三、设计仿真及分析
3.1 设计仿真
3.1.1 仿真框图
在发送端，通过随机函数随即产生十比特二进制比特序列。然后把这十比特序列在频率fc=4000HZ的载波上进行传输，并且采样频率fs=8000HZ。经过调制后，调制信号就可以在信道上传输。但是在实际的信道中传输时，会叠加很多噪声，因此，程序模拟在实际信道上传输，产生噪声，叠加到已调信号上。
在接收端，通过相干解调的方法，把接收到的叠加有噪声的信号进行解调，但是解调后的信号还不是最先发送的二进制比特流，需要对解调得到的信号进行抽样判决，才能得到发送的二进制比特流，即发送信号。软件的仿真流程图如图3.1.1所示。
信道 调制 解调 产生随机 基带信号 抽样判决 码元再生 高斯白噪声 图3.1.1基于MATLAB的BPSK调制解调仿真框图
3.1.2 仿真结果及分析
基带信号、BPSK调制信号以及载波信号幅值:
图3.1.2基带、载波、调制信号幅值图
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加入加性高斯白噪声后的BPSK信号如下图所示：
图3.1.3 加入加性高斯白噪声后的BPSK信号
由上图可知信号在加入高斯白噪声时，信号质量明显变差，会造成信号判决时误码率急剧增加，而信道的噪声功率固定不变，因此在传输信号时，应增加信号功率，来提高信息的传输效率。
解调以后出来的波形如图3..1.4所示：
图3.1.4 加躁后解调信号
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经过低通滤波器信号波形：
图3.1.5 与恢复载波相乘后的信号
蒙特卡洛分析实际误码率及理论误码率仿真图如下图所示：
图3.1.6 蒙特卡洛分析误码率图
码元为10000个的时候，蒙特卡洛仿真统计图如图5.6，从上图可以看出实际误码率要比理论误码率大得多，是由于理论误码率考虑到的影响因素仅仅是主要因素，而各种外界
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干扰及温度等都没有考虑。当信噪比为6db的时候仿真结果和实际结果有较大误差。
3.2 结果总体分析
BPSK调制解调系统的抗噪声能力较强。但是，在操作中发现Matlab仿真系统运行时响应时间很长，需要计算机运行很长时间才能完成仿真运算过程。经过小组成员的分析，我们认为，除了算法导致了系统运算量大以外，BPSK系统本身的信号传输效率也不高，这也印证了通信原理教材中提到的BPSK系统的特点，即抗噪声干扰能力强，但数据传输效率低下。信道噪声对系统性能的主要影响是在接收信号中引入了比特差错。在二进制系统中,比特差错率表现为将符号1误认为0,或将符号0误认为符号1。很明显比特差错的频率越高,接收机的输出信号与原始信息之间的差异就越大。在存在信道噪声的情况下,可以用平均符号差错概率来衡量二进制信息传输的逼真度。平均符号差错概率的定义为,接收机输出的重构符号与所传输的二进制不相同的平均概率。在原始二进制波形中的所有比特均具有相同重要性的条件下,平均符号差错概率又称为误比特率(BER)。但是,在重构原始消息信号的模拟波形时,不同的符号差错可能需要区别对待。例如码字(表示消息信号的量化抽样值) 中重要的比特发生的错误要比不重要的比特发生的错误有害得多。
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总结
通过本次设计，让我能够将课本的知识与实践相结合起来，更全面的了解书本的知识，此外，课程设计仅靠课本知识是远远不够的，通过仿真实践补充了大量的课外知识。同时对BPSK调制解调的工作原理有了更加深刻的理解，在设计之前，通过图书馆、上网浏览并收集了很多的相关材料，但当进行设计时，却也遇到了很多的问题，让我体会到了设计的要求在于系统性、可行性、准确性，很多问题的出现给我们的设计带来了难度，也同时是一次巨大的挑战，最终，在老师和同学的帮助下，克服了种种困难，顺利的完成了本次通信系统仿真训练的课程设计，在此，首先要感谢学校安排此次课程设计，让我有机会对本次课程设计能够深入了解和设计，再次感谢老师细心地指导，还有同组同学的相互沟通和帮助，使我完成了本次通信系统仿真课程设计，让我学到了许多课本里学不到的知识。在课程设计过程中查阅了大量的有关BPSK调制解调设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本里没学过的知识。通信原理是通信专业的一门主干技术基础课，通过该门课程的学习，使我们掌握确定信号调制解调原理的特性，信号的传输的特性，确定信号的发送与接收的基本方法以及某些典型系统引出的一些重要的基本概念。
本设计要求采用Matlab实现对BPSK通信系统的蒙特卡罗仿真并且绘制相关的图形，此题比较难做涉及到的方面很多，对BPSK及蒙特卡罗仿算法很不了解查阅了很多资料然而涉及的有较少，但查资料当中学到了很多不知道的东西，加深了对PSK的了解。
完成这次课程设计让我收获颇多，不但进一步掌握了通信原理这一核心课程的知识及一门专业仿真软件的基本操作，而且还提高了自己的设计能力及分析问题能力。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的必要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正做到学以致用。
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