基于BPSK的图像传输MATLAB代码运行报错求助及结果获取

报错信息 #

Requested 65536x65536 (32.0GB) array exceeds maximum array size preference (5.0GB). This might cause MATLAB to become unresponsive.

错误根源 #

1. 时间向量逻辑错误：原代码中t = (65535:length(s)-1)/fs;的写法完全错误，length(s)为65536，length(s)-1等于65535，导致t仅生成一个单元素向量。执行s .* cos(...)时，MATLAB触发隐式广播，将65536元素的s和单元素的余弦值扩展为65536×65536的巨型矩阵，直接超出内存上限。
2. 语法错误：三角函数表达式2pifc*t缺少乘号，正确写法应为2*pi*fc*t。
3. 信道类型不匹配：原代码生成的瑞利信道h是复数，但BPSK调制信号xf是实数，相乘后信号变为复数，后续滤波和解调逻辑会出现异常。

修正后的代码 #

% 读取并预处理图像
I = imread('lena.jpg'); 
I = rgb2gray(I); 
I = imresize(I, [256 256]); 
p = double(I(:)); 

% BPSK调制
b = p > 128; 
s = 2*b - 1; 

% 系统参数设置
fc = 10000;     % 载波频率10kHz
fs = 100000;    % 采样频率100kHz
symbol_rate = 10000; % 符号速率10kHz
Ns = fs / symbol_rate; % 每个符号的采样点数：10

% 生成时间向量（每个符号对应Ns个采样点）
t = (0:length(s)*Ns - 1)/fs; 

% 扩展符号序列，每个符号重复Ns次
s_extended = repmat(s, 1, Ns); 
s_extended = s_extended(:); 

% 生成BPSK调制信号
x = s_extended .* cos(2*pi*fc*t); 

% 发射端带通滤波
[b1, a1] = butter(4, 12000/(fs/2)); 
xf = filter(b1, a1, x); 

% 信道模型（调整为实值瑞利衰落）
sigma = 0.1; 
n = sigma * randn(size(xf)); 
Omega = 1; 
h_amp = sqrt(Omega/2) * sqrt(randn(size(xf)).^2 + randn(size(xf)).^2); % 瑞利幅度
y = h_amp .* xf + n; 

% 接收端带通滤波
[b2, a2] = butter(4, 12000/(fs/2)); 
yf = filter(b2, a2, y); 

% 相干解调
yr = yf .* cos(2*pi*fc*t); 
[b3, a3] = butter(4, 1000/(fs/2), 'low'); 
yrf = filter(b3, a3, yr); 

% 采样判决（每个符号取最后一个采样点）
yrf_sampled = yrf(Ns:Ns:end); 
bhat = yrf_sampled > 0; 

% 恢复图像
phat = 255 * bhat; 
phat = reshape(phat, [256 256]); 
Ihat = uint8(phat); 

% 绘制仿真结果
figure(1)
subplot(2,2,1)
imshow(I)
title('输入图像')
subplot(2,2,2)
plot(t(1:1000), abs(x(1:1000))) % 绘制前1000个采样点避免图形拥挤
xlabel('时间 (s)')
ylabel('幅度 (V)')
title('发射信号')
subplot(2,2,3)
plot(t(1:1000), abs(y(1:1000)))
xlabel('时间 (s)')
ylabel('幅度 (V)')
title('接收信号')
subplot(2,2,4)
imshow(Ihat)
title('恢复图像')

仿真结果说明 #

1. 输入图像：显示256×256的灰度Lena原图。
2. 发射信号：呈现BPSK调制后的载波幅度变化，波形为键控后的余弦信号，幅度在±1之间切换。
3. 接收信号：叠加瑞利衰落和高斯噪声后，信号幅度出现随机波动，但整体调制特征仍可辨认。
4. 恢复图像：由于噪声和衰落强度较低（sigma=0.1），恢复图像与原图几乎无差异，仅存在极细微的噪声点。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rfat Bin del Ahmed Al-sorori