脉冲调制的升余弦BPSK信号发生器设计

第2段Matlab仿真代码是一个脉冲调制的升余弦BPSK信号发生器，相关的代码见程序清单16.2。注意，本振（LO）频率在F_S/4。

程序清单16.2：脉冲调制的升余弦BPSK信号发生器

程序清单16.2的解释如下。

（1）第2行：定义一个系统的采样频率为48kHz。这个采样频率和DSK音频编码速率是一致的。

（2）第3行：定义了数据速率为2400bit/s。

（3）第4行：定义一个升余弦滚降因子alpha。

（4）第5行：定义升余弦FIR滤波器的长度。滤波器的长度等于2×符号数+1。这个长度称为符号周期。

（5）第7行：归一化输出信号近似等于16位DAC的最大输出范围。

（6）第8行：定义本振（LO）的输出，关于本振的讨论参见程序清单16-1。

（7）第9行：用计数器变量来确定符号中当前位置。

（8）第15行：使用Matlab rcosfir函数来设计升余弦滤波器。

（9）第19～38行：这些代码用于仿真实时ISR。

（10）第19～25行：当计数器等于1时候产生一个新的数据比特。

（11）第28、29行：这些代码用于执行脉冲调制，IM就是一个FIR滤波器，其输入是一个或者多个脉冲，后面是大量零值。在这个仿真中，具有数值30000的单一脉冲后面跟随19个采样值0（一个符号是20个采样）。在后面的部分使用了节省计算资源的一些方法。(www.xing528.com)

（12）第30行：对本振的输出相乘（混频），计算输出的数据数值。cosine变量使用Matlab mod命令来获得，它的序数从1到4。

（13）第33～35行：在符号的终端，计数器变量重置。

（14）第38行：计数器变量在仿真ISR的终端增加1。

图16.15给出了这个仿真例子的输出曲线（持续时间为4ms）。高阶FIR滤波器（120阶）导致较大的群延时（60个采样）。这个延时可以解释为什么第一个BPSK信号峰值发生在第一个信息脉冲后60个采样处。

图16.15 脉冲调制的BPSK仿真输出的例子（这个信号的速率是2400bit/s，滚降因子是α=0.5，载波频率是12kHz）

即使幅度归一化因子为30000，输出端系统的仿真结果也接近±45000。这个数值比起DAC的最大输出数值+32767和-32768要大。这个结果强调了在使用实时的硬件来实现这一算法之前，需要使用Matlab仿真来确定这个归一化因子。仿真时间增加到2 s可以获得足够高的分辨率来估计归一化功率谱，如图16.16所示。

图16.16脉冲调制BPSK的仿真频谱的例子（这个信号的速率是2400bit/s，滚降因子是α=0.5，载波频率是12kHz）

由于频谱紧凑，升余弦脉冲形状符号显得非常重要。在计算之前比较了升余弦信号和矩形信号的两个陷波点间的带宽，分别为3600Hz和4800Hz。综上所述有：

（1）升余弦信号具有更紧凑的频谱（更窄的有效带宽）；

（2）升余弦信号具有更小的陷波点间带宽（更高的频谱效率）；

（3）升余弦信号非常容易产生；

（4）比起矩形脉冲，对数字通信接收机而言，升余弦信号的接收并恢复成原始信息更为复杂。