實驗二BPSK、BDPSK傳輸系統(tǒng)實驗

1、濤U掰岑2就實驗報告20/20學年第一學期課程名稱通信原理C實驗名稱BPSK/BDPSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)綜合實驗實驗時間年月日指導單位通信與信息工程學院學生姓名班級學號學院系專業(yè)實驗二BPSK/BDPSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)綜合實驗實驗原理一BPSK調(diào)制理論上二進制相移鍵控BPSK可以用幅度恒定,而其載波相位隨著輸入信號m1、0碼而改變,通常這兩個相位相差180°.如果每比特能量為Eb,那么傳輸?shù)腂PSK言號為：S(t)cos(2fcc)其中00m01800m1二BPSK解調(diào)接收的BPSK信號可以表示成:R(t)a:2Ebcos(2fc為了對接收信號中的數(shù)據(jù)進行正確的解調(diào),這要求在接收機端知道載

2、波的相位和頻率信息,同時還要在正確時間點對信號進行判決.這就是我們常說的載波恢復(fù)與位定時恢復(fù).1、載波恢復(fù)對二相調(diào)相信號中的載波恢復(fù)有很多的方法,最常用的有平方環(huán)法、判決反應(yīng)環(huán).在BPSK解調(diào)器中,載波恢復(fù)的指標主要有：同步建立時間、保持時間、穩(wěn)態(tài)相差、相位抖動等.BPS儂收信號為:本地恢復(fù)載波信號的穩(wěn)態(tài)相位誤差對解調(diào)性能存在影響,對于_'2Eh.R(t)a(t)2Ebcos(2fc)TTb而恢復(fù)的相干載波為cos2fc,經(jīng)相乘器、低通濾波后輸出的信號為:a(t)a(t)2Eb1.Tb一cos2假設(shè)提取的相干載波與輸入載波沒有相位差,即A=0,那么解調(diào)輸出的信號為a(t)a.濯假設(shè)存在

3、相差A(yù),那么輸出信號下降cos2A倍,即輸出信噪比下降cos2A,其將影響信道的誤碼率性能,使誤碼增加.對BPSK而言,在存在載波恢復(fù)穩(wěn)態(tài)相差時信道誤碼率為:1Eb.Peerfc1cos2No為了提升BPSK勺解調(diào)性能,一般盡可能地減小穩(wěn)態(tài)相差,在實際中一般要求其小于5°.改善這方面的性能一般可通過提升路環(huán)路的開環(huán)增益、減少環(huán)路時延.當然在提升環(huán)路增益的同時,對環(huán)路的帶寬可能產(chǎn)生影響.2、位定時對于接收的BPSK言號,與本地相干載波相乘并經(jīng)匹配濾波之后,在什么時刻對該信號進行抽樣、判決,這一功能主要由位定時來實現(xiàn).眼圖、星座圖與抽最后,對通信原理綜合實驗系統(tǒng)中最常用的幾個測量方法作一

4、介紹:樣判決點波形.(1)眼圖：利用眼圖可方便地估計系統(tǒng)的性能.對眼圖的測試方法如下：用示波器的同步輸入通道接收碼元的時鐘信號,用示波器的另一通道接在系統(tǒng)接收濾波器的輸出端(例如I支路),然后調(diào)整示波器的水平掃描周期(或掃描頻率),使其與接收碼元的周期同步.這時就可以在熒光屏上看到顯示的圖型很像人的眼睛,所以稱為眼圖.(2)星座圖：與眼圖一樣,可以較為方便地估計出系統(tǒng)的性能,同時它還可以提供更多的信息,如I、Q支路的正交性、電平平衡性能等.星座圖的觀察方法如下：用一個示波器的一個通道接收I支路信號,另一通道接Q支路信號,將示波器設(shè)置成X-Y方式,這時就可以在熒光屏上看到如圖4.2-10所示的星

5、座圖.(3)判決點波形：是在判決器之前的波形.判決點波形可以較好地反映最終輸出性能的好壞.判決點波形上下兩線聚集越好,那么系統(tǒng)性能真好,反之越差.(三)BDPSK調(diào)制與解調(diào)由于BPSK相干載波恢復(fù)可能出現(xiàn)相位模糊,所以實用中經(jīng)常采用DBPSK調(diào)制,是相移鍵控的非相干形式,它不需要在接收機端恢復(fù)相干參考信號.非相干接收機容易制造而且廉價,因此在無線通信系統(tǒng)中被廣泛使用.在DBPSK系統(tǒng)中,輸入的二進制序列先差分編碼,然后再用BPSK調(diào)制器調(diào)制.差分編碼原理為：a(n)a(n1)b(n)雖然DBPSK1分解調(diào)降低了接收機復(fù)雜度的優(yōu)點,但它的能量效率比相干BPSK低3dB.在加性高斯白噪聲環(huán)境中,平

6、均錯誤概率如下所示：1,Eb、Pe二exp()2N°在DBPSK方式中,由于不需要恢復(fù)載波,因而不能觀察到接收端的眼圖信號.但可以差分BPSK的抽樣判決觀察抽樣判決點之前的信號波形來判斷接收信號的質(zhì)量與解調(diào)性能.點波形較相干BPSK要差.二、實驗儀器1、JH5001-4實驗箱一臺2、20MHz雙蹤示波器一臺3、頻譜測量儀一臺三、實驗?zāi)康?、掌握BPSK調(diào)制和解調(diào)的根本原理；2、掌握BPSK調(diào)制的方法3、掌握BPSK載波恢復(fù)特點與位定時恢復(fù)的根本方法；4、掌握BPSK檢測的方法,弄懂為什么會產(chǎn)生相位模糊5、掌握差分編碼的方法6、熟悉BDPSK差分檢測的根本工作原理；7、了解BPSK/B

7、DPSK在高斯白噪聲下的根本性能.四、實驗步驟(一)BPSK調(diào)制1、將JH5001-4平臺調(diào)制和解調(diào)模塊的所有短路器均置于1-2連接,用排線連接CZ01-A和CZ01-B,CZ02-A和CZ02-B、CZ03-A和CZ03-B.2、按1.12節(jié)中的方式將JH5001-4平臺設(shè)置成“BPSK模式.3、檢查DSP是否正常工作：測量TP413的波形,如果有脈沖波形,說明DSP已正常工作；如果沒有脈沖波形,那么DSP沒有正常工作,需按面板上的復(fù)位按鈕重新對硬件進行初始化.4、在“菜單中分別選擇不同的輸入碼型：(1)外部數(shù)據(jù)(2)全1碼(3)全0碼(4)0/1碼(5)特殊碼序列(6)m序列碼5、檢查DS

8、P是否正常工作：測量TP413的波形,如果有脈沖波形,說明DSP已正常工作；如果沒有脈沖波形,那么DSP沒有正常工作,需按面板上的復(fù)位按鈕重新對硬件進行初始化.6、觀察眼圖：將K701置于左端1、2.1單獨觀察測量點TP803的眼圖；2以測量點TP401進行同步,觀察測量點TP803的波形.判斷信號觀察的效果.7、取消“BPSK模式的“匹配濾波設(shè)置,重復(fù)實驗步驟4.8、觀察測量點TP803、TP804的x-y波形,即李沙育圖形.9、BPSK調(diào)制信號觀察：將輸入數(shù)據(jù)選擇為0/1碼,用示波器觀察TP904的調(diào)制波形,觀察相位翻轉(zhuǎn).用特殊碼序列重復(fù)該實驗,并判斷特殊碼序列.10、BPSK調(diào)制信號頻譜

9、測量測量時,用一條中頻電纜將示波器CH1連結(jié)接到調(diào)制器的SO01端口,按下MATH即Fourier變換.調(diào)整中央頻率為1.024MHz,掃描頻率為10KHz/DIV,分辨率帶寬為110KHz左右,調(diào)整輸入信號衰減器和掃描時間為適宜位置.通過菜單項選擇擇m序列碼輸入數(shù)據(jù),觀測BPSK信號頻譜.測量調(diào)制頻譜占用帶寬、電平等,記錄實際測量結(jié)果,畫下測量波形.二BPSK解調(diào)1、將JH5001-4平臺調(diào)制和解調(diào)模塊的所有短路器均置于1-2連接,用排線連接CZ01-A和CZ01-B,CZ02-A和CZ02-B、CZ03-A和CZ03-B,CZ04-A和CZ04-B.2、按1.12節(jié)中的方式將JH5001-

10、4平臺設(shè)置成“BPSK模式.3、在菜單中選擇不同的輸入碼型；4、在“JH5001-4平臺中,用中頻電纜連接S001、S002,使其在中頻上進行自環(huán)連接,即自發(fā)自收.5、檢查DSP是否正常工作：測量TP413的波形,如果有脈沖波形,說明DSP已正常工作;如果沒有脈沖波形,那么DSP沒有正常工作,需按面板上的復(fù)位按鈕重新對硬件進行初始化.6、李沙育圖形觀察：用雙蹤示波器觀察測量點TP605、TP606兩點的X-Y波形.7、鑒相特性觀察：將跳線開關(guān)K701設(shè)置在2-3位置,調(diào)整電位器W701以改變收發(fā)頻差,觀察鑒相點TP505測量點的波形.8、接收眼圖觀察：以位定時TP402恢復(fù)時鐘信號測量點作同步

11、,觀察測量點TP605的接收眼圖.9、匹配濾波特性觀察：1以位定時TP402作同步,觀察TP502、TP503測量點的接收眼圖,并對該兩點波形進行解釋.2用雙蹤示波器觀察TP502、TP503兩測量點的X-Y波形,即李沙育圖形.并同步驟6的測量結(jié)果進行比擬.3選擇匹配濾波,重復(fù)該實驗.解釋為什么發(fā)端眼圖已發(fā)生變化,而收端TP502的眼圖沒有發(fā)生變化.10、判決點觀察：用示波器觀察測量點的判決點TP510的工作波形.11、 解調(diào)數(shù)據(jù)觀察：用示波器觀察測量點TP103的接收數(shù)據(jù)信號.12、 位定時調(diào)整觀察：TP413為DSP調(diào)整之后的最正確抽樣時刻,它與TP401具有明確的相位關(guān)系.(1)在輸入測

12、試數(shù)據(jù)為m序列時,用示波器同時觀察TP401(發(fā)端時鐘,觀察時以它作同步)TP413(收端最正確判決時刻)之間的相位關(guān)系.(2)不斷按確認鍵(此時僅對DSP位定時環(huán)路初始化),觀察TP413的調(diào)整過程.(3)在測試數(shù)據(jù)為全1或全0碼時重復(fù)該實驗,并解釋原因.(4)斷開S002接收中頻接頭,在沒有接收信號的情況下重復(fù)該步實驗,并解釋原因.不斷按確認鍵,共會有四種相位關(guān)系:13、 以TP101發(fā)送時鐘信號為同步,在不同的測試碼序列下測量TP102接收時鐘的抖動情況,為什么在全0或全1碼下觀察不到位定時的抖動.三BDPSK調(diào)制與解調(diào)1、將JH5001-4平臺調(diào)制和解調(diào)模塊的所有短路器均置于1-2連接

13、.用排線連接C701-A和CZ01-B,C702-A和C702-B、C703-A和C703-B,C704-A和C704-B2、按1.12節(jié)中的方式將JH5001-4平臺設(shè)置成“差分BPSK模式.3、在該方式下只提供m序列輸入碼型；4、在“JH5001-4平臺中,用中頻電纜連接S001、S002,使其在中頻上進行自環(huán)連接,即自發(fā)自收.5、檢查DSP是否正常工作：測量TP413的波形,如果有脈沖波形,說明DSP已正常工作；如果沒有脈沖波形,那么DSP沒有正常工作,需按面板上的復(fù)位按鈕重新對硬件進行初始化.6、李沙育圖形觀察：用雙蹤示波器觀察TP605、TP606兩測量點的X-Y波形.7、接收眼圖觀

14、察：以位定時TP402測量點作同步,觀察測量點TP605的接收眼圖.此時為什么看不到眼圖.8、判決點觀察：用示波器觀察測量點判決點TP510的工作波形.9、位定時調(diào)整觀察：TP413為DSP調(diào)整之后的最正確抽樣時刻,它與TP401具有明確的相位關(guān)系.(1)在輸入測試數(shù)據(jù)為m序列時,用示波器同時觀察TP401(發(fā)端時鐘,觀察時以它作同步)TP413(收端最正確判決時刻)之間的相位關(guān)系.(2)不斷按確認鍵(此時僅對DSP位定時環(huán)路初始化),觀察TP413的調(diào)整過程.(3)斷開S002接收中頻接頭,在沒有接收信號的情況下重復(fù)該步實驗,并解釋原因.10、以TP101(發(fā)送時鐘)信號為同步,測量TP102(接收時鐘)的抖動情況.五、實驗報告(1)記錄實驗波形和數(shù)據(jù)；(已記錄在實驗步驟中)(2)表達BPSK、BDPSK調(diào)制的優(yōu)缺點；答：BPS"目干載波恢復(fù)可能出現(xiàn)相位模糊,所以實用中經(jīng)常采用DBPS喇制,是相移鍵控的非相干形式,它不需要在接收機端恢復(fù)相干參考信號.非相干接收機容易制造而且廉價,因此在無線通信系統(tǒng)中被廣泛使用.雖然DBPSK1分解調(diào)降低了接收機復(fù)雜度的優(yōu)點,但它的能量效率比相干BPSKf氐3dBo且差分BPS幽抽樣判決點波形較相干BPS儂差.(3)比擬BPSK和2ASK,它們有何異同.為什么一般不采用2ASK?答：B