實(shí)驗(yàn)二BPSK、BDPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、濤U掰岑2就實(shí)驗(yàn)報(bào)告20/20學(xué)年第一學(xué)期課程名稱通信原理C實(shí)驗(yàn)名稱BPSK/BDPSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間年月日指導(dǎo)單位通信與信息工程學(xué)院學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)院系專業(yè)實(shí)驗(yàn)二BPSK/BDPSK數(shù)字傳輸系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理一BPSK調(diào)制理論上二進(jìn)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(hào)m1、0碼而改變,通常這兩個(gè)相位相差180°.如果每比特能量為Eb,那么傳輸?shù)腂PSK言號(hào)為：S(t)cos(2fcc)其中00m01800m1二BPSK解調(diào)接收的BPSK信號(hào)可以表示成:R(t)a:2Ebcos(2fc為了對(duì)接收信號(hào)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的解調(diào),這要求在接收機(jī)端知道載

2、波的相位和頻率信息,同時(shí)還要在正確時(shí)間點(diǎn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行判決.這就是我們常說的載波恢復(fù)與位定時(shí)恢復(fù).1、載波恢復(fù)對(duì)二相調(diào)相信號(hào)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(biāo)主要有：同步建立時(shí)間、保持時(shí)間、穩(wěn)態(tài)相差、相位抖動(dòng)等.BPS儂收信號(hào)為:本地恢復(fù)載波信號(hào)的穩(wěn)態(tài)相位誤差對(duì)解調(diào)性能存在影響,對(duì)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(hào)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(hào)為a(t)a.濯假設(shè)存在

3、相差A(yù),那么輸出信號(hào)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(duì)BPSK而言,在存在載波恢復(fù)穩(wěn)態(tài)相差時(shí)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(shí)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(shí)延.當(dāng)然在提升環(huán)路增益的同時(shí),對(duì)環(huán)路的帶寬可能產(chǎn)生影響.2、位定時(shí)對(duì)于接收的BPSK言號(hào),與本地相干載波相乘并經(jīng)匹配濾波之后,在什么時(shí)刻對(duì)該信號(hào)進(jìn)行抽樣、判決,這一功能主要由位定時(shí)來實(shí)現(xiàn).眼圖、星座圖與抽最后,對(duì)通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中最常用的幾個(gè)測(cè)量方法作一

4、介紹:樣判決點(diǎn)波形.(1)眼圖：利用眼圖可方便地估計(jì)系統(tǒng)的性能.對(duì)眼圖的測(cè)試方法如下：用示波器的同步輸入通道接收碼元的時(shí)鐘信號(hào),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(shí)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(jì)出系統(tǒng)的性能,同時(shí)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(gè)示波器的一個(gè)通道接收I支路信號(hào),另一通道接Q支路信號(hào),將示波器設(shè)置成X-Y方式,這時(shí)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(diǎn)波形：是在判決器之前的波形.判決點(diǎn)波形可以較好地反映最終輸出性能的好壞.判決點(diǎn)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(shí)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(jī)端恢復(fù)相干參考信號(hào).非相干接收機(jī)容易制造而且廉價(jià),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(jìn)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(jī)復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn),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(cuò)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(hào).但可以差分BPSK的抽樣判決觀察抽樣判決點(diǎn)之前的信號(hào)波形來判斷接收信號(hào)的質(zhì)量與解調(diào)性能.點(diǎn)波形較相干BPSK要差.二、實(shí)驗(yàn)儀器1、JH5001-4實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2、20MHz雙蹤示波器一臺(tái)3、頻譜測(cè)量?jī)x一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)?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(diǎn)與位定時(shí)恢復(fù)的根本方法；4、掌握BPSK檢測(cè)的方法,弄懂為什么會(huì)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(cè)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(shí)驗(yàn)步驟(一)BPSK調(diào)制1、將JH5001-4平臺(tái)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(tái)設(shè)置成“BPSK模式.3、檢查DSP是否正常工作：測(cè)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(duì)硬件進(jìn)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(cè)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(duì)硬件進(jìn)行初始化.6、觀察眼圖：將K701置于左端1、2.1單獨(dú)觀察測(cè)量點(diǎn)TP803的眼圖；2以測(cè)量點(diǎn)TP401進(jìn)行同步,觀察測(cè)量點(diǎn)TP803的波形.判斷信號(hào)觀察的效果.7、取消“BPSK模式的“匹配濾波設(shè)置,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟4.8、觀察測(cè)量點(diǎn)TP803、TP804的x-y波形,即李沙育圖形.9、BPSK調(diào)制信號(hào)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(shí)驗(yàn),并判斷特殊碼序列.10、BPSK調(diào)制信號(hào)頻譜

9、測(cè)量測(cè)量時(shí),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(hào)衰減器和掃描時(shí)間為適宜位置.通過菜單項(xiàng)選擇擇m序列碼輸入數(shù)據(jù),觀測(cè)BPSK信號(hào)頻譜.測(cè)量調(diào)制頻譜占用帶寬、電平等,記錄實(shí)際測(cè)量結(jié)果,畫下測(cè)量波形.二BPSK解調(diào)1、將JH5001-4平臺(tái)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(tái)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(tái)中,用中頻電纜連接S001、S002,使其在中頻上進(jìn)行自環(huán)連接,即自發(fā)自收.5、檢查DSP是否正常工作：測(cè)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(duì)硬件進(jìn)行初始化.6、李沙育圖形觀察：用雙蹤示波器觀察測(cè)量點(diǎn)TP605、TP606兩點(diǎn)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(diǎn)TP505測(cè)量點(diǎn)的波形.8、接收眼圖觀察：以位定時(shí)TP402恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)測(cè)量點(diǎn)作同步

11、,觀察測(cè)量點(diǎn)TP605的接收眼圖.9、匹配濾波特性觀察：1以位定時(shí)TP402作同步,觀察TP502、TP503測(cè)量點(diǎn)的接收眼圖,并對(duì)該兩點(diǎn)波形進(jìn)行解釋.2用雙蹤示波器觀察TP502、TP503兩測(cè)量點(diǎn)的X-Y波形,即李沙育圖形.并同步驟6的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比擬.3選擇匹配濾波,重復(fù)該實(shí)驗(yàn).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(diǎn)觀察：用示波器觀察測(cè)量點(diǎn)的判決點(diǎn)TP510的工作波形.11、 解調(diào)數(shù)據(jù)觀察：用示波器觀察測(cè)量點(diǎn)TP103的接收數(shù)據(jù)信號(hào).12、 位定時(shí)調(diào)整觀察：TP413為DSP調(diào)整之后的最正確抽樣時(shí)刻,它與TP401具有明確的相位關(guān)系.(1)在輸入測(cè)

12、試數(shù)據(jù)為m序列時(shí),用示波器同時(shí)觀察TP401(發(fā)端時(shí)鐘,觀察時(shí)以它作同步)TP413(收端最正確判決時(shí)刻)之間的相位關(guān)系.(2)不斷按確認(rèn)鍵(此時(shí)僅對(duì)DSP位定時(shí)環(huán)路初始化),觀察TP413的調(diào)整過程.(3)在測(cè)試數(shù)據(jù)為全1或全0碼時(shí)重復(fù)該實(shí)驗(yàn),并解釋原因.(4)斷開S002接收中頻接頭,在沒有接收信號(hào)的情況下重復(fù)該步實(shí)驗(yàn),并解釋原因.不斷按確認(rèn)鍵,共會(huì)有四種相位關(guān)系:13、 以TP101發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)為同步,在不同的測(cè)試碼序列下測(cè)量TP102接收時(shí)鐘的抖動(dòng)情況,為什么在全0或全1碼下觀察不到位定時(shí)的抖動(dòng).三BDPSK調(diào)制與解調(diào)1、將JH5001-4平臺(tái)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(tái)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(tái)中,用中頻電纜連接S001、S002,使其在中頻上進(jìn)行自環(huán)連接,即自發(fā)自收.5、檢查DSP是否正常工作：測(cè)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(duì)硬件進(jìn)行初始化.6、李沙育圖形觀察：用雙蹤示波器觀察TP605、TP606兩測(cè)量點(diǎn)的X-Y波形.7、接收眼圖觀

14、察：以位定時(shí)TP402測(cè)量點(diǎn)作同步,觀察測(cè)量點(diǎn)TP605的接收眼圖.此時(shí)為什么看不到眼圖.8、判決點(diǎn)觀察：用示波器觀察測(cè)量點(diǎn)判決點(diǎn)TP510的工作波形.9、位定時(shí)調(diào)整觀察：TP413為DSP調(diào)整之后的最正確抽樣時(shí)刻,它與TP401具有明確的相位關(guān)系.(1)在輸入測(cè)試數(shù)據(jù)為m序列時(shí),用示波器同時(shí)觀察TP401(發(fā)端時(shí)鐘,觀察時(shí)以它作同步)TP413(收端最正確判決時(shí)刻)之間的相位關(guān)系.(2)不斷按確認(rèn)鍵(此時(shí)僅對(duì)DSP位定時(shí)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(hào)的情況下重復(fù)該步實(shí)驗(yàn),并解釋原因.10、以TP101(發(fā)送時(shí)鐘)信號(hào)為同步,測(cè)量TP102(接收時(shí)鐘)的抖動(dòng)情況.五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告(1)記錄實(shí)驗(yàn)波形和數(shù)據(jù)；(已記錄在實(shí)驗(yàn)步驟中)(2)表達(dá)BPSK、BDPSK調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)；答：BPS"目干載波恢復(fù)可能出現(xiàn)相位模糊,所以實(shí)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(jī)端恢復(fù)相干參考信號(hào).非相干接收機(jī)容易制造而且廉價(jià),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(jī)復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn),但它的能量效率比相干BPSKf氐3dBo且差分BPS幽抽樣判決點(diǎn)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