java - Java 中的 BPSK 调制

Question

我想执行 BPSK 调制并用 Java 绘制调制信号。但我无法弄清楚。

我已经成功地对信号进行了编码，但是当我将载波和基带信号相乘然后绘制它时，我得到了一个尴尬的信号。

出于绘图目的，我使用了 JFreeChart 库。为了绘制配置，我制作了以下类(class):

public class XYLineChart_AWT extends ApplicationFrame 
{
public XYLineChart_AWT( String applicationTitle, String chartTitle,XYSeries,data)           
{
  super(applicationTitle);
  final XYSeriesCollection dataset = new XYSeriesCollection( );          
  dataset.addSeries( data );
  JFreeChart xylineChart = ChartFactory.createXYLineChart(
     chartTitle ,
     "Time(sec)" ,
     "Amplitude" ,
     dataset ,
     PlotOrientation.VERTICAL ,
     true , true , false);

  ChartPanel chartPanel = new ChartPanel( xylineChart );
  chartPanel.setPreferredSize( new java.awt.Dimension( 560 , 367 ) );
  final XYPlot plot = xylineChart.getXYPlot( );
   org.jfree.chart.axis.ValueAxis domain = plot.getDomainAxis();
    domain.setAutoRange(true);
    org.jfree.chart.axis.ValueAxis range = plot.getRangeAxis();
    range.setRange(-5, 5);
  XYLineAndShapeRenderer renderer = new XYLineAndShapeRenderer( );
  renderer.setSeriesPaint( 0 , Color.DARK_GRAY );

  renderer.setSeriesStroke( 0 , new BasicStroke( 4.0f ) );

  plot.setRenderer( renderer ); 
  setContentPane( chartPanel ); 
 }
}

这是我试过的。请指导我:我做错了什么？

这是我执行调制的代码。样本数量要求为 2048，因此我将 8 位编码序列重复 2048/8 次:

fc = Integer.parseInt(ddlFrequency.getSelectedItem().toString());
   int A = 5;
   for(int i = 0;i<2048;i++){
     for(int j = 0;j<8;j++){
         baseband[i] = encodedBit[j];
     }  
   }
   for(int i = 0;i<2048;i++){
     g[i] = baseband[i]*(A*Math.toRadians(Math.sin(2*Math.PI*fc*i)));  
   }

这是在点击按钮时绘制信号的地方:

final XYSeries data = new XYSeries( "" );
  for(int i = 0; i<2048;i++){
      data.add( i , g[i] );
      //data.add( i/2 , encodedBit[i] );
  }     

    XYLineChart_AWT chart = new XYLineChart_AWT("Plot", "Modulated Signal  Plot" , data);
  chart.pack( );          
  RefineryUtilities.centerFrameOnScreen( chart );          
  chart.setVisible( true );

这是我得到的情节:

Answer 1

正如@gpasch 提到的，您应该将编码的基带信号与载波音相乘。但是当您这样做时，有几件事您应该注意。

首先是 fc在您的实现中作为整数频率，sin 的相位参数始终是 2*Math.PI 的倍数以及相应的 sin 的值始终为 0。相反，频率 fc应该通过采样率对载波音调进行归一化，比如 fs :

A*Math.sin(2*Math.PI*fc/((float) fs)*i)

然后，基带信号必须保持至少半个载波周期(理想情况下更多)。您提到要在 2048 个样本(或每位 256 个样本)上传输 8 位，这意味着您的载波频率应高于 0.5*fs/256.0。 (其中 0.5 因子代表半个周期，256 是每位样本数)。例如，如果 fs是 2048Hz 那么这意味着你应该有 fc >4赫兹。您还需要 fc小于奈奎斯特速率 0.5*fs (如果您想拥有顺畅的运营商，通常会更少)。例如，相当常见的音频采样率为 fs=8000Hz适合16 < fc < ~1000 .无论哪种情况，都无需担心太多，但您应该牢记这一点。

现在要保持该基带信号，您有正确的想法来重复 encodedBit ，尽管您的实现并没有完全实现这一目标。要获得所需的效果，您不应将 8 位序列重复 256 次，而应将一位重复 256 次，然后是下一位，依此类推。为此，您必须颠倒循环的顺序。此外，确保所有这些重复位都存储在 baseband 中的不同位置。缓冲区，所以你的目标索引应该保持递增:

int blockSize   = 2048/8;
int outputIndex = 0;
for(int j = 0;j<8;j++){
  for(int i = 0;i<blockSize;i++){
    baseband[outputIndex] = encodedBit[j];
    outputIndex++;
  }  
}

最后，未在您发布的代码中显示，代表您的 BPSK 信号 encodedBit缓冲区应包含 +1 的值或 -1 .相反，如果它们是 0 s 和 1 s，那么您可以使用 2*encodedBit[j]-1 执行转换:

int blockSize   = 2048/8;
int outputIndex = 0;
for(int j = 0;j<8;j++){
  for(int i = 0;i<blockSize;i++){
    baseband[outputIndex] = 2*encodedBit[j]-1;
    outputIndex++;
  }  
}