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1、1,数字通信(第三讲)BPSK通信系统2011-9,Yuping Zhao(Professor)赵玉萍Department of ElectronicsPeking UniversityBeijing 100871,China,最简单的BPSK通信系统框图,2,BPSK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,3,BPSK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：an=001000。,1比特/符号,T,t,。,BPSK信号描述,第一步：映射,第二步：
2、成型滤波,sn,n=0,n=1,n=2,n=3,n=4,n=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,5,6,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,8,8,低通滤波,离散的数据序列通过连续时间函数的低通滤波器，输出为连续的时间波形,Linear filter g(t),Am(t),s(t),Linear filter
3、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时间函数的低通滤波器，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：,10,10,成型滤波器：将输入脉冲信号变为Sinc函数输出,sinc函数：,实际系统操作-生成脉冲序列,11,将+1,-1序列中每个数据后面插入N个0,仿真原理,12,卷积,实际系统中的滤波器,13,D,D,D,D,D,D,X,X,X,X,X,X,X,+,C1,CN,C3,C0,C4,C5,C2,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
4、比,14,滤波前,滤波后,15,发端滤波后信号谱,f,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,16,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/判决,+,高斯噪声信号,17,高斯噪声的表达式：,高斯噪声信号,18,高斯噪声的表达式：,接收信号的pdf函数,19,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,20,发射的基带信号-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,21,发射信号谱,噪声谱,f,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B
5、PSK基带通信系统,22,BPSK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,23,有用信号谱,残余噪声谱,f,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,24,有用信号谱,残余噪声谱,f,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,25,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带内噪声依旧存在,最简单的BPSK基带通信系统,26,BPSK调制,低通滤波
6、,AWGN通道,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,27,发射端信号,接收端信号,最简单的BPSK基带通信系统,28,BPSK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,29,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,30,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0,BPSK信号的误码率,31,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)
7、，接收为正信号 接收信号错误否则判决为接收正确,发射“+1”情况下，接收为负信号的概率,32,n,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,1,33,错误概率为发送s1,s2信号时的加权平均,由于,所以,或者,理论与仿真的BER曲线,34,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5,BPSK基带仿真系统,36,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,谢谢！,
