JH5001通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書解析

1、JH5001型通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程指導(dǎo)書電信系信息工程教研室編2006年6月目錄實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述（21.1概述（21.2電路組成概述（21.3通信原理實(shí)驗(yàn)箱用戶使用說明書（7實(shí)驗(yàn)一 FSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（9實(shí)驗(yàn)二BPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（26實(shí)驗(yàn)三PAM編譯碼器系統(tǒng)（49實(shí)驗(yàn)四PCM編譯碼器系統(tǒng)（55實(shí)驗(yàn)五AMI/HDB3碼型變換實(shí)驗(yàn)（62實(shí)驗(yàn)六CMI碼型變換實(shí)驗(yàn)（70實(shí)驗(yàn)七幀成形及其傳輸實(shí)驗(yàn)（77實(shí)驗(yàn)八幀同步提取系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（83(87實(shí)驗(yàn)九電話交換呼叫處理通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)十時分復(fù)用（TDM通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)（92實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述1.1概述通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，涉及有數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)、糾錯編譯碼技

2、術(shù)、語音 編碼技術(shù)、數(shù)字復(fù)接技術(shù)、基帶傳輸技術(shù)、電話接口技術(shù)、數(shù)字接口技術(shù)等。該系 統(tǒng)將當(dāng)今的核心技術(shù)和新器件融入通信原理課程，其具有以下特點(diǎn)：1先進(jìn)性:數(shù)字信號處理（DSP技術(shù)+FPGA技術(shù)；2. 全面性:通過這些測試接口，可以對每一種電路模塊的功能和性能有一個全面的了解。3系統(tǒng)性:每個電路測試模塊可以放入多個系統(tǒng)中進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，4. 基礎(chǔ)性:與當(dāng)今通信原理課程和教學(xué)大綱結(jié)合緊密；5. 使用性:便于老師對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的組織和實(shí)施。1.2電路組成概述在通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，主要由下列功能模塊組成：1、顯示控制模塊2、FPGA初始化模塊3、信道接口模塊4、DSP+FPGA處理模塊5、D/A模塊6中

3、頻調(diào)制模塊7、中頻解調(diào)模塊8、A/D模塊9、測試模塊10、漢明編碼模塊11、漢明譯碼模塊12、噪聲模塊13、電話接口(1、2模塊14、D TMF(1、2 模塊15、P AM模塊16、A DPCM(1、2 模塊17、C VSD發(fā)模塊18、C VSD收模塊19、幀傳輸復(fù)接模塊20、幀傳輸解復(fù)接模塊21、A MI/HDB3 碼模塊22、C MI編碼模塊23、C MI譯碼模塊24、模擬鎖相環(huán)模塊25、數(shù)字鎖相環(huán)模塊在該硬件平臺中，模塊化功能較強(qiáng)，其電路布局見圖1.2.1所示。對于每一個模塊 在PCB板上均由白色線條將其明顯分割開來，每個測試模塊都能單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)，便于 教學(xué)與學(xué)習(xí)。在通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

4、中，電源插座與電源開關(guān)在機(jī)箱的后面，電源模塊在該 實(shí)驗(yàn)平臺電路板的下面，它主要完成交流220V到+5V、+12V、-12V的直流變換，給 整個硬件平臺供電。在平臺上具有友好的人機(jī)接口界面設(shè)計(jì)，學(xué)生可以通過鍵盤選擇相應(yīng)的工作模 式與設(shè)置有關(guān)參數(shù)。菜單可選擇方式及設(shè)置參數(shù)1.3 一節(jié)。通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過下面幾個端口與外部進(jìn)行連接：1. JH02（實(shí)驗(yàn)箱左端同步口模塊內(nèi)：同步數(shù)據(jù)接口方式。該接口電平特性為RS422通過該端口接收外部來的發(fā)送數(shù)據(jù)，并送入調(diào)制器中；同時將解調(diào)器解調(diào)之后的數(shù)據(jù)通過該端口送往外部設(shè)備。在該接口中，還包括調(diào)制解測試模塊DSP+FPGA模塊A/D模塊DC/DC模塊電話2模

5、塊電源液晶顯示與鍵盤輸入噪聲模塊 D/A模塊調(diào)制模塊解調(diào)模塊終端B終端A漢明編碼同步接口漢明譯碼電話1模塊ADPCM 1模塊CVSD收模塊DTMF1接續(xù)控制DTMF2CVSD發(fā)模塊ADPCM 2模塊復(fù)接模塊HDB3碼模塊CMI編碼模塊模擬鎖相環(huán)模塊 CMI譯碼模塊解復(fù)接模塊圖1.2.1通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布局圖數(shù)字鎖相環(huán)PAM模塊調(diào)器提供的收發(fā)時鐘信號。在使用 RS422接口時需要通過菜單設(shè)置，選擇調(diào)制 器輸入信號為外部數(shù)據(jù)信號”。2. K002（實(shí)驗(yàn)箱中上部左端的中頻 Q9連接器:為中頻發(fā)送信號連接器 調(diào)制后的中頻信號通過該口對外輸出，一般通過中頻同軸電纜送入信道仿真平臺 （JH6001或自

6、環(huán)送到接收端設(shè)備。3. JL02（實(shí)驗(yàn)箱中上部右端的中頻Q9連接器:從信道中來的中頻信號（如加噪后的中頻信號、無線衰落后的低中頻信號由該端口輸入，送入解調(diào)模塊中進(jìn)行解調(diào)。4. J007數(shù)字測試信號輸入、J005（模擬測試信號輸入、J006（地（在實(shí)驗(yàn)箱左端的信號輸入接頭：為測試信號輸入湍，用于向通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中送 入各種測試信號。測試信號的輸入能否加入測試模塊還與測試模塊的跳線器設(shè)置有 關(guān)，具體見測試步驟。5. JF01、JG01:標(biāo)準(zhǔn)異步數(shù)據(jù)端口 A （JF01和B （JG01。A到B的異步傳輸經(jīng)過信道傳輸,B到A為直通方式通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接口布局見圖1.2.2所示。JG01JH0

7、2通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)J007J005J006K002 JL02測試輸入信號終端數(shù)據(jù)端口 B中頻輸入中頻輸出同步數(shù)據(jù)端口圖1.2.2通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)接口布局示意圖終端數(shù)據(jù)端口 A JF01PHONE2PH0NE1在通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，為便于學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是以模塊進(jìn)行劃分，每個測試模塊可以單獨(dú)開設(shè)實(shí)驗(yàn)。各模塊之間的系統(tǒng)連接見圖1.2.3所示。由圖可以看出，在系統(tǒng)中通信雙方的傳輸信道是不對稱的從用戶電話1向用戶電話2的信號支路是以無線信道傳輸技術(shù)為主，信號流程 為:用戶電話接口 1f話音編碼1f漢明糾錯編碼f信道調(diào)制f加噪信道f信道解調(diào) f漢明譯碼f話音解碼2f用戶電話接口 2。從用

8、戶電話2向用戶電話1的信號支路是以有線信道傳輸技術(shù)為主，信號流程 為:用戶電話接口 2f話音編碼2f信道復(fù)接f線路編碼（HDB3/CMI f 線路譯碼f 信道解復(fù)接f話音解碼1f用戶電話接口 1。這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的目的是為了在不增加成本的條件下最大限度的增加系統(tǒng)實(shí) 驗(yàn)內(nèi)容，加強(qiáng)學(xué)生的動手能力，便于將各測試模塊放在不同系統(tǒng)中進(jìn)行測試、比較 加 強(qiáng)學(xué)生對各模塊在系統(tǒng)中的地位、作用、性能的掌握，使學(xué)生對通信系統(tǒng)有一個較 全面的了解，同時老師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)際課時對實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行組織和優(yōu)化。在每一個模塊中，都有測試點(diǎn)與測試插座對應(yīng)信號點(diǎn)的定義。交換處理模塊DTMF檢測1DTMF檢測2電話接口 1話音編解碼

9、話音編解碼電話接口 2無線傳輸信道有線傳輸信道漢明編碼漢明譯碼信道解調(diào)信道調(diào)制噪聲信號復(fù)接信號解復(fù)接話音編碼數(shù)據(jù)地址碼m序列幀標(biāo)志話音編碼數(shù)據(jù)地址碼顯示m序列輸出幀標(biāo)志同步 線路譯碼編碼位同步恢復(fù)數(shù)據(jù)終端數(shù)據(jù)終端2#1#圖123各電路測試模塊間連接框圖FSKBPSK DBPSKPCM ADPCM CVSDHDB3 CMI1.3通信原理實(shí)驗(yàn)箱用戶使用說明書在通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，各模塊的功能實(shí)現(xiàn)，需初始化不同的FPGA程序與 數(shù)字信號處理DSP程序，并對它們進(jìn)行一定的管理。這些都是通過操作界面，讓學(xué)生 進(jìn)行選擇、控制。在系統(tǒng)加電之后，系統(tǒng)按照上次關(guān)機(jī)前選擇的模式進(jìn)行初始化，在這期間 DSP+F

10、PGA模塊中的初始化燈（DV01熄滅。當(dāng)初始化完成之后，初始化燈亮。在這 之后大約經(jīng)過5秒鐘之后，完成相應(yīng)模式參數(shù)的設(shè)置。在這過程中，液晶顯示器一直顯示以下內(nèi)容：通信原理實(shí)驗(yàn)完成初始化與參數(shù)設(shè)定后，液晶顯示：調(diào)制方式選擇之后，將等待學(xué)生的輸入，學(xué)生必須按下箭頭鍵（除復(fù)位鍵外，其它鍵將不起作用， 將進(jìn)入前一次學(xué)生選擇的界面。學(xué)生通過上、下箭頭鍵進(jìn)行下列菜單的選擇：菜單1:調(diào)制方式選擇（該菜單上只有下箭頭和右箭頭起作用菜單2:FSK傳輸系統(tǒng)菜單3:BPSK傳輸系統(tǒng)菜單4:DBPSK傳輸系統(tǒng)菜單5:輸入數(shù)據(jù)選擇菜單6:外部數(shù)據(jù)信號菜單7:全1碼菜單8:全0碼菜單9:0/1碼菜單10:特殊碼序列菜單1

11、1:m序列菜單12:工作方式選擇菜單13:匹配濾波菜單 14:ADPCM菜單15:PCM （在該菜單上只有上箭頭和左箭頭起作用通過上下箭頭，學(xué)生可以 在菜單1到菜單15之間移動，對已選擇的模式或參數(shù)的菜單打勾，否則顯示小手。如 要選擇某一種模式，當(dāng)移至該菜單時按確認(rèn)鍵即可。當(dāng)學(xué)生可在菜單2到菜單4任一菜單上進(jìn)行確認(rèn)時，系統(tǒng)對學(xué)生選擇的模式進(jìn) 行初始化，在這期間左邊的初始化燈（DV01熄滅。當(dāng)初始化完成之后，初始化燈亮。 在這之后大約經(jīng)過5秒鐘，完成相應(yīng)模式參數(shù)的設(shè)置，并且在該菜單上打勾。菜單2-4是調(diào)制方式選擇；菜單6-11是輸入數(shù)據(jù)選擇;菜單13是一個復(fù)選菜單: 第一次確認(rèn)選擇，第二次按確認(rèn)

12、則取消該參數(shù)的設(shè)置；菜單14-15是語音編碼方式選 擇。實(shí)驗(yàn)一 FSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理和電路說明（一 FSK調(diào)制在二進(jìn)制頻移鍵控中，幅度恒定不變的載波信號的頻率隨著輸入碼流的變化而 切換（稱為高音和低音，代表二進(jìn)制的1和0。通常,FSK信號的表達(dá)式為：bFSK T t t f f T E S ?+=022cos(2 nn匚進(jìn)制1bc bbFSK T t t f f T E S-=02C0s(2 nn匚進(jìn)制0其中2n 代表信號載波的恒定偏移。產(chǎn)生FSK信號最簡單的方法是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)比特是 0還是1,在兩個獨(dú)立的 振蕩器中切換。采用這種方法產(chǎn)生的波形在切換的時刻相位是不連續(xù)的 ，因此這種

13、 FSK信號稱為不連續(xù)FSK信號。不連續(xù)的FSK信號表達(dá)式為：bH bbFSK T t t f T E S +=02cos(21 B 二進(jìn)制 1L bbFSK T t t f T E S 2 OAo ttlj3圖1-3 FSK的信號頻譜FSK信號的傳輸帶寬Br ,由Carson公式給出：Br=2 f+2B其中B為數(shù)字基帶信號的帶寬。假設(shè)信號帶寬限制在主瓣范圍，矩形脈沖信號 的帶寬B=R。因此,FSK的傳輸帶寬變?yōu)椋築r=2( f+R如果采用升余弦脈沖濾波器，傳輸帶寬減為：Br=2 f+(1+ aR其中a為濾波器的滾降因子。在通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，F(xiàn)SK的調(diào)制方案如下：FSK信號:2cos(0

14、t f t w t s i ? += n其中：0121當(dāng)輸入碼為當(dāng)輸入碼為f f f i =因而有：(sin sin (cos cos 2sin sin 2cos cos (0000t t w t t w tf t w t f t w t s i i-=?-?= 0nn其中：? oo-+=tc dt t m K t f t (22(nn0如果結(jié)進(jìn)行量化處理，采樣速率為fs，周期為Ts，有下式成立：s c T f n n Km f T n T n Km T f n nnBnBnnB-爭+-=+-=21按照上（+述原理,FSK正交調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)為如圖3.1-4結(jié)構(gòu)：flf2輸入碼流cos（si n（

15、正交調(diào)制器WOz -1圖1-4 FSK正交調(diào)制器結(jié)構(gòu)圖如時發(fā)送0碼，則相位累加器在前一碼元結(jié)束時相位（n基礎(chǔ)上，在每個抽樣到 達(dá)時刻相位累加s T f 12直到該碼元結(jié)束；如時發(fā)送1碼,則相位累加器在前一碼元 結(jié)束時的相位（n基礎(chǔ)上,在每個抽樣到達(dá)時刻相位累加s T f 22直到該碼元結(jié) 束。在通信信道FSK模式的基帶信號中傳號采用 H f頻率,空號采用L f頻率。在 FSK模式下，不采用采用漢明糾錯編譯碼技術(shù)。制器器提供的數(shù)據(jù)源有：1、 外部數(shù)據(jù)輸入：可來自同步數(shù)據(jù)接口、異步數(shù)據(jù)接口和m序列；2、全1碼:可測試傳號時的發(fā)送頻率（高；3、全0碼:可測試空號時的發(fā)送頻率（低;4、0/1碼:010

16、1交替碼型,用作一般測試;5、特殊碼序列：周期為7的碼序列，以便于常規(guī)示波器進(jìn)行觀察；1-5所示:6 m序列:用于對通道性能進(jìn)行測試；FSK調(diào)制器基帶處理結(jié)構(gòu)如圖外部數(shù)據(jù)信號全1碼全0碼01碼特殊碼序列m序列數(shù)據(jù)選擇器控制發(fā)時鐘D觸發(fā)器f Hf L相位累加sin(cos(D/AD/A低通濾波低通濾波TPM01TPM02TPi02TPi01TPi04TPiO3FPGA圖3.1.5 FSK調(diào)制器基帶處理結(jié)構(gòu)示意圖匚FSK解調(diào)對于FSK信號的解調(diào)方式很多：相干解調(diào)、濾波非相干解調(diào)、正交相乘非相干 解調(diào)。1、FSK相干解調(diào)FSK相干解調(diào)要求恢復(fù)出傳號頻率（H f與空號頻率（L f ,恢復(fù)出的載波信號分

17、別 與接收的FSK中頻信號相乘，然后分別在一個碼元內(nèi)積分，將積分之后的結(jié)果進(jìn)行相 減,如果差值大于0則當(dāng)前接收信號判為1,否則判為0。相干FSK解調(diào)框圖如圖1-6 所示：-+cosw H tcosw H t載波恢復(fù)接收的FSK信號碼元積分碼元積分判決圖1-6相干FSK的解調(diào)框圖相干FSK解調(diào)器是在加性高斯白噪聲信道下的最佳接收，其誤碼率為：N E Q P be相干FSK解調(diào)在加性高斯白噪聲下具有較好的性能，但在其它信道特性下情 況則不完全相同，例如在無線衰落信道下，其性能較差，一般采用非相干解調(diào)方案。2、FSK濾波非相干解調(diào)+接收的FSK信號包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波判決帶通濾波FH帶通濾波FL圖1-7

18、非相干FSK接收機(jī)的方框圖對于FSK的非相干解調(diào)一般采用濾波非相干解調(diào)，如圖1-7所示。輸入的FSK 中頻信號分別經(jīng)過中心頻率為 H f、L f的帶通濾波器，然后分別經(jīng)過包絡(luò)檢波，包絡(luò) 檢波的輸出在t=kT b時抽樣(其中k為整數(shù)，并且將這些值進(jìn)行比較。根據(jù)包絡(luò)檢波 器輸出的大小，比較器判決數(shù)據(jù)比特是1還是0。使用非相干檢測時FSK系統(tǒng)的平均誤碼率為：2exp(21N E P b e =在高斯白噪聲信道環(huán)境下FSK濾波非相干解調(diào)性能較相干FSK的性能要差但 在無線衰落環(huán)境下,FSK濾波非相干解調(diào)卻表現(xiàn)出較好的穩(wěn)健性。FSK濾波非相干解調(diào)方法一般采用模擬方法來實(shí)現(xiàn)，該方法不太適合對FSK的 數(shù)字

19、化解調(diào)。對于FSK的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法一般采用正交相乘方法加以實(shí)現(xiàn)。3、FSK的正交相乘非相干解調(diào)FSK的正交相乘非相干解調(diào)框圖如圖1-8所示：放大延時X低通濾波AB圖1-8 FSK正交相乘非相干解調(diào)示意圖輸入的信號為cos(Ot w t w t R ? ? =傳號頻率為:w w ?+0空號頻率為:w w ?-0在上圖中，延時信號為：(cos(0 -?T =t w w t R其中T為延時量。相乘之后的結(jié)果為：cos(2cos(cos(cos(2(200000 ? ?r+?土？ ？二？土* ?=? w w w w t w w t w w t w w t R t R在上式中，第一項(xiàng)經(jīng)過低通濾波器之后可

20、以濾除。當(dāng)2/0 n$ =時，上式可簡化為：tt w w t R t R ? 牟 sin sin(2因而經(jīng)過積分器(低通濾波器之后，輸出信號大小為：T w T b ? s從而實(shí)現(xiàn)了 FSK的正交相乘非相干解調(diào)。AB兩點(diǎn)的波形如圖1-9所示：R(tR (t低通濾波后輸出圖1-9差分解調(diào)波形在FSK中位定時的恢復(fù)見BPSK解調(diào)方式。通信原理實(shí)驗(yàn)的FSK模式中，采樣速率為96KHz的采樣速率（每一個比特采16 個樣點(diǎn),FSK基帶信號的載頻為24KHZ ,因而在DSP處理過程中，延時取1個樣值FSK的解調(diào)框圖如圖1-10所示：Tmuila卜1-5KHZ（三FSK系統(tǒng)性能對于FSK采用非相干解調(diào)，在高斯

21、白噪聲信道環(huán)境下的平均誤碼率為2exp(21對于一個實(shí)際通信設(shè)備，其性能一般較理論性能在上要惡化幾個dB，一般可達(dá)（23dB。因而，對于一個調(diào)制方式已確定的信道設(shè) 備，對于其誤碼率的測量是一個十分重要的環(huán)節(jié)。一方面可以衡量其在實(shí)際信道環(huán) 境下的性能，比理論值所惡化的程度；另一方面，通過測量設(shè)備的信道誤碼率指標(biāo)，可 以判斷當(dāng)前設(shè)備是否工作正常。對設(shè)備信道誤碼率指標(biāo)的測量，不僅僅對該設(shè)備的性能有所了解，同時它也是通 信系統(tǒng)工程方面（系統(tǒng)建立、維護(hù)重要的工具。1、信道N E b的測量：對于FSK信道N E b的測量一般可采用功率測量。ACBFSK調(diào)制器FSK解調(diào)器高斯白噪聲功率計(jì)信道仿真設(shè)備圖1-1

22、1采用功率計(jì)測量連接示意圖 首先,測量高斯白噪聲譜密度ON。按圖1-11連接，在A點(diǎn)將調(diào)制信 號斷開，這樣在B點(diǎn)處將測量得信道上高斯噪聲的能量 N E ,根據(jù)高斯噪聲所占據(jù)的帶寬 N B 可計(jì)算出高斯白噪聲的譜密度：NNB E N =0然后在C點(diǎn)處斷開，測量信號功率S E ,計(jì)算出信號的每比特能量：bSb R E E =這樣通過功率測量即可測量出FSK在實(shí)際信道環(huán)境下的N E bo如果定性測量可通過通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的TPJ05進(jìn)行:首先斷開發(fā)信號,在示波器上測量接收的噪聲大小 En ,然后在沒有噪聲時在示波器上觀察信號的大小 Es，通過這兩項(xiàng)估計(jì)當(dāng)前0N E b的大致情況?；鶐У刃挒?

23、6.8KHZ ,信息速率為8KBPS，因而有下式成立：(8.98.76/8/E 0dB E E E E N n s n s b +? ?=?=?這樣通過改變噪聲大小，可測量FSK的誤碼性能。2、誤碼率測量對信道誤碼率的測量一般需通過誤碼測試儀進(jìn)行。誤碼測試儀首先發(fā)送一串偽 碼給信道設(shè)備，信道設(shè)備將FSK信號發(fā)送,并經(jīng)信道返回（主要是完成加噪功能，然后 解調(diào)。將解調(diào)之后的數(shù)據(jù)再送入誤碼測試儀進(jìn)行比較 ，將誤碼進(jìn)行計(jì)數(shù)。而后將誤 碼率顯示出來：發(fā)送的總碼數(shù)接收的誤碼數(shù)e P二、實(shí)驗(yàn)儀器1、J H5001通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 一臺2、20MHz雙蹤示波器臺3、J H9001型誤碼測試儀（或GZ900

24、1型一臺4、頻譜測量儀三、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉FSK調(diào)制和解調(diào)基本工作原理；2、掌握FSK數(shù)據(jù)傳輸過程；3、掌握FSK正交調(diào)制的基本工作原理與實(shí)現(xiàn)方法4、掌握FSK性能的測試;5、了解FSK在噪聲下的基本性能四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測試前檢查：首先將通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)調(diào)制方式設(shè)置成 “ FSK傳輸系統(tǒng)”用 示波器測量TPMZ07測試點(diǎn)的信號，如果有脈沖波形，說明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已正常工作；如果 沒有脈沖波形，則需按面板上的復(fù)位按鈕重新對硬件進(jìn)行初始化。（一 FSK調(diào)制1. FSK基帶信號觀測（1TPi03是基帶FSK波形（D/A模塊內(nèi)。通過菜單選擇為1碼輸入數(shù)據(jù)信號，觀測TPi03信號波形，測量其基帶信號周期。（2

25、通過菜單選擇為0碼輸入數(shù)據(jù)信號，觀測TPi03信號波形，測量其基帶信號周期。將測量結(jié)果與1碼比較。2. 發(fā)端同相支路和正交支路信號時域波形觀測TPi03和TPi04分別是基帶FSK輸出信號的同相支路和正交支路信號。測量兩 信號的時域信號波形時將輸入全1碼（或全0碼,測量其兩信號是否滿足正交關(guān)系。思考:產(chǎn)生兩個正交信號去調(diào)制的目的。3. 發(fā)端同相支路和正交支路信號的李沙育（x-y圖形觀測將示波器設(shè)置在（x-y方式,可從相平面上觀察TPi03和TPi04的正交性,其李沙 育圖形應(yīng)為一個圓。通過菜單選擇在不同的輸入碼型下進(jìn)行測量。4. 連續(xù)相位FSK調(diào)制基帶信號觀測（1TPM02是發(fā)送數(shù)據(jù)信號（DS

26、P+FPGA模塊左下腳,TPi03是基帶FSK波形。測量時，通過菜單選擇為0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號，并以TPM02作為同步信號。觀測 TPM02與TPi03點(diǎn)波形應(yīng)有明確的信號對應(yīng)關(guān)系。并且，在碼元的切換點(diǎn)發(fā)送波形 的相位連續(xù)。思考:非連續(xù)相位FSK調(diào)制在碼元切換點(diǎn)的相位是如何的。(2通過菜單選擇為特殊序列碼輸入數(shù)據(jù)信號，重復(fù)上述測量步驟。記錄測量結(jié) 果。5. FSK調(diào)制中頻信號波形觀測在FSK正交調(diào)制方式中，必須采用FSK的同相支路與正交支路信號；不然如果 只采一路同相FSK信號進(jìn)行調(diào)制，會產(chǎn)生兩個FSK頻譜信號,這需在后面采用較復(fù) 雜的中頻窄帶濾波器，如圖1-12所示:正交調(diào)制頻率頻率幅度幅度

27、幅度頻率一般調(diào)制基帶頻譜中頻頻譜帶通濾波器圖1-12 FSK的頻譜調(diào)制過程(1調(diào)制模塊測試點(diǎn)TPK03為FSK調(diào)制中頻信號觀測點(diǎn)。測量時，通過菜單選擇 為0/1碼輸入數(shù)據(jù)信號，并以TPM02作為同步信號。觀測TPM02與TPK03點(diǎn)波 形應(yīng)有明確的信號對應(yīng)關(guān)系。(2通過菜單選擇為特殊序列碼輸入數(shù)據(jù)信號，重復(fù)上述測量步驟。(3將正交調(diào)制輸入信號中的一路基帶調(diào)制信號斷開 (D/A模塊內(nèi)的跳線器KiO1 或Ki02,重復(fù)上述測量步驟。觀測信號波形的變化，分析變化原因。6. FSK調(diào)制信號頻譜觀測此項(xiàng)測量視學(xué)校儀表情況而定。測量時，用一條中頻電纜將頻譜儀連結(jié)接到調(diào)制器的KO02端口。調(diào)整頻譜儀中心頻率

28、為1.024MHz,掃描頻率為10KHZ/DIV,分辨率帶寬為110KHz左右，調(diào)整頻率 儀輸入信號衰減器和掃描時間為合適位置。(1通過菜單選擇不同的輸入數(shù)據(jù)，觀測FSK信號頻譜。(2將正交調(diào)制輸入信號中的一路基帶調(diào)制信號斷開 (D/A模塊內(nèi)的跳線器Ki01 或Ki02,重復(fù)上述測量步驟。觀測信號頻譜的變化，記錄測量結(jié)果。思考:結(jié)合圖1-12分析頻譜變化的原因。匚FSK解調(diào)1解調(diào)基帶FSK信號觀測首先用中頻電纜連結(jié)KO02和JL02,建立中頻自環(huán)(自發(fā)自收。測量FSK解調(diào) 基帶信號測試點(diǎn)TPJ05的波形，觀測時仍用發(fā)送數(shù)據(jù)(TPM02作同步，比較其兩者的 對應(yīng)關(guān)系。(1通過菜單選擇為1碼(或0

29、碼輸入數(shù)據(jù)信號,觀測TPJ05信號波形,測量其信號周期（2通過菜單選擇為0/1碼（或特殊碼輸入數(shù)據(jù)信號，觀測TPJ05信號波形。根據(jù)觀測結(jié)果，分析解調(diào)端的基帶信號與發(fā)送端基帶波形（TPi03不同的原因？2. 解調(diào)基帶信號的李沙育（x-y波形觀測將示波器設(shè)置在（x-y方式,從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的李沙育波形。（1通過菜單選擇為1碼（或0碼輸入數(shù)據(jù)信號，仔細(xì)觀測其李沙育信號波形。（2通過菜單選擇為0/1碼（或特殊碼輸入數(shù)據(jù)信號，仔細(xì)觀測李沙育信號波形。根據(jù)觀測結(jié)果，思考接收端為何與發(fā)送端李沙育波形不同的原因？將跳線開關(guān)KL01設(shè)置在2_3位置，調(diào)整電位器 WL01（改變接收本地載頻一

30、一 即改變收發(fā)頻差，繼續(xù)觀察。分析波形的變化與什么因素有關(guān)。3接收位同步信號相位抖動觀測用發(fā)送時鐘TPM01（DSP+FPGA模塊左下腳信號作同步，選擇不同的測試碼序 列測量接收時鐘TPMZ07（DSP芯片左端的抖動情況。思考:為什么在全0或全1碼下觀察不到位定時的抖動？4抽樣判決點(diǎn)波形觀測將跳線開關(guān)KL01設(shè)置在2_3位置，調(diào)整電位器 WL01,以改變接收本地載頻（即 改變收發(fā)頻差，觀察抽樣判決點(diǎn)TPN04（測試模塊內(nèi)波形的變化。在觀察時，示波器的 掃描時間取大于2ms級較為合適，觀察效果較好。具有以下的波形：理想情況下,正交 相乘經(jīng)低通濾波之后在判決器之前的變量應(yīng)取兩個值:+A或-A。而實(shí)

31、際情況，的輸出如圖1-13所示,原因有以下幾個方面：（1位定時抖動，由于位定時的抖動，使前后的碼元產(chǎn)生了碼間串?dāng)_串（ISI,從而引起判決器之前的波形抖動(2剩余頻差：由于收發(fā)頻率不同，當(dāng)這種差別較大時，會引起判決器之前的波形抖動；(3A/D量化時的直流漂移：由于A/D在量化時存在直流漂移，引起判決器之前的波形抖動；(4線路噪聲：當(dāng)接收支路存在噪聲時，引起判決器之前的波形抖動；圖1-13 FSK解調(diào)器抽樣判決點(diǎn)的波形5. 解調(diào)器位定時恢復(fù)與最佳抽樣判決點(diǎn)波形觀測TPMZ07為接收端DSP調(diào)整之后的最佳抽樣時刻。選擇輸入測試數(shù)據(jù)為m序列，用示波器同時觀察TPMZ07(觀察時以此信號作同步和觀察抽樣

32、判決點(diǎn) TPN04波 形(抽樣判決點(diǎn)信號的之間的相位關(guān)系。6. 位定時鎖定和位定時調(diào)整觀測TPMZ07為接收端恢復(fù)時鐘，它與發(fā)端時鐘(TPM01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TPM01(觀察時以此信號作同步和TPMZ07(收端最佳判決時刻之間的相位關(guān)系。(2不斷按確認(rèn)鍵，此時僅對DSP位定時環(huán)路初始化，讓環(huán)路重新調(diào)整鎖定,觀察TPMZ07的調(diào)整過程和鎖定后的相位關(guān)系。(3在測試數(shù)據(jù)為全1或全0碼時重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，并解釋原因。斷開JL02接收中頻環(huán)路，在沒有接收信號的情況下重復(fù)上述步驟實(shí)驗(yàn)，觀測TPM01和TPMZ07之的相位關(guān)系，并解釋測量結(jié)果的原因7. 觀察在

33、各種輸入碼字下FSK的輸入/輸出數(shù)據(jù)測試點(diǎn)TPM02是調(diào)制輸入數(shù)據(jù)，TPM04是解調(diào)輸出數(shù)據(jù)。通過菜單選擇為不 同碼型輸入數(shù)據(jù)信號，觀測輸出數(shù)據(jù)信號是否正確。觀測時，用TPM02點(diǎn)信號同 步。（三FSK系統(tǒng)性能測試準(zhǔn)備工作：（1首先用中頻電纜連結(jié)KO02和JL02建立中頻自環(huán)（自發(fā)自收。（2誤碼儀關(guān)機(jī)，將誤碼測試儀RS422端口用DB9電纜（在誤碼測試儀的后部連接到通信原理實(shí)驗(yàn)箱同步接口模塊的數(shù)據(jù)通信端口JH02上（通過轉(zhuǎn)接電纜，誤碼儀必須斷電后連接！。（3將漢明編碼模塊中的信號工作跳線器開關(guān) SWC01中的H_EN和ADPCM開 關(guān)去除,將輸入信號跳線開關(guān)KC01設(shè)置在同步數(shù)據(jù)接口 DT_S

34、YS上（左端;將漢明譯碼模塊中漢明譯碼使能開關(guān) KW03設(shè)置在OFF狀態(tài)（右端，輸入信號和時鐘開關(guān)KW01、KW02設(shè)置在來自信道CH位置（左端。（4通過菜單選項(xiàng)選擇外部數(shù)據(jù)源方式，此時發(fā)送數(shù)據(jù)將由誤碼測試儀提供，同時將解調(diào)之后的數(shù)據(jù)送到誤碼測試儀中進(jìn)行誤碼分析。（5誤碼儀加電。將誤碼儀工作 模式”設(shè)置為連續(xù),碼類”選擇29-1,接口 ”選擇外時鐘和RS422方式。1. FSK誤碼指標(biāo)測試(1首先將噪聲模塊內(nèi)的噪聲輸出電平調(diào)整開關(guān)SWO01設(shè)置在最低一擋00000001,此時噪聲輸出電平最小，信噪比S/N最大。測量該S/N下的誤碼率，記錄測量結(jié)果填入表內(nèi)。(2將噪聲輸出電平調(diào)整開關(guān) SWO01

35、增加一擋為00000010降低一擋S/N。重 復(fù)上述測量，記錄測量結(jié)果填入表內(nèi)。(3逐步降低S/N,重復(fù)上述測量，直至S/N最低。將不同信噪比下FSK誤碼測量結(jié)果填入表內(nèi)。定性畫出各擋 S/NP e特性曲線。e b/n0SWO01 00000001 00000010 00000100 00001000 00010000 00100000 01000000 10000000P e注:有條件可精確校準(zhǔn)各擋信噪比(e b/n0畫出e b/n0P e特性曲線。2噪聲環(huán)境下不同信噪比時解調(diào)基帶 FSK信號觀測測量方法見FSK解調(diào)中的第1項(xiàng)測試內(nèi)容。通過菜單選擇為1碼(或0碼輸入 數(shù)據(jù)信號逐漸改變e b/

36、n0,觀測解調(diào)基帶FSK信號受噪聲影響的變化。3噪聲環(huán)境下不同信噪比時解調(diào)基帶信號的李沙育 (x-y波形觀測測量方法見FSK解調(diào)中的第2項(xiàng)測試內(nèi)容。通過菜單選擇為1碼(或0碼輸入 數(shù)據(jù)信號逐漸改變e b/n0,觀測解調(diào)基帶FSK信號的李沙育(x-y波形受噪聲影響的 變化。4. 噪聲環(huán)境下不同信噪比時的接收位同步信號相位抖動觀測測量方法見FSK解調(diào)中的第3項(xiàng)測試內(nèi)容。通過菜單選擇為 m序列輸入數(shù)據(jù) 信號，逐漸改變e b/nO觀測FSK解調(diào)器接收位同步信號相位抖動隨 e b/nO變化趨 勢。5. 噪聲環(huán)境下不同信噪比時的抽樣判決點(diǎn)信號觀測測量方法見FSK解調(diào)中的第4項(xiàng)測試內(nèi)容。通過菜單選擇為 m序

37、列輸入數(shù)據(jù) 信號逐漸改變e b/nO觀測FSK解調(diào)器抽樣判決點(diǎn)信號隨e b/nO變化的影響。五、實(shí)驗(yàn)報告1、F SK正交調(diào)制方式與傳統(tǒng)的一般 FSK調(diào)制方式有什么區(qū)別？其有哪些特點(diǎn)？2、T Pi03和TPiO4兩信號具有何關(guān)系？3、畫出各測量點(diǎn)的工作波形；4、敘述位定時的調(diào)整過程，并說明輸入碼字對位定時恢復(fù)的影響？在實(shí)際通信 中為什么要加擾碼措施？5、說明信道頻差對FSK解調(diào)性能的影響；6畫出FSK解調(diào)器在不同信噪比時的誤碼性能曲線。實(shí)驗(yàn)二BPSK傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)原理和電路說明（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m （1、0碼而改變,通常

38、這兩個相位相差180如果每比特能量為E b則傳輸?shù)腂PSK 信號為：2cos(2(c c b bf T E t S 0n +=其中? =1180000 m m c 0一個數(shù)據(jù)碼流直接調(diào)制后的信號如圖2-1所示:(b)CcO(d)-Li0100100初K0100相0圖2-1數(shù)據(jù)碼流直接調(diào)制后的BPSK信號采用二進(jìn)制碼流直接載波信號進(jìn)行調(diào)相，信號占居帶寬大。上面這種調(diào)制方式 在實(shí)際運(yùn)用中會產(chǎn)生以下三方面的問題：1、浪費(fèi)寶貴的頻帶資源；2、 會產(chǎn)生鄰道干擾,對系統(tǒng)的通信性能產(chǎn)生影響，在移動無線系統(tǒng)中，要求在相鄰信道內(nèi)的帶外幅射一般應(yīng)比帶內(nèi)的信號功率譜要低40dB到80dB ; 3、如果該信號經(jīng)過帶寬

39、受限信道會產(chǎn)生碼間串?dāng)_(ISI ,影響本身通信信道的性能。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，通常采用Nyquist波形成形技術(shù)，它具有以下三方面的優(yōu)點(diǎn)：1、發(fā)送頻譜在發(fā)端將受到限制，提高信道頻帶利用率，減少鄰道干擾；2、在接收端 采用相同的濾波技術(shù) 對BPSK信號進(jìn)行最佳接收；3、獲得無碼間串?dāng)_的信號傳輸 升余弦濾波器的傳遞函數(shù)為：?+-+-+- =SSS S SRC T f T f T f T T f f H 2/1(|02/1(|2/1(21|2(cos(1212/1(|01( aaaaana其中,a是滾降因子,取值范圍為0到1。一般a =0.25時，隨著a的增加，相鄰符 號間隔內(nèi)的時間旁瓣減小，這意味著

40、增加a可以減小位定時抖動的敏感度，但增加了 占用的帶寬。對于矩形脈沖 BPSK信號能量的90%在大約1.6R b的帶寬內(nèi)，而對于 a =0.5勺升余統(tǒng)濾波器，所有能量則在1.5R b的帶寬內(nèi)。升余弦滾降傳遞函數(shù)可以通過在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用同樣的濾波器來實(shí)現(xiàn)，其頻響為開根號升余弦響應(yīng)。根據(jù)最佳接收原理，這種響應(yīng)特性的分配提供了最佳接 收方案。升余弦濾波器在頻域上是有限的，那它在時域上的響應(yīng)將是無限的，其是一個非因果沖激響應(yīng)。為了在實(shí)際系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)，一般將升余弦沖激響應(yīng)進(jìn)行截短，并進(jìn)行時延使其成為因果響應(yīng)。截短長度一般從中央最大點(diǎn)處向兩邊延長4個碼元。由截短的升余響應(yīng)而成形的調(diào)制基帶信號，其頻譜一

41、般能很好地滿足實(shí)際系統(tǒng)的使用要 求。為實(shí)現(xiàn)濾波器的響應(yīng)，脈沖成形濾波器可以在基帶實(shí)現(xiàn)，也可以設(shè)置在發(fā)射機(jī)的 輸出端。一般說來，在基帶上脈沖成形濾波器用 DSP或FPGA來實(shí)現(xiàn)，每個碼元一般 需采樣4個樣點(diǎn)，并考慮當(dāng)前輸出基帶信號的樣點(diǎn)值與 8個碼元有關(guān),由于這個原因 使用脈沖成形的數(shù)字通信系統(tǒng)經(jīng)常在調(diào)制器中同一時刻存儲了幾個符號，然后通過查詢一個代表了存儲符號離散時間波形來輸出這幾個符號（表的大小為210,這種查 表法可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字成形濾波，其處理過程如圖2-2所示：串 /并變換 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7輸入碼流時鐘計(jì)數(shù)器A0A1EPROM4倍時鐘樣點(diǎn)鎖存圖2-2 BP

42、SK基帶成形原理示意圖成形之后的基帶信號經(jīng)D/A變換之后，直接對載波進(jìn)行調(diào)制。在通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”中,BPSK的調(diào)制工作過程如下：首先輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行Nyquist濾波,濾波后的結(jié)果分別送入I、Q兩路支路。因?yàn)镮、Q兩路信號一樣,本振 頻率是一樣的，相位相差180度,所以經(jīng)調(diào)制合路之后仍為BPSK方式。采用直接數(shù)據(jù)（非歸零碼調(diào)制與成形信號調(diào)制的信號如圖2-3所示：歸零碼載波直接調(diào)制成形調(diào)制Tb圖2-3直接數(shù)據(jù)調(diào)制與成形信號調(diào)制的波形在接收端采用相干解調(diào)時，恢復(fù)出來的載波與發(fā)送載波在頻率上是一樣的，但相 位存在兩種關(guān)系：00,1800。如果是00，則解調(diào)出來的數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)一樣，否則，解調(diào)出來的

43、數(shù)據(jù)將與發(fā)送數(shù)據(jù)反相。 為了解決這一技術(shù)問題，在發(fā)端碼字上采用了差分編碼，經(jīng)相干解調(diào)后再進(jìn)行差分譯 碼。2-5所示:n 0 n n n n 0 n 0差分編碼原理為：(1(n b n a n a -=實(shí)現(xiàn)框圖如圖2-4所示：a(n-1存貯輸入碼流輸出碼流b(na(n圖2-4差分編碼示意圖一個典型的差分編碼調(diào)制過程如圖輸入數(shù)據(jù)差分編碼數(shù)據(jù)載波相位0 1 1 0 0 0 1 1 11 0 1 1 1 1 0 1 0圖2-5差分編碼與調(diào)制相位示意圖BPSK的實(shí)現(xiàn)框圖如圖2-6所示KI J 22sTRl55Tn*j f TRS(二BPSK解調(diào)接收的BPSK信號可以表示成：2cos(2( 0n +=c

44、bb f TE t a tR為了對接收信號中的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的解調(diào)，這要求在接收機(jī)端知道 載波的相位和頻率信息，同時還要在正確時間點(diǎn)對信號進(jìn)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，最常用的有平方變換法、判決反 饋環(huán)等。平方變換法如圖2-7所示:BPSK接收信號平方電路中心頻率為2fc帶通濾波二分頻器載波恢復(fù)輸出圖2-7平方環(huán)載波恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)接收端將接收信號進(jìn)行平方變換，即將信號R (t通過一個平方律器件后222cos(212(212(222cos(1212(2(cos 2(222222 0 n0n0n +=+=+=c b b b b c

45、b b c b b f T E t a T E t a f T E t a f T E t a t R從上式看出:R (t經(jīng)平方處理之后產(chǎn)生了直流分量，而在上式第二項(xiàng)中具有2f C 頻率分量。若應(yīng)用一個窄帶濾波器將 2f C項(xiàng)濾出,再經(jīng)二分頻，便可得到所需的載波 分量。從上述電路中可以看出，由于二分頻電路的存在，恢復(fù)出的載波信號存在相位 模糊。該方法的特點(diǎn)是載波恢復(fù)快，但由于帶通濾波器的帶寬一般不易做到很窄，因 而該電路在低信噪比條件下性能較差。為了提高所提取載波的質(zhì)量，一般采用鎖相環(huán)來實(shí)現(xiàn)。判決反饋環(huán)結(jié)構(gòu)如圖2-8所示：R(t匹配濾波碼字輸出判決VCO900環(huán)路濾波圖2-8 BPSK判決反饋

46、環(huán)結(jié)構(gòu)判決反饋環(huán)鑒相器具有圖2-9所示的特性:1800圖2-9判決反饋環(huán)鑒相特性從圖2-9中可以看出，判決反饋環(huán)也具有00、1800兩個相位平衡點(diǎn)，因而采用判 決反饋環(huán)存在相位模糊點(diǎn)。在采用PLL方式進(jìn)行載波恢復(fù)時，PLL環(huán)路對輸入信號的幅度較為敏感，因而在 實(shí)際使用中一般在前端還需加性能較好的AGC電路。在BPSK解調(diào)器中，載波恢復(fù)的指標(biāo)主要有：同步建立時間、保持時間、穩(wěn)態(tài)相 差、相位抖動等。載波恢復(fù)同步時間將影響B(tài)PSK在正確解調(diào)時所需消耗的比特數(shù)，該指標(biāo)一般 對突發(fā)工作(解調(diào)器是一個分幀一個分幀地接收并進(jìn)行解調(diào)，而且在這些分幀之間載 波信息與位定時信息之間沒有任何關(guān)系的解調(diào)器有要求，而對

47、于連續(xù)工作的解調(diào)器 該指標(biāo)一般不作要求。載波恢復(fù)電路的保持時間在不同場合要求不同，例如在無線衰落信道中，一旦接 收載波出現(xiàn)短時的深衰落，要求接收機(jī)的恢復(fù)載波信號仍能跟蹤一段時間。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BPSK接收信號 為：2cos(2( 0n +=c bb f T E t a t R而恢復(fù)的相干載波為 2cos(?+ Oncf ,經(jīng)相乘器、低通濾波后輸出的信號為：?=cos 212(b b T E t a t a若提取的相干載波與輸入載波沒有相位差，即 =0則解調(diào)輸出 的信號為212(b b T E t a t a =若存在相差則輸出信號下降cos 2倍，即輸出

48、信噪比下降 cos 2卓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：cos 210?=N E erfc P b e為了提高BPSK的解調(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50。改善這方面的性能一般可通過提高路環(huán)路的開環(huán)增益、減少環(huán)路時延。當(dāng)然 在提高環(huán)路增益的同時，對環(huán)路的帶寬可能產(chǎn)生影響。環(huán)路的相位抖動是指環(huán)路輸出的載波在某一載波相位點(diǎn)按一定分布隨機(jī)擺動，其擺動的方差對解調(diào)性能有很大的影響：一方面其與穩(wěn)態(tài)相差一樣對BPSK解調(diào)器 的誤碼率產(chǎn)生影響；另一方面還使環(huán)路產(chǎn)生一定的跳周率(按工程經(jīng)驗(yàn),在門限信噪比 條件時跳周一般要

49、求小于每二小時一次。采用PLL環(huán)路進(jìn)行載波恢復(fù)具有環(huán)路帶寬可控。一般而言 ，環(huán)路帶寬越寬,載波 恢復(fù)時間越短，輸出載波相位抖動越大，環(huán)路越容易出現(xiàn)跳周(所謂跳周是指環(huán)路從一 個相位平衡點(diǎn)跳向相鄰的平衡點(diǎn)，從而使解調(diào)數(shù)據(jù)出現(xiàn)倒相或其它的錯誤規(guī)律；反之, 環(huán)路帶寬越窄，載波恢復(fù)時間越長，輸出載波相位抖動越小，環(huán)路的跳周率越小。因而, 可根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)整環(huán)路帶寬的大小。2、位定時對于接收的BPSK信號，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(jìn)行抽樣、判決，這一功能主要由位定時來實(shí)現(xiàn)。解調(diào)器輸出的基帶信號如圖2-10所示，抽樣時鐘B偏離信號能量的最大點(diǎn)，使信 噪比下降。由于位定時存

50、在相位差，使誤碼率有所增加。而抽樣時鐘 A在信號最大 點(diǎn)處進(jìn)行抽樣，保證了輸出信號具有最大的信噪比性能，從而也使誤碼率較小。在剛接收到BPSK信號之后，位定時一般不處于正確的抽樣位置，必須采用一定 的算法對抽樣點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，這個過程稱為位定時恢復(fù)。常用的位定時恢復(fù)有：濾波 法、數(shù)字鎖相環(huán)等。B圖2-10 BPSK的位定時恢復(fù)(1濾波法在不歸零的隨機(jī)二進(jìn)制脈沖序列功率譜中沒有位同步信號的離散分量，所以不能直接從中提取位同步，若將不歸零脈沖變?yōu)闅w零二進(jìn)制脈沖序列，則變換后的信號 中出現(xiàn)了碼元信號的頻率分量，然后再采用窄帶濾波器提取、移相后形成位定時脈 沖。圖2-11就是濾波法提取位同步的原理方框圖。

51、解調(diào)基帶信號判決非歸零碼產(chǎn)生器仲穩(wěn)電路窄帶濾波(Rb時鐘沿調(diào)整圖2-11采用濾波法恢復(fù)BPSK的位定時結(jié)構(gòu)框圖另外一種波形變換的方法是對帶限信號進(jìn)行包絡(luò)檢波。這種方法常用于數(shù)字微 波的中繼通信系統(tǒng)中，圖2-12是頻帶受限的二相相移信號2PSK的位同步提取過 程。由于頻帶受限，在相鄰碼元相位突變點(diǎn)附近會產(chǎn)生幅度的凹陷”經(jīng)包絡(luò)檢波后,可以用窄帶濾波器提取位同步信號。 接收中頻信號檢波窄帶濾波(Rb時鐘沿調(diào)整圖2-12采用檢波恢復(fù)BPSK位定時結(jié)構(gòu)框圖(2鎖相環(huán)法以四倍碼元速率抽樣為例：信號取樣如圖2-13所示。S (n-2、S (n+2為調(diào)整后的 最佳樣點(diǎn),S (n為碼元中間點(diǎn)。首先位定時誤差的提

52、取時刻為其基帶信號存在過零點(diǎn)，即如圖2-13中的情況所示。位定時誤差的大小按下式進(jìn)行計(jì)算：2(2(+-=n S n S n S n e bS( n-2S( n-1S( nS(n+1S( n+2圖2-13位定時誤差提取示意圖如果0（n e b則位定時抽樣脈沖應(yīng)向前調(diào)整；反之應(yīng)向后調(diào)整。這個調(diào)整過程 主要是通過調(diào)整分頻計(jì)數(shù)器進(jìn)行的，如圖2-14所示。位定時輸出本振源標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)數(shù) 器1/N前調(diào):計(jì)數(shù)器1/（N -1后調(diào):計(jì)數(shù)器1/（N +1選擇器圖2-14位定時調(diào)整示意圖須注意的是，一般在實(shí)際應(yīng)用中還須對位定時的誤差信號進(jìn)行濾波（位定時環(huán)路 濾波，這樣可提高環(huán)路的抗噪聲性能。最后，對通信原理綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中最常用的幾個測量工具作一介紹：眼圖、星座圖與抽樣判決點(diǎn)波形。1、眼圖:利用眼圖可方便直觀地估計(jì)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（如圖2-15所示。在這個圖形上，可以觀察到碼間串?dāng)_和噪聲干擾的影響,從而 估計(jì)出系統(tǒng)性能的優(yōu)劣程度。圖2-15 BPSK眼圖的觀察方法般而言，眼皮越厚，則噪聲與ISI