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基于Matlab的BPSK调制解调系统仿真

摘要：

数字通信系统是当代通信领域的主流，在社会生活各个方面占

据重要地位。BPSK作为数字通信系统中的一种简单、基础的调制解

调方法，抗干扰能力强，容易仿真实现。本文通过BPSK的仿真，希

望学习到数字通信的基本知识，为以后的学习打下基础。

关键词：

数字信号，BPSK，高斯白噪声，信噪比，误码率

一、背景及动机

（一）数字信号及数字通信

数字信号是其信息是用若干个明确定义的离散值表示的时离散

信号。

数字通信是一种用数字信号作为载体来传输信息的通信方式。数

字通信可以传输电报、数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的

语音和图像等模拟信号。

与模拟通信相比，数字通信具有许多突出优点：一抗干扰力强，

二通信距离远，三保密性好，四通信设备的制造和维护简便，五能适

应各种通信业务的要求，六是便于实现通信网的计算机管理。
（二）数字通信的前景广阔

由于数字信号相比于模拟信号所具有很多优点，数字通信技术

在当今通信技术中占据主导地位，各国都在积极发展数字通信。近

年来，我国数字通信得到迅速发展，正朝着高速化、智能化、宽带

化和综合化方向迈进。因此作为当代的大学生了解数字通信技术具

有深刻的意义。

二、相关知识

（一）通信系统简介

上图为通信系统的一种简化结构，由图可知，在发送端信息源（也称

发终端）的作用是把各种可能的消息转换成原始电信号。为了使这个

原始信号适合在信道中传输，由发送设备对原始信号完成某种变换，

然后再送入信道。信道是只信号传输的通道。在接收端，接受设备的

功能与发送设备的相反，它能从接受信号中恢复出相应的原始信号，

而受信者（也称信息宿或收终端）是将复原的原始信号转换成相应的

信息。图中的噪声源是信道中的噪声及分散在通信系统其他各处的噪

声的集中表示。

（二）通信系统中的相关概念

信道：信号的传输媒介和相关的变换装置。

噪声：即干扰，通信系统中的干扰分为两种，第一是信号在传输

时叠加上的噪声，我们称加性干扰；第二是信道传输特性不理想产生

的噪声，我们成为乘性干扰。第一种干扰始终存在，而第二种干扰则

随信号的消失而消失。加性噪声又分为好几种，在通信系统中我们主

要研究的是高斯白噪声。

高斯白噪声的特点：服从高斯分布，且在整个频率范围内具有平

坦的功率谱密度。

信噪比：接收端输出的信号的平均功率与噪声平均功率之比。在

相同的条件下，信噪比越高则称这个系统的通信质量越好（或抗干扰

能力越强）

误码率：错误接受的码元数在传送总码元数中所占的比例，用以

评价数字系统传送信息的可靠程度。

（三）数字信号的BPSK调制

一个BPSK信号可以表示成一个矩形脉冲序列与一个正弦载波

的乘积。

这就是说在其一码元持续时间内观察，可以得到

BPSK信号的调制方框图BPSK信号的接收方框图

由于是首次接触相关内容，我们选择了在仿真上较容易实现的BPSK

相干解调的方式，实质上是输出已调信号与本地载波信号进行记性比

较的过程。

三、设计内容

Matlab软件为我们提供了一个高效的通信系统仿真平
台，它功能强大，易于上手且提供很多通信系统仿真需要的

函数。于是我们选择了Matlab来进行此次仿真设计。

（一）仿真系统设计框图

原声音信号编码为二进调制传输WGN
（.wav）制序列

播放信号解码还解调

原信号

原始信号作作BER随SNR变最终信号作

图化曲线图图

（二）仿真过程演示

1、首先读取原始声音信号source.wav文件，可以在系统中看到

其时域和频域图像

2、读入的图像需要编码转换为二进制比特流，才能使用BPSK调制

系统处理。在本系统中，我们以每17个二进制符号为一个数据包，

第一位表示正负号，后16为表示模的大小。

下面是其中一个数据包的时域图。

3、编码完成后即可将数据用BPSK调制系统调制，下面即是刚刚

那个数据包调制前后的频域图像，可以看见，其频普被搬移了

约12kHz。

第一张图为调制前的。

第二张图为调制后的。

4、模拟已调信号在AWGN信道中的传输，再将信号解调，解码，

就可以还原出信号。但是，由于噪声的影响，接收端收到的信

号会出现误差。随着SNR的不同，误差的严重程度也不同，下

图展示了随着SNR的改变，我们模拟系统中的信号BER水平

曲线，以及与理论曲线的对比。

5、为了更形象地看出在不同SNR中系统的抗干扰性能，下面在

5dB和40dB情况下接收端的信号图像进行对比，这两幅图相

互之间，以及与前文给出的原