移動通信實驗報告總

1、物理與電子信息工程學(xué)院實驗報告冊姓 名 學(xué) 號 班 級 12通信 課程名稱 移動通信 指導(dǎo)教師 朱志亮 第 2014 / 2015 學(xué)年第 2 學(xué)期實驗報告格式要求一、實驗報告內(nèi)容包括： （1）實驗名稱。 （2）實驗?zāi)康摹?（3）實驗儀器及編號。寫明儀器名稱、型號、編號。 （4）實驗原理。簡單敘述有關(guān)實驗原理（包括電路圖或光路圖或?qū)嶒炑b置示意圖）及測量中依據(jù)的的公式，式中各量的物理含義及單位，公式成立所應(yīng)滿足的實驗條件等。 （5）實驗內(nèi)容及步驟。根據(jù)實驗內(nèi)容及實際的實驗過程寫明關(guān)鍵步驟和安全注意要點。 （6）實驗觀測記錄。記錄原始測量數(shù)據(jù)、圖形等有關(guān)原始量，形式上要求整齊規(guī)范。 （7）數(shù)據(jù)處理

2、結(jié)果。根據(jù)實驗要求，采用合適的方法進行數(shù)據(jù)處理，誤差分析，最后寫出實際結(jié)果。 （8）小結(jié)或討論。內(nèi)容不限?？梢允菍嶒炛械默F(xiàn)象分析，對實驗關(guān)鍵問題的體會，實驗的收獲和建議，也可解答思考題。二、書寫次序 （1）到（5）是進行實驗預(yù)習(xí)時就應(yīng)該完成的。（6）在實驗中完成。做完實驗后再在預(yù)習(xí)報告基礎(chǔ)上完成（7）（8）兩項。 完成一個實驗，就是一次最基本的科研訓(xùn)練，從預(yù)習(xí)到寫出一個實驗報告，每一步都有極其豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，要積極思考，認(rèn)真對待。實驗（一） 移動信道傳播特性實驗日期 2015/4/9 同組者姓名 一、實驗?zāi)康?、了解白噪聲,慢衰落產(chǎn)生原因。2、了解白噪聲,慢衰落對信號的干擾。二、實驗儀器1 、

3、主板模塊 一塊2、 移動通信信道模塊 一塊3、 60M 數(shù)字存儲示波器 一臺 三、實驗原理移動信道屬于無線信道，它既不同于傳統(tǒng)的固定式有線信道，也與一般具有可移動功能的無線接入的無線信道有所區(qū)別。它是移動的動態(tài)信道。在移動通信中，嚴(yán)重影響移動通信性能的主要噪聲與干擾大致可分為 3 類：加性正態(tài)白噪聲、多徑干擾和多址干擾。加性是指噪聲與信號之間的關(guān)系服從疊加原理的線性關(guān)系，正態(tài)則是指噪聲分布遵從正態(tài)（高斯）分布，而白則是指頻譜是平坦的，僅含有這類噪聲的信道一般文獻上稱為 AWGN信道。這類噪聲是最基本的噪聲，非移動信道所特有，一般簡稱這類噪聲為白噪聲。這類噪聲以熱噪聲、散彈噪聲及宇宙噪聲為代表，

4、其特點是，無論在時域內(nèi)還是在頻域內(nèi)它們總是普遍存在和不可避免的。熱噪聲是在電阻一類導(dǎo)體中自由電子的布朗運動引起的噪聲。導(dǎo)體中的每一個自由電子由于其熱能而運動。電子運動的途徑，由于和其他粒子碰撞，是隨機的和曲折的，即呈現(xiàn)布朗運動。所有電子運動的總結(jié)果形成通過導(dǎo)體的電流。電流的方向是隨機的，因而其平均值為零。然而，電子的這種隨機運動還會產(chǎn)生一個交流電流成分。這個交流成分稱為熱噪聲。根據(jù)熱噪聲的物理性質(zhì)不難看出，它是服從高斯分布的，因為它滿足中心極限定理的條件。而且，分析和測量都表明，在從直流到微波（ 1013Hz的頻率范圍內(nèi)，電阻或?qū)w的熱噪聲具有均勻的功率譜密度 2kTG，其中 k 為玻耳茲曼常

5、數(shù)（ k 1.3805×10-23J/K）， T 為熱噪聲源的絕對溫度， G為電阻 R 的電導(dǎo)。散彈噪聲是由真空電子管和半導(dǎo)體器件中電子發(fā)射的不均勻性引起的。散彈噪聲的物理性質(zhì)可由平行板二極管的熱陰極電子發(fā)射來說明。在給定的溫度下，二極管熱陰極每秒發(fā)射的電子平均數(shù)目是常數(shù)，不過電子發(fā)射的實際數(shù)目隨時間是變化的和不能預(yù)測的。這就是說，如果我們將時間軸分為許多等間隔的小區(qū)間，則每一小區(qū)間內(nèi)電子發(fā)射數(shù)目不是常量而是隨機變量。因此，發(fā)射電子所形成的電流并不是固定不變的，而是在一個平均值上起伏變化?？傠娏鲗嶋H上是許多單個電子單獨作用的總結(jié)果。由于從陰極發(fā)射的每一個電子可認(rèn)為是獨立出現(xiàn)的，且觀察

6、表明，每 1 安培多平均電流相當(dāng)于在 1 秒鐘內(nèi)通過約 6×1018 個電子，所以總電流便是相當(dāng)多的獨立小電流之和。于是，根據(jù)中心極限定理可知，總電流是一個高斯隨機過程。也就是說散彈噪聲是一個高斯隨機過程。宇宙噪聲是指天體輻射波對接收機形成的噪聲。它在整個空間的分布是不均勻的，最強的來自銀河系的中部，其強度與季節(jié)、頻率等因素有關(guān)。實測表明，在 20300MHz 的頻率范圍內(nèi)，它的強度與頻率的三次方成反比。因而，當(dāng)工作頻率低于 300MHz 時就要考慮到它的影響。實踐證明宇宙噪聲也是服從高斯分布律的，在一般的工作頻率范圍內(nèi)，它也具有平坦的功率譜密度。從通信系統(tǒng)來看，白噪聲是最基本的噪聲

7、來源。但是從調(diào)制信道的角度來看，到達或集中于解調(diào)器輸入端的噪聲并不是上述白噪聲本身，而卻是它的某種變換方式通常是一種帶通型噪聲。這是因為，在到達解調(diào)器之前，起伏噪聲通常要經(jīng)過接收轉(zhuǎn)換器，而接收轉(zhuǎn)換器主要作用之一是濾出有用信號和部分的濾除噪聲，因此，它可等效為一個帶通濾波器。它的輸出噪聲是帶通型噪聲。由于這種噪聲通常滿足“窄帶”的定義，故常稱它為窄帶噪聲。又考慮到帶通濾波器常常是一種線性網(wǎng)絡(luò)，其輸入端的噪聲是高斯白噪聲。因此，它的輸出窄帶噪聲應(yīng)是窄帶高斯噪聲。設(shè)帶通型噪聲的功率譜密度Pn()如圖 20-1 所示，它可以由高斯白噪聲通過一個帶通濾波器而得到。假設(shè)在 0 及-0 處分別有最大值 Pn

8、(0)及最小值 Pn(-0)，則該噪聲帶寬 Bn 被定義為Bn 已表示在圖 20-1 中。它的意義是明顯的，即表征圖中虛線下的面積等于功率譜密度曲線下的面積?？梢?，對于帶寬為 Bn 的窄帶高斯噪聲，可以認(rèn)為它的功率譜密度 Pn()在帶寬 Bn 內(nèi)是平坦的。2、實驗框圖及說明主板調(diào)制模塊輸出的 10.7M 已調(diào)信號，送入移動通信信道模塊，首先進行降頻處理，將頻率降為 1.5M，主要目的是為了 A/D 采樣及數(shù)字處理方便。 1.5M 信號經(jīng)信號處理電路處理以適合 A/D 采樣。在 FPGA 時序電路的控制下， A/D 芯片將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字處理送入FPGA 中進行處理。FPGA 中有四個獨立的處

9、理模塊，分別是模擬信號采樣控制及信號通道、白噪聲產(chǎn)生、慢衰信號產(chǎn)生及信號多徑時延模塊。根據(jù)使用者選擇的不同輸出不同的信號。當(dāng)選擇白噪聲信道， FPGA 輸出兩路數(shù)字信號，一路是原信號、一路是白噪聲信號，經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換后變?yōu)閮陕纺M信號。兩路信號可以分別進行幅度調(diào)節(jié)，以滿足實驗需求。兩路信號經(jīng)加法器相加后成為白噪聲干擾信號，送入混頻電路，將頻率變回為 10.7M送出，完成白噪聲干擾的模擬。四、實驗內(nèi)容及步驟1、將移動通信信道模塊小心的固定在主機箱上，確保插座接觸正確。2、模塊之間的連線及設(shè)置（ 1）短路塊連接調(diào)制模塊 J202 中間及下面的插針，短路塊連接 J204。短路塊連接解調(diào)模塊 JP30

10、2 中間及右邊的插針。（ 2）主板調(diào)制模塊 SW201 和解調(diào)模塊的 SW301 全撥為零。（ 3）用二號線連接主板信號源模塊 T101 和調(diào)制模塊的 T206。（ 4）射頻線連接主板調(diào)制模塊 Z201 和移動通信信道模塊 J01。（ 5）射頻線連接主板調(diào)制模塊 Z202 和解調(diào)模塊 Z301 。（ 6）射頻線連接主板解調(diào) Z302 和移動通信信道模塊 J02。3、主板信號源模塊的“NRZ RATE SETTING”設(shè)置為 128 分頻，即 SW104、 SW105 撥為“00000001， 00101000”，碼速率為 12KHz。輸出信碼任意選擇，即可按“WAVE”鍵選擇 NRZ 碼、 P

11、N31 碼或 PN511 碼，當(dāng)選擇 NRZ 碼時， “NRZ SETTING”任意設(shè)置。4、移動通信信道模塊 SW01 撥為“1000”，選擇白噪聲信道。5、示波器測移動通信信道模塊“AD”點，調(diào)節(jié) W01，使 AD 點信號峰峰值為 2V 左右。6、示波器測移動通信信道模塊 CH1-1 處的原始信號，調(diào)節(jié) W02 電位器可改變信號幅度。7、示波器測移動通信信道模塊 CH2-1 處的白噪聲信號，調(diào)節(jié) W03 電位器可改變噪聲信號幅度。8、將移動通信信道模塊 W03 電位器順時針旋轉(zhuǎn)到底， W02 電位順時針旋轉(zhuǎn)到底，示波器測解調(diào)模塊上的 T306 波形（若波形反相，按解調(diào)模塊復(fù)位鍵），此時信號

12、無噪聲干擾。T306，觀察噪聲對信號的影響。10、示波器測解調(diào)模塊上的 T303，調(diào)節(jié)判決電平 P301，觀察在加入噪聲前后，判決輸出的情況?？梢杂^察到在沒有噪聲時，調(diào)節(jié) P301 ，輸出只有兩種情況：一種是判決電平處于 T306 處信號電平之外的，判決輸出為零或高電平；一種是判決電平處于信號電平區(qū)間，正確判決信號。加入噪聲后，調(diào)節(jié) P301，會有多種輸出情況：當(dāng)判決電平大于信號和噪聲疊加的電平時，判決輸出為零；當(dāng)數(shù)字信號被噪聲淹沒時（即數(shù)字信號電平<噪聲電平），判決不出正確的信號；當(dāng)數(shù)字信號電平>噪聲電平時，判決電平處于“干凈”的電平。5、 慢衰落實驗步驟3、 主板信號源模塊的“

13、NRZ RATE SETTING”設(shè)置為 128 分頻，即 SW104、 SW105 撥為“00000001， 00101000”，碼速率為 12KHz。輸出信碼任意選擇，即可按“WAVE”鍵選擇 NRZ 碼、 PN31 碼或 PN511 碼，當(dāng)選擇 NRZ 碼時， “NRZ SETTING”任意設(shè)置。4、移動通信信道模塊 SW01 撥為“0100”，選擇慢衰信道。5、 示波器測移動通信信道模塊“AD”測試點， 調(diào)節(jié) W01， 使 AD 點信號峰峰值為 2V 左右。6、示波器測移動通信信道模塊“ CH1-1”處的慢衰落干擾信號，調(diào)節(jié) W02 電位器可改變信號幅度。7、示波器測移動通信信道模塊“

14、 OUT”測試點，此時信號仍為慢衰落干擾信號。8、示波器測主板解調(diào)模塊 T306 與信號源模塊的原基帶信號 T101 ，對比兩個信號的變化。五、觀測記錄原始信號白噪聲信號慢衰落信號六、數(shù)據(jù)處理七、小結(jié)或討論指導(dǎo)師（簽名） 實驗報告成績 批改日期 實驗（二）QPSK調(diào)制與解調(diào)實驗實驗日期 2015/4/23 同組者姓名 一、實驗?zāi)康?、了解多進制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的概念。2、掌握 QPSK 調(diào)制的原理及實現(xiàn)方法。3、掌握 QPSK 解調(diào)的原理及實現(xiàn)方法。二、實驗儀器1 、主板模塊 一塊2、 20M 雙蹤示波器 一臺 三、實驗原理1、 QPSK 調(diào)制QPSK（ Quadrature Phase Shi

15、ft Keying，正交相移鍵控）又叫四相絕對相移調(diào)制，利用載波的四種不同相位來表征數(shù)字信息。由于每一種載波相位代表兩個比特信息，故每個四進制碼元又被稱為雙比特碼元。我們把組成雙比特碼元的前一信息比特用 a 代表，后一信息比特用 b 代表。雙比特碼元中兩個信息比特 ab 通常是按格雷碼排列的，它與載波相位的關(guān)系如表2-1 所示，矢量關(guān)系如圖 2-1 所示。圖 2-1（ a）表示 A 方式時 QPSK 信號的矢量圖，圖 2-1（ b）表示 B 方式時QPSK 信號的矢量圖。由下圖可知， QPSK 信號的相位在（ 0°， 360°）內(nèi)等間隔地取四種可能相位。由于正弦和余弦函數(shù)的

16、互補特性，對應(yīng)于載波相位的四種取值，比如在 A 方式中為 0°、 90°、 180°、 270°，則其成形波形幅度有三種取值，即±1、 0；比如在 B 方式中為 45°、 135°、 2250、 315°，則其成形波形幅度有兩種取值，即± 2 / 2 。QPSK 信號地產(chǎn)生方法與 2PSK 信號一樣，也可分為調(diào)相法和相位選擇法。實驗中用調(diào)相法產(chǎn)生 QPSK 調(diào)制信號的原理框圖如下圖 2-2 所示。下面以 B 方式的 QPSK 調(diào)制為例，講述 QPSK 信號相位的合成原理。上圖中，輸入的二進制序列，即信號源

17、模塊提供的 12K NRZ 碼，先經(jīng)串 /并轉(zhuǎn)換分為兩路并行數(shù)據(jù) DI 和 DQ。DI、 DQ 信號分別通過波形選擇地址生成器，生成對應(yīng)的波形選擇地址，該地址再送入外部的 EEPROM 中通過尋址得對應(yīng)的波形數(shù)據(jù)的點，波形數(shù)據(jù)點再經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器生成雙極性序列 I 路成形和 Q 路成形。I 路成形和 Q 路成形信號分別與同相載波及其正交載波乘法器相乘進行二相調(diào)制，得到 I路調(diào)制和 Q 路調(diào)制信號。將兩路調(diào)制信號疊加，即 I 路調(diào)制與 Q 路調(diào)制信號加法器相加，得 QPSK 調(diào)制信號輸出。QPSK 信號相位編碼邏輯關(guān)系如下表 2-2同理，根據(jù) A 方式 QPSK 信號的矢量圖，有相位編碼邏輯關(guān)

18、系表 2-3 如下所示。上表中， “無”表示乘法器相乘后無載波輸出。另外，因為 Q 路與 I 路是正交的，所以 Q路的 0°相位相當(dāng)于合成相位的 90°， Q 路的 180°相位相當(dāng)于合成相位的 270°。2、 QPSK 解調(diào)由于 QPSK 可以看作是兩個正交 2PSK 信號的疊加， 故它可以采用與 2PSK 信號類似的解調(diào)方法進行解調(diào)，即由兩個 2PSK 信號相干解調(diào)器構(gòu)成，其原理框圖如圖 2-3 所示。上圖中， QPSK 調(diào)制信號與輸入的兩路正交的相干載波 SIN 和 COS 分別乘法器相乘，得I 路解調(diào)和 Q 路解調(diào)信號。兩路解調(diào)信號分別經(jīng)雙二階低

19、通濾波器得 I 路濾波和 Q 路濾波信號。兩路濾波信號分別經(jīng)電壓比較器與不同的直流電平比較，比較結(jié)果分別送入 CPLD 中抽樣判決再數(shù)據(jù)還原，得 DI 和 DQ 信號。DI 和 DQ 信號最后并/串轉(zhuǎn)換，恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)輸出。 四、實驗內(nèi)容及步驟5、 1、信號源模塊設(shè)置：“NRZ RATE SETTING”撥碼開關(guān)設(shè)置為 128 分頻，即撥為 00000001 00101000。按“WAVE”鍵選擇 NRZ， 24 位“NRZ SETTING”撥碼開關(guān)任意設(shè)置。2、實驗連線及設(shè)置如下：信號源模塊 調(diào)制模塊（二號臺階線）T101T202短路塊連接調(diào)制模塊 J202、 J203 上面及中間的插針，短

20、路塊連接 J204、 J205。3、插上電源線，打開主機箱的交流開關(guān)，再分別按下調(diào)制、解調(diào)模塊中的電源開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管燈亮，模塊均開始工作。4、 A 方式 QPSK 調(diào)制（ 1）調(diào)制模塊的 SW201 撥為“00100000”即選擇 A 方式的 QPSK 調(diào)制。（ 2）示波器觀測 T208“DI”和 T209“DQ”測試點碼型，應(yīng)為 NRZ 碼串 /并轉(zhuǎn)換的結(jié)果。（ 3）示波器觀測 T212“I 路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形，應(yīng)符合表 2-3 中 DI、DQ 碼型與 I 路成形、 Q 路成形電平之間的邏輯轉(zhuǎn)換關(guān)系。若不符，嘗試按調(diào)制模塊的“RESET”鍵。（ 4）示波器調(diào)

21、到“XY”檔，通道 1、 2 分別接 T212 與 T213 測試點，兩通道設(shè)置相同“V/格”（例如均為 500mv/格），再調(diào)整 CH1 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH1垂直位置 0.00divs；調(diào)整 CH2 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH2 垂直位置0.00divs。觀測 A 方式 QPSK 星座圖。（ 5）示波器觀測 T217“調(diào)制輸出 ”測試點波形，用頻譜儀觀測該信號頻譜（可用數(shù)字示波器上 FFT 功能替代觀測）。5、 A 方式 QPSK 解調(diào)（ 1）以上模塊設(shè)置和連線均不變，增加連線如下：調(diào)制模塊 解調(diào)模塊（射頻線）Z201Z302Z202Z301短路塊連接 JP3

22、02 中間及右邊的插針。（ 2）解調(diào)模塊的 SW301 撥為“00100000”，即選擇 A 方式 QPSK 解調(diào)。（ 3）示波器觀測 T306“I 路濾波”和 T307“Q 路濾波”測試點波形，對比調(diào)制模塊 T212“I路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形。（若一致說明解調(diào)正確，若不一致可能是載波相位不對，按解調(diào)模塊“RESET”鍵復(fù)位或是重新開關(guān)該模塊電源復(fù)位。）（ 5）示波器觀測 T308“DI”和 T309“DQ”測試點碼型， 對比調(diào)制模塊 T208“DI”和 T209“DQ”測試點碼型。（注意解調(diào)出的信碼與輸入的信碼存在延遲。）（ 7）改變信號源模塊 NRZ 碼的碼型，重復(fù)上

23、述實驗步驟。6、 B 方式 QPSK 調(diào)制與解調(diào)（ 1）調(diào)制模塊 SW201 撥為“00010000”，解調(diào)模塊的 SW301 撥為“00010000”，即選擇 B方式 QPSK 調(diào)制與解調(diào)。（ 2）信號源模塊設(shè)置和連線不變。（ 3）重復(fù)上述實驗步驟，完成 B 方式 QPSK 調(diào)制與解調(diào)，并觀測 B 方式 QPSK 星座圖。五、觀測記錄1、A方式QPSK調(diào)制（1）調(diào)制模塊的SW201撥為“00100000”即選擇A方式的QPSK調(diào)制。（2）示波器觀測T208“DI”和T209“DQ”測試點碼型，應(yīng)為NRZ碼串/并轉(zhuǎn)換的結(jié)果。DI、DQ有兩種情況，一種是DI取NRZ碼的奇數(shù)位，DQ取偶數(shù)位；另一

24、種是DI取偶數(shù)位，DQ取奇數(shù)位。按調(diào)制模塊的RESET鍵切換。下圖為NRZ碼為“1000000001100000011100000”，碼速率為12KHZ時DI（CH1）和DQ（CH2）的波形。（3）示波器觀測T212“I路成形”（CH1）和T213“Q路成形”（CH2）波形 ，成形信號不唯一。 （4）為了更好的觀察星座圖，將輸入信號改為PN31，即按信號源模塊的“WAVE”鍵切換到PN31即可。下圖為PN31的A方式QPSK調(diào)制星座圖。2、A方式QPSK解調(diào)（1）示波器觀測T306“I路濾波”和T307“Q路濾波”測試點波形，對比調(diào)制模塊T212“I路成形”和T213“Q路成形”測試點波形。

25、I路濾波（CH1）與I路成形（CH2） Q路濾波（CH1）與Q路成形（CH2）（2）示波器觀測T308“DI”和T309“DQ”測試點碼型，對比調(diào)制模塊T208“DI”和T209“DQ”測試點碼型。 T308（CH1）與T208（CH2） T309（CH1）與T209（CH2）（3）示波器觀測T303“解調(diào)輸出”測試點碼型，應(yīng)與信號源模塊T101的碼型一致。（注意解調(diào)出的信碼與輸入的信碼存在延遲。）T303（CH1）與T101（CH2）六、數(shù)據(jù)處理設(shè)置的信號是24位，I,Q路信號分別是信號的奇偶位，兩兩組合，滿足原則，觀察示波器中的波形是否符合要求。經(jīng)發(fā)現(xiàn)有少量誤碼判斷。原因可能是判決電路的誤

26、判；信號源經(jīng)過信道后加上噪聲波形發(fā)生顯著變化。七、小結(jié)或討論實驗（三） OQPSK 調(diào)制與解調(diào)實驗實驗日期 2015/4/29 同組者姓名 一、實驗?zāi)康?、掌握 OQPSK 調(diào)制的原理及實現(xiàn)方法。2、掌握 OQPSK 解調(diào)的原理及實現(xiàn)方法。二、實驗儀器1 、主板模塊 一塊2、 20M 雙蹤示波器 一臺三、實驗原理在 QPSK 體制中，它的相鄰碼元最大相位差達到 180°。由于這樣的相位突變在頻帶受限的系統(tǒng)中會引起信號包絡(luò)的很大起伏，這是我們不希望的。所以為了減小此相位突變，將兩個正交分量的兩個比特 DI 和 DQ 在時間上錯開半個碼元，使之不可能同時改變。這樣安排后相鄰碼元相位差的最

27、大值僅為 90°，從而減小了信號振幅的起伏。這種體制稱為偏移四相相移鍵控（ Offset QPSK， OQPSK）。下圖 3-1 分別是 B 方式的 QPSK 及 OQPSK 調(diào)制的星座圖和相位轉(zhuǎn)移圖所示。四、實驗內(nèi)容及步驟1、 信號源模塊設(shè)置：“NRZ RATE SETTING”撥碼開關(guān)設(shè)置為 128 分頻，即撥為 00000001 00101000。按“WAVE”鍵選擇 NRZ， 24 位“NRZ SETTING”撥碼開關(guān)任意設(shè)置。2、 實驗連線及設(shè)置如下：信號源模塊 調(diào)制模塊（二號臺階線）T101T202短路塊連接調(diào)制模塊 J202、 J203 上面及中間的插針，短路塊連接 J

28、204、 J205。3、插上電源線，打開主機箱的交流開關(guān)，再分別按下調(diào)制、解調(diào)模塊中的電源開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管燈亮，模塊均開始工作。4、 A 方式 OQPSK 調(diào)制（ 1）調(diào)制模塊的 SW201 撥為“00001000”即選擇 A 方式的 OQPSK 調(diào)制。（ 2）示波器觀測 T208“DI”和 T209“DQ”測試點碼型，應(yīng)為 NRZ 碼串 /并轉(zhuǎn)換的結(jié)果，且在時間上錯開了半個碼元。（ 3）示波器觀測 T212“I 路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形，應(yīng)符合表 2-3 中 DI、DQ 碼型與 I 路成形、 Q 路成形電平之間的邏輯轉(zhuǎn)換關(guān)系。若不符，嘗試按調(diào)制模塊的“RESET”鍵

29、。（ 4）示波器調(diào)到“XY”檔，通道 1、 2 分別接 T212 與 T213 測試點，兩通道設(shè)置相同“V/格”（例如均為 500mv/格），再調(diào)整 CH1 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH1垂直位置 0.00divs；調(diào)整 CH2 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH2 垂直位0.00divs。觀測 A 方式 OQPSK 星座圖（ 5）示波器觀測 T217“調(diào)制輸出 ”測試點波形，用頻譜儀觀測該信號頻譜（可用數(shù)字示波器上 FFT 功能替代觀測）。5、 A 方式 OQPSK 解調(diào)（ 1）以上模塊設(shè)置和連線均不變，增加連線如下：調(diào)制模塊 解調(diào)模塊（射頻線）Z201Z302Z202Z301

30、短路塊連接 JP302 中間及右邊的插針。（ 2）解調(diào)模塊的 SW301 撥為“00001000”，即選擇 A 方式 OQPSK 解調(diào)。（ 3）示波器觀測 T306“I 路濾波”和 T307“Q 路濾波”測試點波形，對比調(diào)制模塊 T212“I路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形。（若一致說明解調(diào)正確，若不一致可能是載波相位不對，按解調(diào)模塊“RESET”鍵復(fù)位或是重新開關(guān)該模塊電源復(fù)位。）（ 4）示波器觀測 T308“DI”和 T309“DQ”測試點碼型，并對比調(diào)制模塊 T208“DI”和T209“DQ”測試點碼型。（ 5）示波器觀測 T303“解調(diào)輸出”測試點碼型，應(yīng)與信號源模塊 T1

31、01 的碼型一致。 （注意解調(diào)出的信碼與輸入的信碼存在延遲。 ）（ 6）改變信號源模塊 NRZ 碼的碼型，重復(fù)上述實驗步驟。6、 B 方式 OQPSK 調(diào)制與解調(diào)（ 1）調(diào)制模塊 SW201 撥為“00000100”，解調(diào)模塊的 SW301 撥為“00000100”，即選擇 B方式 OQPSK 調(diào)制與解調(diào)。信號源模塊設(shè)置和連線不變。（ 2）完成B 方式 OQPSK 調(diào)制與解調(diào)，并觀測 B 方式 OQPSK 星座圖。五、觀測記錄1、A方式OQPSK調(diào)制（1）示波器觀測T208“DI”和T209“DQ”測試點碼型，應(yīng)為NRZ碼串/并轉(zhuǎn)換的結(jié)果，且在時間上錯開了半個碼元。NRZ設(shè)置為“1000000

32、01100000011100000”時的DI（CH1）和DQ（CH2）（2）T212“I路成形”（CH1）和T213“Q路成形”（CH2）波形， 成形信號不唯一。（3）示波器調(diào)到“XY”檔，通道1、2分別接T212與T213測試點，兩通道水平軸幅值檔撥為相同的“V/格”，觀測A方式OQPSK星座圖。PN31碼OQPSK調(diào)制星座圖2、A方式OQPSK解調(diào)（1）示波器觀測T306“I路濾波”和T307“Q路濾波”測試點波形，對比調(diào)制模塊T212“I路成形”和T213“Q路成形”測試點波形。I路濾波（CH1）與I路成形（CH2） Q路濾波（CH1）與Q路成形（CH2）（2）示波器觀測T308“DI”

33、和T309“DQ”測試點碼型，對比調(diào)制模塊T208“DI”和T209“DQ”測試點碼型。T308（CH1）與T208（CH2） T309（CH1）與T209（CH2）T308（CH1）與T309（CH2）（3）示波器觀測T303“解調(diào)輸出”（CH1），應(yīng)與信號源模塊T101（CH2）。（注意解調(diào)出的信碼與輸入的信碼存在延遲。）3、B方式OQPSK調(diào)制與解調(diào)（1）PN31碼OQPSK調(diào)制星座圖六、數(shù)據(jù)處理七、小結(jié)或討論實驗（四）/4-DQPSK 調(diào)制與解調(diào)實驗實驗日期 2015/5/14 同組者姓名 一、實驗?zāi)康?、掌握 /4-DQPSK 調(diào)制的原理及實現(xiàn)方法。2、掌握 /4-DQPSK 解調(diào)的

34、原理及實現(xiàn)方法。二、實驗儀器1 、主板模塊 一塊2、 移動通信信道模塊 一塊三、實驗原理1、 /4-DQPSK 調(diào)制/4-DQPSK 是對 QPSK 信號特性的一種改進調(diào)制方式： 改進之一是將 QPSK 的最大相位跳變± 降為±3/4，從而改善了 /4-DQPSK 的頻譜特性；改進之二是在解調(diào)方式上， QPSK只能用相干解調(diào)，而 /4-DQPSK 既可以用相干解調(diào)也可以采用非相干解調(diào)。/4-DQPSK 的相位關(guān)系如下圖 4-1 所示。從圖中可看出信號相位跳變必定在圖中的“。 ”組和“×”組之間跳變，即在相鄰碼元，僅會出現(xiàn)從“。 ”組到“×”組相位點（或“

35、×組”到“。 ”組相位點）的跳變，而不會在同組內(nèi)跳變。/4 DQPSK 調(diào)制中，將輸入的二進制序列先經(jīng)串 /并轉(zhuǎn)換分為兩路并行數(shù)據(jù) DI 和 DQ輸出，再對雙比特碼進行碼變換，其后的調(diào)制過程與 QPSK 調(diào)制原理框圖類似，如下圖 4-2所示。/4-DQPSK 碼變換的過程如下：（ 1）串 /并轉(zhuǎn)換NRZ 碼經(jīng)串 /并轉(zhuǎn)換得 DI 和 DQ 兩路并行數(shù)據(jù)。（ 2）相位編碼將 DI、 DQ 兩路并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為三位相位編碼數(shù)據(jù)。11001010110010110111（ 3）差分變換將三位相位編碼數(shù)據(jù)并行送入超前進位集成 4 位加法器 74283 中，進行差分變換，得三位并行編碼 C1C2C

36、3。（ 4）對應(yīng)成形三位并行編碼 C1C2C3 與成形信號的對應(yīng)關(guān)系如下： 以信號源模塊 NRZ 碼碼型設(shè)置為 11000000 11100000 11111000 為例， /4DQPSK 調(diào)制各測試點信號列表 4-1 如下。2、 /4 DQPSK 解調(diào)/4-DQPSK 解調(diào)原理同 QPSK 類似，只是多一碼反變換還原的過程，如下圖 4-3 所示。由于成形信號與濾波信號均有 0， ±1 / 2 ， ±1 五種邏輯電平值，故在解調(diào)還原時采用四電平的比較器來電壓判決。四、實驗內(nèi)容及步驟1、 信號源模塊設(shè)置：“NRZ RATE SETTING”撥碼開關(guān)設(shè)置為 128 分頻，即撥為

37、 00000001 00101000。按“WAVE”鍵選擇 NRZ， 24 位“NRZ SETTING”撥碼開關(guān)任意設(shè)置。2、實驗連線及設(shè)置如下：信號源模塊 調(diào)制模塊（二號臺階線）T101T202短路塊連接調(diào)制模塊 J202、 J203 上面及中間的插針，短路塊連接 J204、 J205。3、插上電源線，打開主機箱的交流開關(guān)，再分別按下調(diào)制、解調(diào)模塊中的電源開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管燈亮，模塊均開始工作。 （注意：在實驗中均是先連線，后打開電源做實驗，不要帶電連線）4、 /4-DQPSK 調(diào)制（ 1）調(diào)制模塊的 SW201 撥為“00000010”即選擇 /4-DQPSK 調(diào)制。（ 2）示波器觀測

38、 T208“DI”和 T209“DQ”測試點碼型，應(yīng)為 NRZ 碼串 /并轉(zhuǎn)換的結(jié)果。（ 3）示波器觀測 T212“I 路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形。若不符，嘗試按調(diào)制模塊的“RESET”鍵。（ 4）示波器調(diào)到“XY”檔，通道 1、 2 分別接 T212 與 T213 測試點，兩通道設(shè)置相同“V/格”（例如均為 500mv/格），再調(diào)整 CH1 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH1垂直位置 0.00divs；調(diào)整 CH2 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH2 垂直位0.00divs。觀測 /4-DQPSK 星座圖。（ 5）示波器觀測 T217“調(diào)制輸出 ”測試點波形，用

39、頻譜儀觀測該信號頻譜（可用數(shù)字示波器上 FFT 功能替代觀測）。5、 /4-DQPSK 解調(diào)（ 1）以上模塊設(shè)置和連線均不變，增加連線如下：調(diào)制模塊 解調(diào)模塊（射頻線）Z201Z302Z202Z301短路塊連接 JP302 中間及右邊的插針。（ 2）解調(diào)模塊的 SW301 撥為“00000010”，即選擇 /4-DQPSK 解調(diào)。（ 3）示波器觀測 T306“I 路濾波”和 T307“Q 路濾波”測試點波形，對比調(diào)制模塊 T212“I路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形。（若一致說明解調(diào)正確，若不一致可能是載波相位不對，按解調(diào)模塊“RESET”鍵復(fù)位或是重新開關(guān)該模塊電源復(fù)位。）（ 4

40、）示波器觀測 T308“DI”和 T309“DQ”測試點碼型，。五、觀測記錄1、/4-DQPSK調(diào)制（1）示波器觀測T212“I路成形”（CH1）和T213“Q路成形”（CH2）測試點波形。NRZ設(shè)置為“100000001100000011100000”，BS=12KHz。成形信號不止一種，下圖僅為其中的一種。（4）示波器調(diào)到“XY”檔，通道1、2分別接T212與T213測試點，兩通道水平軸幅值檔撥為相同的“V/格”，觀測/4-DQPSK星座圖。PN31碼/4-DQPSK星座圖2、/4-DQPSK解調(diào)（1）I路濾波（CH1）與I路成形（CH2） Q路濾波（CH1）與Q路成形（CH2）（2）T3

41、08（CH1）與T309（CH2）六、數(shù)據(jù)處理七、小結(jié)或討論實驗（五）MSK調(diào)制與解調(diào)實驗實驗日期 2015/5/21 同組者姓名 一、實驗?zāi)康耐ㄟ^本實驗掌握 MSK、解調(diào)原理及方法。二、實驗儀器1 、主板模塊 一塊2、 移動通信信道模塊 一塊三、實驗原理1、 MSK 調(diào)制MSK（ Minimum Shift Keying，最小移頻鍵控）是移頻鍵控 FSK 的一種改進型。這里“最小”指的是能以最小的調(diào)制指數(shù)（即 0.5）獲得正交信號，它能比 PSK 傳送更高的比特速率。MSK 信號是一種包絡(luò)恒定、相位連續(xù)、帶寬最小并且嚴(yán)格正交的 2FSK 信號，由表達式推得， MSK 信號波形如下圖 6-1

42、所示。由于成形信號只有以上兩種波形選擇，因此當(dāng)前數(shù)據(jù)取出的成形信號只與它的前一位數(shù)據(jù)有關(guān)。如果當(dāng)前數(shù)據(jù)與前一位數(shù)據(jù)相同，輸出的成形信號就相反，例如前一位數(shù)據(jù)對應(yīng)成形波形 1，那么當(dāng)前數(shù)據(jù)則對應(yīng)成形波形 2；如果當(dāng)前數(shù)據(jù)與前一位數(shù)據(jù)相反，輸出的成形信號就相同，例如前一位數(shù)據(jù)對應(yīng)成形波形 1，那么當(dāng)前數(shù)據(jù)仍對應(yīng)成形波形 1。以信號源模塊 NRZ 碼碼型設(shè)置為 11000000 11100000 11111000 為例， MSK 調(diào)制各測試點信號如下圖 6-4 所示。2、 MSK 解調(diào)MSK 信號的解調(diào)與 FSK 信號相似，可以采用相干解調(diào)，也可以采用非相干解調(diào)方式。實驗中采用的仍然是相干解調(diào)方式。

43、將得到的 MSK 調(diào)制信號正交解調(diào)， 通過雙二階低通濾波器得到 I 路濾波和 Q 路濾波信號，將還原的成形信號進行電平比較， 比較的結(jié)果送入 CPLD 中處理還原， 就可解調(diào)出原 NRZ 碼。四、實驗內(nèi)容及步驟1、插上電源線，打開主機箱的交流開關(guān)，再分別按下調(diào)制、解調(diào)模塊中的電源開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管燈亮，模塊均開始工作。（注意，此處只是驗證通電是否成功，在實驗中均是先連線，后打開電源做實驗，不要帶電連線）2、信號源模塊設(shè)置：“NRZ RATE SETTING”撥碼開關(guān)設(shè)置為 128 分頻，即撥為 00000001 00101000。按“WAVE”鍵選擇 NRZ， 24 位“NRZ SETTI

44、NG”撥碼開關(guān)任意設(shè)置。3、實驗連線及設(shè)置如下：信號源模塊 調(diào)制模塊（二號臺階線）T101T202短路塊連接調(diào)制模塊 J202、 J203 上面及中間的插針，短路塊連接 J204、 J205。4、 MSK 調(diào)制（ 1）調(diào)制模塊的 SW201 撥為“10000000”即選擇 MSK 調(diào)制。（ 2）示波器觀測 T216 測試點碼型，為 NRZ 碼的差分編碼。（ 3） 示波器觀測 T208“DI”和 T209“DQ”測試點碼型， 應(yīng)為 NRZ 差分碼串 /并轉(zhuǎn)換的結(jié)果。（ 4）示波器觀測 T212“I 路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形。若不符，嘗試按調(diào)制模塊的“RESET”鍵。（ 5）示

45、波器調(diào)到“X Y”檔，通道 1、 2 分別接 T212 與 T213 測試點，兩通道設(shè)置相同“V/格”（例如均為 500mv/格），再調(diào)整 CH1 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH1垂直位置 0.00divs；調(diào)整 CH2 通道的垂直位置，示波器上顯示為： CH2 垂直位0.00divs。觀測 MSK 星座圖。（ 6）示波器觀測 T217“調(diào)制輸出 ”測試點波形，用頻譜儀觀測該信號頻譜（可用數(shù)字示波器上 FFT 功能替代觀測）。5、 MSK 解調(diào)（ 1）以上模塊設(shè)置和連線均不變，增加連線如下：調(diào)制模塊 解調(diào)模塊（射頻線）Z201Z302Z202Z301短路塊連接 JP302 中間及右邊的

46、插針。（ 2）解調(diào)模塊的 SW301 撥為“10000000”，即選擇 MSK 解調(diào)。（ 3）示波器觀測 T306“I 路濾波”和 T307“Q 路濾波”測試點波形，對比調(diào)制模塊 T212“I路成形”和 T213“Q 路成形”測試點波形。（若一致說明解調(diào)正確，若不一致可能是載波相位不對，按解調(diào)模塊“RESET”鍵復(fù)位或是重新開關(guān)該模塊電源復(fù)位。）（ 4）示波器觀測 T308“DI”和 T309“DQ”測試點碼型， 對比調(diào)制模塊 T208“DI”和 T209“DQ”測試點碼型。（ 5）示波器觀測 T303“解調(diào)輸出”測試點碼型，應(yīng)與信號源模塊 T101的碼型一致。 （注意解調(diào)出的信碼與輸入的信碼

47、存在延遲。 ）（ 6）改變信號源模塊 NRZ 碼的碼型，重復(fù)上述實驗步驟。五、觀測記錄1、MSK調(diào)制（1）示波器觀測T216測試點碼型，為NRZ碼的差分編碼。下圖是NRZ碼型為“100000001100000011100000”時的兩種差分編碼，一種是“000000001000000010111111”，另一種是“111111110111111101000000”。 （2）示波器觀測T208“DI”（CH1）和T209“DQ”（CH2）測試點碼型，DI、DQ波形不唯一。（3）示波器觀測T212“I路成形”（CH1）和T213“Q路成形”（CH2）測試點波形。成形信號波形不唯一。 DI（CH1）

48、與I路成形（CH2） DQ（CH1）與Q路成形（CH2）（4）示波器調(diào)到“XY”檔，通道1、2分別接T212與T213測試點，兩通道水平軸幅值檔撥為相同的“V/格”，觀測MSK星座圖。PN31的MSK調(diào)制星座圖六、數(shù)據(jù)處理七、小結(jié)或討論實驗（六）PSK信號載波恢復(fù)實驗實驗日期 2015/6/4 同組者姓名 一、實驗?zāi)康?、掌握用科斯塔斯（ Costas）環(huán)提取同步載波的原理與實現(xiàn)方法。2、了解同步載波相位誤差的產(chǎn)生原因。二、實驗儀器1 、主板模塊 一塊2、 移動通信信道模塊 一塊三、實驗原理1、 科斯塔斯環(huán)同步載波提取同步是通信系統(tǒng)中一個重要的實際問題。當(dāng)采用同步解調(diào)或相干檢測時，接收端需要提供一個與發(fā)射端調(diào)制載波同頻同相的相干載波。這個相干載波的獲取就稱