无线通信指导书定稿

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1、无线通信实验指导书2011.5理学与信息科学学院实验一QPSK调制及解调实验一、实验目的通过木实验了解QPSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。二、实验内容1、观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。2、观察IQ调制解调过程中各信号变化。3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。三、基本原理1、QPSK调制原理QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种止交相移键控，其产生原理如图1・1所示X——f▼一►串并变换(叩)Z—►Jt►xsin(©f)图1・1QPSK信号的产生QPSK利用

2、载波的四种不同相位來表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位來表征。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1・1所示，矢最关系如图1-2所示。图1-2(a)表示A方式时QPSK信号矢量图，图1-2(b)表示B方式时QPSK信号的矢量图。由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，在A方式中：45°、135°、22

3、5°、315°,则数据厶、0火通过处理后输出的成形波形幅度冇两种取值土V2/2；B方式中：0°、90°、180°、270°,则数据厶、通过处理后输出的成形波形幅度有三种取值±1、0。(1,1)v(1,0)4—►(0,0)十参考相位▼(0,1)表1-1双比特码元与载波相位关系双比特码元载波相位abA方式B方式00225°0°10315°90°1145°180°01135°270°(a)(b)图1-2QPSK信号的矢虽图卜而以A方式的QPSK为例说明QPSK信号相位的合成方法。串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并

4、行数据，然后通过基带成形得到的双极性序列(从D/A转换器输岀，幅度为土V2/2)O设两个双极性序列中的二进制数字分别为a和b,每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图1・3中虚线欠量，将两路输出叠加，即得到QPSK调制信号，其和位编码关系如表1・2所示。b(0)b(l)图1-3矢最图表1-2QPSK信号相位编码逻辑关系a1-1-11b11-1-1a路平衡调制器输出0°180°180°0°b路平衡调制器输出90°90°270°270°合成相位45°1

5、35°225°315°用调相法产生QPSK调制原理框图如图1-4所示。图1/QPSK调制器原理框图010100110111001I1IIIIII1I1I1I+A1(t)-1111111111111111100+1-1图1-5二进制码经串并变换后码型由图1-4可以看到，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I(t)和Q(t),然后对coscot和sin血进行调制，和加后即可得到QPSK信号。经过串并变换后形成

6、的两个支路如图1-5所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路。2、QPSK解调原理由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即山两个2PSK信号相干解调器构成，一其原理框图如图1・6所示。图1・6QPSK解调原理框图cysK信号四、实验原理1、实验模块简介本实验需川到基带成形模块、IQ调制解调模块、码元再牛模块及PSK载波恢复模块。（1）基带成形模块：本模块主要功能：产生PN31伪

7、随机序列作为信源；将基带信号进行串并转换；按调制要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。（2）IQ调制解调模块：本模块主要功能：产牛调制及解调用的正交载波；完成射频正交调制及小功率线性放人;完成射频信号正交解调。（3）码元再生模块：木模块主要功能：从解调出的IQ基带信号中恢复位同步，并进行抽样判决，然后并串转换后输出。（4）PSK载波恢复模块：本模块主要功能：与1Q调制解调模块上的解调电路连接起來组成一个完整的科斯塔斯环恢fiPSK已调信号的载波，同时可用作一个独立的载波源。本实验只使用其载波源。2、实验系统原理框图

8、基带成形模块产生的PN码（由PN31端输出）输入到串并转换电路屮（由NRZIN端输入），进行串并转换后输出，成为IQ两路基带信号，IQ基带信号送入IQ调制解调模块中的IQ调制电路分别进行PSK调制，然后相加形成QPSK调制信号，经放大后输出。QPSK已调信号载波为10.7MHz,是由21.4MHz木振源经正交分频产生。QPSK已调信号送入1Q调