BPSK调制仿真代码，包含了信号生成、调制、信道传输和解调的全过程。
%% BPSK调制解调仿真
clear all; close all; clc;
%% 1. 参数设置
N = 10000; % 比特数
Rb = 1000; % 比特率 (bps)
fc = 10e3; % 载波频率 (10kHz)
fs = 10*fc; % 采样频率
Tb = 1/Rb; % 比特周期
Ts = 1/fs; % 采样周期
samples_per_bit = fs/Rb; % 每比特采样数
t_bit = 0:Ts:Tb-Ts; % 一个比特周期的时间向量
% SNR范围 (dB)
EbN0_dB = 0:2:10;
EbN0 = 10.^(EbN0_dB/10); % 线性值
%% 2. 生成随机比特序列
bits = randi([0, 1], 1, N);
fprintf('生成 %d 个随机比特\n', N);
%% 3. BPSK调制
% BPSK映射: 0 -> +1, 1 -> -1
bpsk_symbols = 2*bits - 1; % 将[0,1]映射到[+1,-1]
% 生成基带信号（矩形脉冲成型）
baseband_signal = zeros(1, N*samples_per_bit);
for i = 1:N
baseband_signal((i-1)*samples_per_bit+1:i*samples_per_bit) = bpsk_symbols(i);
end
% 生成载波
t_total = 0:Ts:N*Tb-Ts;
carrier = cos(2*pi*fc*t_total);
% BPSK调制信号（上变频）
modulated_signal = baseband_signal .* carrier;
%% 4. 仿真不同信噪比下的性能
ber_simulated = zeros(size(EbN0_dB));
ber_theoretical = zeros(size(EbN0_dB));
for snr_idx = 1:length(EbN0_dB)
fprintf('\n仿真 Eb/N0 = %d dB ...\n', EbN0_dB(snr_idx));
%% 4.1 添加AWGN噪声
% 计算信号功率
signal_power = sum(abs(modulated_signal).^2)/length(modulated_signal);
% 计算噪声功率（考虑带通信号）
Eb = signal_power * Tb; % 每比特能量
N0 = Eb/EbN0(snr_idx); % 噪声功率谱密度
noise_power = N0 * fs/2; % 噪声功率（双边带）
% 生成高斯白噪声
noise = sqrt(noise_power) * randn(size(modulated_signal));
% 添加噪声到调制信号
received_signal = modulated_signal + noise;
%% 4.2 BPSK相干解调
% 下变频（乘以同频同相的载波）
demod_signal = received_signal .* carrier;
% 低通滤波（积分清零）
recovered_symbols = zeros(1, N);
for i = 1:N
start_idx = (i-1)*samples_per_bit + 1;
end_idx = i*samples_per_bit;
% 积分运算
recovered_symbols(i) = sum(demod_signal(start_idx:end_idx));
end
% 判决
recovered_bits = recovered_symbols < 0; % 负值判为1，正值判为0
%% 4.3 计算误码率
errors = sum(bits ~= recovered_bits);
ber_simulated(snr_idx) = errors/N;
% 理论误码率（BPSK在AWGN信道）
ber_theoretical(snr_idx) = 0.5 * erfc(sqrt(EbN0(snr_idx)));
fprintf('误码数: %d, 误码率: %.6f\n', errors, ber_simulated(snr_idx));
end
%% 5. 可视化结果
figure('Position', [100, 100, 1200, 800]);
% 5.1 原始比特序列
subplot(3, 3, 1);
stem(bits(1:20), 'filled', 'LineWidth', 1.5);
title('原始比特序列 (前20个比特)');
xlabel('比特序号'); ylabel('幅度');
grid on; ylim([-0.2 1.2]);
% 5.2 BPSK符号
subplot(3, 3, 2);
stem(bpsk_symbols(1:20), 'filled', 'LineWidth', 1.5);
title('BPSK调制符号 (0->+1, 1->-1)');
xlabel('符号序号'); ylabel('幅度');
grid on; ylim([-1.5 1.5]);
% 5.3 基带信号波形
subplot(3, 3, 3);
plot((1:5*samples_per_bit)*Ts, baseband_signal(1:5*samples_per_bit), 'LineWidth', 1.5);
title('基带信号波形 (前5个比特)');
xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅度');
grid on;
% 5.4 载波信号
subplot(3, 3, 4);
plot(t_total(1:500), carrier(1:500), 'LineWidth', 1.5);
title('载波信号 (部分波形)');
xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅度');
grid on;
% 5.5 调制信号
subplot(3, 3, 5);
plot(t_total(1:5*samples_per_bit), modulated_signal(1:5*samples_per_bit), 'LineWidth', 1.5);
title('BPSK调制信号 (前5个比特)');
xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅度');
grid on;
% 5.6 频谱分析
subplot(3, 3, 6);
% 基带信号频谱
[P_baseband, f_baseband] = pwelch(baseband_signal, [], [], [], fs);
% 调制信号频谱
[P_mod, f_mod] = pwelch(modulated_signal, [], [], [], fs);
plot(f_baseband/1000, 10*log10(P_baseband), 'b', 'LineWidth', 1.5);
hold on;
plot(f_mod/1000, 10*log10(P_mod), 'r', 'LineWidth', 1.5);
title('信号频谱');
xlabel('频率 (kHz)'); ylabel('功率谱密度 (dB/Hz)');
legend('基带信号', '调制信号');
grid on; xlim([0, 20]);
% 5.7 接收信号（加噪声后）
subplot(3, 3, 7);
plot(t_total(1:5*samples_per_bit), received_signal(1:5*samples_per_bit), 'LineWidth', 1.5);
title('接收信号 (Eb/N0 = 10dB, 前5个比特)');
xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅度');
grid on;
% 5.8 解调后的信号
subplot(3, 3, 8);
plot(t_total(1:5*samples_per_bit), demod_signal(1:5*samples_per_bit), 'LineWidth', 1.5);
title('解调信号 (下变频后)');
xlabel('时间 (s)'); ylabel('幅度');
grid on;
% 5.9 误码率曲线
subplot(3, 3, 9);
semilogy(EbN0_dB, ber_simulated, 'bo-', 'LineWidth', 2, 'MarkerSize', 8, 'MarkerFaceColor', 'b');
hold on;
semilogy(EbN0_dB, ber_theoretical, 'r--', 'LineWidth', 2);
title('BPSK系统误码率性能');
xlabel('Eb/N0 (dB)'); ylabel('误码率 (BER)');
legend('仿真结果', '理论曲线', 'Location', 'best');
grid on;
% 星座图（Eb/N0=10dB时的最后1000个符号）
figure('Position', [100, 100, 600, 500]);
last_N = min(1000, N);
scatter(real(recovered_symbols(end-last_N+1:end)), imag(recovered_symbols(end-last_N+1:end)), 30, 'filled');
title('BPSK星座图 (Eb/N0=10dB)');
xlabel('同相分量 (I)'); ylabel('正交分量 (Q)');
grid on; axis equal;
xlim([-3, 3]); ylim([-3, 3]);
hold on;
plot([0, 0], [-3, 3], 'k--', [-3, 3], [0, 0], 'k--');
% 眼图
figure('Position', [100, 100, 800, 400]);
% 使用低通滤波后的信号生成眼图
eye_diagram_signal = demod_signal; % 这里使用解调后的信号
samples_per_eye = 2 * samples_per_bit; % 显示2个比特周期的眼图
subplot(1, 2, 1);
hold on;
for i = 1:min(50, N-1)
start_idx = (i-1)*samples_per_bit + 1;
end_idx = start_idx + samples_per_eye - 1;
if end_idx <= length(eye_diagram_signal)
t_eye = (0:samples_per_eye-1)*Ts;
plot(t_eye*1000, eye_diagram_signal(start_idx:end_idx), 'b');
end
end
title('BPSK解调信号眼图');
xlabel('时间 (ms)'); ylabel('幅度');
grid on;
subplot(1, 2, 2);
% 平均眼图
num_eyes = min(100, floor(length(eye_diagram_signal)/samples_per_bit) - 1);
eye_matrix = zeros(num_eyes, samples_per_eye);
for i = 1:num_eyes
start_idx = (i-1)*samples_per_bit + 1;
end_idx = start_idx + samples_per_eye - 1;
eye_matrix(i, :) = eye_diagram_signal(start_idx:end_idx);
end
eye_mean = mean(eye_matrix, 1);
t_eye = (0:samples_per_eye-1)*Ts;
plot(t_eye*1000, eye_mean, 'r', 'LineWidth', 2);
title('平均眼图');
xlabel('时间 (ms)'); ylabel('幅度');
grid on;
%% 6. 显示关键结果
fprintf('\n========== BPSK调制仿真结果 ==========\n');
fprintf('比特数: %d\n', N);
fprintf('比特率: %d bps\n', Rb);
fprintf('载波频率: %.1f kHz\n', fc/1000);
fprintf('采样频率: %.1f kHz\n', fs/1000);
fprintf('每比特采样数: %d\n', samples_per_bit);
fprintf('\n');
fprintf('误码率比较:\n');
fprintf('Eb/N0(dB)\t仿真BER\t理论BER\n');
for i = 1:length(EbN0_dB)
fprintf(' %2d\t\t%.2e\t%.2e\n', EbN0_dB(i), ber_simulated(i), ber_theoretical(i));
end
代码说明
1. 主要模块
- 参数设置：配置仿真参数（比特数、比特率、载波频率等）
- 信号生成：产生随机二进制序列
- BPSK调制：将二进制信号映射为BPSK符号并进行载波调制
- 信道模拟：添加AWGN（加性高斯白噪声）
- 相干解调：使用同步载波进行解调
- 性能分析：计算误码率并与理论值比较
2. 可视化内容
- 时域波形：原始比特、基带信号、调制信号、接收信号
- 频域分析：基带和调制信号的频谱
- 性能曲线：BER vs Eb/N0 曲线
- 星座图：展示信号点在复平面的分布
- 眼图：评估信号质量
3. BPSK调制原理
- 调制：二进制"0" → 载波相位0°（cos(ωt)）
- 调制：二进制"1" → 载波相位180°（-cos(ωt)）
- 数学表示：s(t) = A·cos(2πf₀t + φ)，其中φ=0或π
4. 使用方法
- 直接运行MATLAB代码
- 调整参数（N, Rb, fc等）进行不同条件下的仿真
- 观察各种图形输出和分析结果
参考代码 BPSK调制仿真 www.youwenfan.com/contentcsp/98097.html
5. 扩展建议
- 可以添加脉冲成型滤波器（如升余弦滤波器）
- 可以仿真多径信道或衰落信道
- 可以添加载波同步和定时同步算法
- 可以扩展到QPSK等其他调制方式
