BPSK传输系统.docx

1、BPSK传输系统通信原理实验BPSK传输系统某某：XX 学号：122110XX 班级：通信12XX得分第十一周 星期三第四大节 实验名称：BPSK传输系统一、实验目的1、熟悉软件无线电BPSK调制和解调原理。2、掌握BPSK调制产生、传输和解调过程。3、掌握BPSK正交调制解调的根本原理和实现方法。4、了解数字基带波形时域形成的原理和方法。5、掌握BPSK眼图的正确测试方法，能通过观察承受眼图判断信号的传输质量。6、加深对BPSK调制、解调中现象和问题的理解。7、加深对载波提取和位同步提取概念的理解。二、实验仪器1、ZH5001A通信系统原理试验箱 一台2、20MHZ双踪示波器 一台三、BPS

2、K传输系统实验电路的构成1、BPSK调制信号产生电路BPSK调制信号产生电路如如下图，在图中，虚线局部是用FPGA芯片完成的。只有当选择外部数据时，才可以用外部信号源，除此之外，其他输入信号均在FPGA芯片内部完成。2、BPSK解调电路BPSK解调电路如如下图。图中的信号处理过程，在A/D转换前均用硬件来完成，在A/D转换后的各局部，均用FPGA芯片来完成。实验中的BPSK解调是同步解调，因此解调电路中都设计了载波提取和位定时提取电路。四、实验内容实验前准备如下。首先通过菜单将试验系统的调制方式设置成“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，说明试验系统已正常工

3、作；如果没有脉冲，如此需按面板上的复位键对硬件进展初始化。一BPSK调制1、BPSK调制基带信号眼图测试当通过选择菜单激活“匹配滤波方式时，表示系统按匹配滤波最优承受机组成，即发射机端和接收机端采用同样的平方根余弦响应滤波器。当未激活“匹配 滤波方式时，系统为非匹配最优接收机，整个滤波器滚降特性全部放在发射机端完成，但信道成型滤波器特性不变。(1)、通过菜单项选择择不激活“匹配滤波方式未打钩此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。选择输入信号为m序列，以发送时钟TPM01作同步，测试TPi03波形。TPi03就是发送信号眼图波形。此时测试得到波形选用的是滚降系数=0.4的升余弦成形滤波器。T

4、Pi03TPM01从示波器中可以看到眼图，因为M序列是随机信号。2、同相I支路和正交Q支路调制信号相平面矢量图测试观察测量I支路TPi03和Q支路信号TPi04李沙育波形时，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。通过菜单项选择择不同的输入码型，观察并记录测试结果。输入码型为m码，其波形如下：两路信号是一样的，所以李沙育图形是一条斜率为1的直线。输入码型为全1码，其波形如下：输入码型为全0码，其波形如下：0/1码两路信号是一样的，所以李沙育图形是一条斜率为1的直线。3、BPSK调制信号0/相位反转点的测量先将跳线开关KP02设置在T位置右端，通过菜单项选

5、择择输入调制数据为0/1码。用示波器的一个通道观察已调制信号输出TPK03，并选用该通道信号作为示波器的同步信号；示波器的另一通道连接到调制参考载波TPK06或TPK07，以载波信号作为观测的参考信号。仔细调整示波器同步，观察和验证已调信号在调制数据0/1变化点发生相位0/翻转情况。记录测试结果。通道连接到调制参考载波TPK06，其波形如下：TPK03TPK06从示波器中可以看到，归零点左边，已调制信号和调制参考载波反相；归零点右边，已调制信号和调制参考载波同相。通道连接到调制参考载波TPK07，其波形如下：从示波器中可以看到，归零点左边，已调制信号和调制参考载波同相；归零点右边，已调制信号和

6、调制参考载波反相。4、BPSK调制信号包络观察实验中的BPSK调制为非恒包络信号，已调信号的包络具有明显的过零点。测量前将模拟锁相环模块内的跳线开关KP02设置在T位置右端。1、通过菜单项选择择0/1码作为调制输入数据，观测已调信号输出测试点TPK03的信号波形。调整示波器的同步，注意观察已调信号的包络变化与调制信号TPi03的相互关系。画出测量波形。0/1码作为调制输入数据，其波形如下：TPi03TPK030/1码作为调制输入数据，已调制信号包络和调制信号包络一样2、用特殊码序列重复步骤1实验。画下测量波形，并从已调信号的包络上判断特殊码序列的可能值。特殊码作为调制输入数据，已调制信号包络和

7、调制信号包络相反二BPSK解调1、接收端解调器眼图信号观测1、首先用中频电缆连接KO02和JL02，建立中频通路。测量解调器同相I支路眼图信号测试点TPJ05在A/D模块内波形，观测时用发始终TPM01作同步。将接收端与发送端眼图信号TPi03进展比拟，说明承受眼图信号有何变化。TPJ05TPM01观察接收端眼图，眼皮较厚，质量没有发送端的好。3、接收端同相I支路和正交Q支路解调信号的相平面波形测试将示波器设置在x-y方式，将示波器的两个通道分别接到I支路TPJ05测试点和Q支路TPJ06测试点，即可得到TPJ05和TPJ06的合成矢量图，也就是李沙育波形图。在解调器锁定时，其相位矢量图应为0

8、、两种相位。通过菜单项选择择在不同的输入码型下进展测量，并说明其差异。输入码型为m码时，其波形如下：左边输入是特殊序列，右边输入是m序列，Q支路没有信号，所以李沙育图形是一条竖的直线，左右区别不大。输入码型为全1码时，其波形如下：输入码型为全0码时，其波形如下：输入码型为0/1码时，其波形如下：4、解调器失锁时同相I支路和正交Q支路解调信号相平面波形测试将解调器提取相干载波的锁相环PLL环路跳线开关KL01设置在2_3位置右端，使环路开环失锁。观测接收端锁相环失锁时I路和Q路合成矢量，对观测结果加以分析。M码两路信号是随机的，李沙育图形是个混乱的圆型。5、解调器判决前抽样点信号观察选择输入测试

9、数据为m序列，用示波器观察测试模块内判决全抽样点TPN04的工作波形示波器时基设定在25ms观测效果较好。虽然有噪声，但是可以判断出来0码和1码。6、解调器失锁时判决前抽样点信号观察将解调器提取相干载波的锁相环PLL环路跳线开关KL01设置在2_3位置右端，使环路开环失锁。用示波器观察测试模块内判决前抽样点TPN04信号波形，观测时示波器时基设定在25ms效果较好。定性画出测试波形。失锁时无法判断出0码和1码，示波器中并不能区别出两个电平。7、差分编码信号的测试测试前的准备与跳线开关设置：由于通信系统原理实验箱仅对“外部数据输入方式输入的数据提供差分编码功能，因此必须通过菜单将输入信号设置为“

10、外部数据输入。外部数据可以来自误码仪，也可以从汉明编码模块产生的m序列输出数据。本实验选择汉明编码模块产生m序列输出数据。将汉明编码模块中的跳线开关SWC01中的H_EN和ADPCM跳线开关拨除，将输入信号跳线开关KC01设置在m序列输出口DT_M上右端。将汉明译码模块中汉明译码使能开关KW03设置在OFF位置右端，输入信号和时钟开关KW01、KW02设置在来自信道CH位置左端。将汉明编码模块信号工作跳线器开关SWC01中的M_SEL1跳线器插入，产生7位周期m序列。用示波器同时观察DSP+FPGA模块内发送数据信号测试点TPM02和差分编码输出数据测试点TPM03波形，分析两信号间的编码关系

11、是否正确，画出测试波形。示波器上面是bk-1=1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0下面是ak=1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0符合ak = bkbk-18、解调数据观察1、在上述实验内容7设置跳线开关根底上，用示波器同时观察DSP+FPGA模块内承受数据信号测试点TPM04和发送数据信号测试点TPM02，说明两数据信号是否一样。测量发送与接收数据信号的传输时延，记录测量结果。接收数据有延时，但是和发送端同相2、在“外部数据输入方式下，重复按选择菜单确实认按键，让解调器重新锁定，这时的载波信号实际存在相位模糊度，在没有差分编码的条件下会使解调数据反向。通过观测，说明本实验步骤是否

12、能够解决载波相位模糊带来的问题。接收数据有延时，按确定键以后每次锁定后和发送端都是同相的，说明差分编码可以解决相位模糊带来的问题。9、解调器相干载波观测首先建立中频通路，通过菜单项选择择输入测试数据为“特殊码序列或“m序列。1、用双踪示波器同时测量发端调制载波TPK07和收端提取的相干载波TPLZ07，并以TPK07作为示波器的同步信号。在环路正常锁定时，观测收发载波信号的相位关系，说明测试结果。TPM04TPM02相干载波与调制载波频率一样，相位有很小的误差。2、将解调器相干载波提取锁环PLL的环路跳线开关KL01设置在2_3位置右端，使环路开环失锁。重复上述测量步骤，观测并说明在解调器失锁

13、时收发载波信号的相位关系。环路失锁时，无法得到相干载波。3、将解调器相干载波提取锁相环PLL的环路跳线开关KL01设置在1_2位置左端，让解调器锁相环闭环锁定，如无法锁定，可按选择菜单上确实认键，让解调器重新同步锁定。断开中频连接电缆，说明在无输入信号情况下，解调器载波是否与发端同步。无输入信号情况下，解调器载波与发端不同步。10、解调器相干载波相位模糊度的测试首先建立中频通路，通过菜单项选择择输入数据为“特殊码序列或“m序列。用 双踪示波器同时测量发端调制载波TPK07和收端提取出的相干载波TPLZ07，并以TPK07作为示波器的同步信号。发乎断开和接通中频电缆，观测并记录两载波从失步到同步

14、后的相位关系。11、解调器相干载波相位模糊对解调数据影响的观测首先建立中频通路，通过菜单项选择择发送数据为“特殊码序列。用双踪示波器同时测试接收数据信号TPJ05和发送数据信号TPi03，并以TPi03作为示波器的同步信号。不断断开和接通中频电缆，观测收发信号。画出测试波形，分析接收信号极性发生反转的原因。接收数据与发送数据相反，说明相位模糊可能把接收数据全部反相。五、思考题1、该实验用到通信系统原理实验箱中哪些模块？各模块的作用是什么？、测试模块：测抽样点的信号、D/A模块：调制电路数模转换、调制模块：用于PSK的调制、解调模块：用于PSK的解调、汉编汉译模块：产生差分编码时输入的m序列、DSP+FPGA模块：软件无线电PSK调制和解调、A/D模块：解调电路模数转换2、如何测试研讨？通过观察眼图如何反映信号质量？输入信号选择随机数字信号，用示波器的同步输入通道接到码元的时钟，用示波器的另一通道接在系统接收滤波器的输出端，调整示波器的水平扫描周期使其与接收码元同步。这时就可以测到眼图信号。眼皮越后，如此噪声与码间干扰越严重，系统的误码率越高。参考文献1王根英 王琴 周春月.通信系统原理实验.清华大学 交通.2010.2樊昌信 曹丽娜.通信原理. 国防工业, 2010.