BPSK 通信系统.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,数字通信,(,第三讲,),BPSK,通信系统,2011-9,Yuping Zhao(Professor),赵玉萍,Department of Electronics,Peking University,Beijing 100871,China,email:yuping.zhao,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：,a,n,=,001000,。,数字,信号,0,1,1,-1,1,比特,/,符号,T,t,。,BPSK,信号描述,第一步：映射,第二步：成型滤波,s,n,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,A,m,，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),A,m,(t),s(t),Linear filter g(n),A,m,(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：,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,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,BPSK,基带通信系统,21,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,22,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,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,带内噪声依旧存在,最简单的,BPSK,基带通信系统,24,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,26,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,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,28,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,29,判决准则：,发送“,+1,”信号,(,记为,s,1,),，接收为负信号,接收信号错误,发送“,-1,”信号,(,记为,s,2,),，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,30,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,1,31,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,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,5,BPSK,基带仿真系统,34,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！,