Java 中的 BPSK 调制

Question

我想执行 BPSK 调制并在 Java 中绘制调制信号。但是我想不通。

我已经成功编码了信号，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。对于绘图配置，我做了以下 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。样本数量的要求是 2048，所以我重复了 8 位编码序列 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)));  
   }

这是在单击按钮时绘制信号的位置：

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

取正弦的弧度没有意义：取角度的弧度（以度为单位）。

所以我的建议是使用：

g[i] = baseband[i]*(A*Math.sin(2*Math.PI*fc*i))

Answer 2

如@gpasch 所述，您应该将编码的基带信号与载波音相乘。但是当你这样做的时候，有几件事你应该小心。

首先，fc 在您的实现中是整数频率，sin 的相位参数始终是 2*Math.PI 的倍数，相应地 sin 的值始终为 0。相反，载波音调的频率 fc 应该通过采样率进行归一化，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）。你提到你想在 2048 个样本（或每位 256 个样本）上传输你的 8 位，这意味着你的载波频率应该高于 0.5*fs/256.0（其中 0.5 因子是半周期， 256 是每位的样本数）。例如，如果 fs 是 2048Hz，那么这意味着您应该 fc>4Hz。您还希望 fc 小于奈奎斯特速率 0.5*fs（如果您想要平滑的载波，通常会更低）。例如，fs=8000Hz 的相当常见的音频采样率将适用于 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，您重复 encodedBit 的想法是正确的，尽管您的实现并没有完全实现这一点。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，确保所有这些重复的位都存储在 baseband 缓冲区的不同位置，因此您的目标索引应保持递增：

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，您发布的代码中未显示，为了表示 BPSK 信号，您的 encodedBit 缓冲区应包含 +1 或 -1 的值。相反，如果它们是 0s 和 1s，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++;
  }  
}

Java 中的 BPSK 调制

BPSK modulation in Java

java

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