BPSK传输系统实验.pdf

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1、通信原理实验☆实验三BPSK传输系统实验一．实验目的1.熟悉BPSK调制和解调基本工作原理。2.掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路。3.了解数字基带波形时域形成的原理和方法。4.掌握BPSK眼图观察的正确方法，能通过观察接收眼图判断信号的传输质量。5.熟悉BPSK调制载波包络的变化。6.掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法。7.了解BPSK在噪声下的基本性能。二．实验原理(一).BPSK调制在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生二进制相移键控(BPSK)信号

2、。通常用已调信号载波的0°和180°分别表示二进制数字基带信号的1和0。二进制相移键控信号的时域表达式为：eBPSK(t)=[∑ang(t-nTs)]cosωctn其中：an为双极性，且an=1(发送概率为P)an=-1(发送概率为1-P)二进制相移键控信号的调制原理图如图3.1所示。其中图(a)是采用模拟调制的方法产生BPSK信号，图(b)是采用数字键控的方法产生BPSK信号。图3.1BPSK信号的调制原理图采用二进制码流直接载波信号进行相位调制，信号占据带宽大，将浪费宝贵的频带-16-☜BPSK传输系统

3、实验资源，并且，会产生邻道干扰，对系统的通信性能产生影响，当该信号经过带宽受限的信道将会产生码间串扰。因此，通常采用Nyquist波形成形技术。其处理过程如图3.2所示。图3.2BPSK基带成形原理示意图成形后的基带信号经D/A变换后，直接对载波进行调制。在本实验系统中，BPSK调制方案如下：首先输入数据进行Nyquist滤波，滤波后的结果分别送入I、Q两支路。因为I、Q两支路信号一样，本振频率也一样，相位相差180°，所以经调制合路之后仍为BPSK方式。采用直接数据调制与成形信号调制的信号波形图如图3.3

4、所示。-17-通信原理实验☆图3.3直接数据调制与成形信号调制的波形在接收端采用相干解调时，恢复出来的载波与发送载波在频率上是一样的，但相位存在两种关系：0°和180°.如果是0°，则解调出的数据与发送数据一致，否则反相。因此，本实验系统在发送端码字上采用了差分编码，经相干解调后再进行差分译码。差分编码原理为：ａ(n)=a(n-1)⊕b(n)实现框图如图3.4。图3.4差分编码实现框图一个典型的差分编码调制过程如下：-18-☜BPSK传输系统实验输入数据011000111差分编码数据101111010载波相

5、位π0ππππ0π0本实验系统中BPSK的实现框图如图3.5所示：图3.5BPSK的实现框图(二).BPSK解调本实验系统BPSK解调方法如图3.6所示：-19-通信原理实验☆图3.6BPSK解调方框图其中：1.A/D采样速率为4倍的码元速率。2.采样后，进行平方根Nyquist匹配滤波。3.将匹配之后的样点进行样点抽取，每两个样点抽取一个采样点。即每个码元采样两个点送入后续电路进行处理。4.将每个码元2个点进行位定时处理，根据误差信号对位定时进行调整。5.将位定时处理之后的最佳样点送入后续处理。6.根据最

6、佳样点值进行载波鉴相处理，鉴相后的结果送PLL环路滤波，控制VCXO。最终使本地载波与输入信号的载波达到同频、同相。7.进行判决处理。BPSK判决反馈环结构如图3.7。-20-☜BPSK传输系统实验图3.7BPSK判决反馈环结构图三．实验仪器1.JH5001通信原理综合实验系统一套2.20MHz双踪示波器一台四．实验内容测试前检查：首先将实验箱调制方式设置成“BPSK传输系统”；用示波器测量TPMZ07测试点的信号，如果有脉冲波形，说明实验系统已正常工作，如果没有，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化

7、。(一).BPSK调制1.BPSK调制基带信号眼图观测(1).通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式，选择m序列码输入，此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。以发送时钟TPM01作同步，观测发送信号眼图TPi03的波形，成型滤波器使用升余弦响应，α=0.4。判断信号观察的效果。(2).通过菜单选择激活“匹配滤波”方式，此时系统构成收发匹配滤波器最佳接收机，重复上述试验步骤。仔细观察和区别上述两种方式下发送信号眼图的波形。2.I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察(1).测量I支路TPi03和Q支路TP

8、i04信号李沙育(x_y)波形时，应将示波器设置在(x_y)方式，可从相平面上观察TPi03和TPi04的合成矢量图，通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量，结合BPSK调制器原理分析测试结果。(2).通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤。仔细观察和区别上述两种方式下矢量图信号。-21-通信原理实验☆3.BPSK调制信号0/π相位测量选择输入调制数据为0/1码。用示波器一路观察调制输出波形(TPK0