPSK基带通信系统3BPSK调制低通滤波AWGN通道低通滤波0,1数据0,1数据BPSK解调4 4例：待传序列为：例：待传序列为：an=001000。数字数字信号信号011-11比特比特/符号符号Tt。BPSK信号描述
2、第一步：映射第二步：成型滤波snn=0n=1n=2n=3n=4n=5成型滤波 成型滤波的作用 将时域脉冲信号用有限带宽的sinc(x)进行传输 成型滤波过程由成型滤波器完成 成型滤波器为低通滤波器56滤波器响应函数滤波器响应函数 g(t)t(t)x(t)x(t)=(t)*g(t)对于模拟信号7 7发送端低频时域信号的形成 设发射数据取值为+1或-1，第m个数据用Am，表示，发端滤波器时域响应函数为g(t)，则发射信号可以表示为 mms tAtmTg tmTt 8 8低通滤波低通滤波离散的数据序列通过连续离散的数据序列通过连续时间函数的低通滤波器，时间函数的低通滤波器，输出为连续的时间波形输出为
3、连续的时间波形 Linear filter g(t)Am(t)s(t)Linear filter g(n)Am(n)s(n)在实际通信系统中，连续信号采用离散时域信号的插值来表示离散的数据序列通过离散离散的数据序列通过离散时间函数的低通滤波器，时间函数的低通滤波器，输出为离散的时间序列输出为离散的时间序列 9 9成型滤波器：将输入脉冲信号变为Sinc函数输出sinc函数：sin(/T)()/Ttg ttt-10-50510-0.4-0.200.20.40.60.811.2tg(t)=sin(pi*t/T)/(pi*t/T)1010成型滤波器：将输入脉冲信号变为Sinc函数输出sinc函数：n-
4、50-40-30-20-1001020304050-0.4-0.200.20.40.60.81sinc函 数样 点信号幅度实际系统操作-生成脉冲序列111020304050607080-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81将+1,-1序列中每个数据后面插入N个0仿真原理121020304050607080-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.810102030405060708090100-0.4-0.200.20.40.60.81卷积020406080100120140160180-1.5-1-0.500.511.52实际系统中的滤波器13DD
5、DDDDXXXXXXX+C1CNC3C0C4C5C2输入输出D为一个延时单位系数C0-CN为滤波器系数值滤波前后时域信号对比141020304050607080-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81滤波前滤波后15发端滤波后信号谱f2fH滤波前后频谱比较发端滤波前信号谱发端滤波宽度发射端使用低通滤波器限制发送信号带宽加入高斯噪声16BPSK调制低通滤波AWGN信号低通滤波0,1数据0,1数据BPSK解调/判决+高斯噪声信号17 222exp21nnrrp高斯噪声的表达式：接收信号的pdf函数18当发射+1与-1的接收信号pdf函数发射与接收时域信号比较19发射的基带信
6、号-发端低通滤波器输出接收的基带信号收端低通滤波器输入20发射信号谱噪声谱f2fH信号与噪声频谱比较发射信号谱与噪声谱之和为接收信号谱最简单的BPSK基带通信系统21BPSK调制低通滤波AWGN通道低通滤波0,1数据0,1数据BPSK解调/判决接收端使用低通滤波器滤除接收信号中的噪声22有用信号谱残余噪声谱f2fH信号与噪声频谱比较低通滤波器将滤除带外噪声收端滤波器与发端滤波器响应函数匹配经过低通滤波器的接收信号23蓝色：发端传输的信号红色：接收端滤波后的信号噪声较大噪声较小低通滤波器的讨论滤波器可以滤除带外噪声1.带内噪声依旧存在最简单的BPSK基带通信系统24BPSK调制低通滤波AWGN通
7、道低通滤波0,1数据0,1数据BPSK解调/判决接收信号星座图 发射与接收信号的星座图25发射端信号接收端信号最简单的BPSK基带通信系统26BPSK调制低通滤波AWGN通道低通滤波发端0,1数据收端0,1数据BPSK解调/判决比较误码率BER接收信号的pdf函数27当发射+1与-1的概率相同时的接收信号pdf函数为：误码区间正确判决区间2802011exp1NrNsrp02021exp1NrNsrp发送正信号时，接收信号为发送负信号时，接收信号为此时判决门限为0BPSK信号的误码率29判决准则：判决准则：发送“+1”信号(记为s1)，接收为负信号 接收信号错误发送“-1”信号(记为s2)，接
8、收为正信号 接收信号错误否则判决为接收正确00200111exp1drNrNdrsrpseP发射“+1”情况下，接收为负信号的概率30n错误的发生也可以理解为噪声n的绝对值大于信号绝对值，即1nP1310122211221exp22bbNPP e sP e sxdx错误概率为发送s1,s2信号时的加权平均由于 0,2exp212xdttxQx所以02NQPbb或者2bbPQ理论与仿真的BER曲线32仿真大作业 按照下图产生通信系统，要求如下 0,1数据要随机产生 调制方式为BPSK，0对应于+1，1对应于-1 插值倍数为8 使用sinc(x)函数低通滤波器，边瓣长度为5BPSK基带仿真系统34
9、BPSK调制低通滤波AWGN信号低通滤波0,1数据0,1数据BPSK解调8倍插值1/8倍采样图1图2图3图4图5图6图7图8+仿真大作业要求按照框图完成每个模块的功能，仿真报告内容包括 原理表达式，原理框图 仿真程序（带注释）仿真结果（图或者数据）图1-图4为仿真的时域样点图形 图5中将加入AWGN信号前(图4)与加入后的波形画在同一张图上，用不同颜色区分，并标注 图6中将图4(原信号)、图5(加入AWGN)、滤波后的图形画在同一张图上，用不同颜色区分，并标注 图7为接收信号的pdf图 图8中将发射的0,1信号(图1)与接收的0,1信号画在同一张图上，用不同颜色区分，并标注 仿真结果讨论、比较
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