BPSK傳輸系統(tǒng)

1、通信原理實(shí)驗(yàn)通信原理實(shí)驗(yàn)BPSKBPSK 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)學(xué)生： XX 學(xué)號(hào)： 122110XX 指導(dǎo)教師： 王 琴 同組成員： 00 日期： 2014 年 12 月 上課時(shí)間：星期 三 第 四 大節(jié) 14:0016:00 目錄目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1二、實(shí)驗(yàn)儀器.1三、BPSK 傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路的構(gòu)成 .11、BPSK 調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路 .12、BPSK 解調(diào)電路.2四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 .2（一）BPSK 調(diào)制.21、BPSK 調(diào)制基帶信號(hào)眼圖測(cè)試 .22、同相 I 支路和正交 Q 支路調(diào)制信號(hào)相平面矢量圖測(cè)試 .33、BPSK 調(diào)制信號(hào) 0/ 相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)的測(cè)量.54、BPSK 調(diào)制信號(hào)包絡(luò)觀(guān)察 .6

2、（二）BPSK 解調(diào).71、接收端解調(diào)器眼圖信號(hào)觀(guān)測(cè).73、接收端同相 I 支路和正交 Q 支路解調(diào)信號(hào)的相平面波形測(cè)試 .74、解調(diào)器失鎖時(shí)同相 I 支路和正交 Q 支路解調(diào)信號(hào)相平面波形測(cè)試.85、解調(diào)器判決前抽樣點(diǎn)信號(hào)觀(guān)察.96、解調(diào)器失鎖時(shí)判決前抽樣點(diǎn)信號(hào)觀(guān)察.97、差分編碼信號(hào)的測(cè)試 .108、解調(diào)數(shù)據(jù)觀(guān)察 .119、解調(diào)器相干載波觀(guān)測(cè) .1210、解調(diào)器相干載波相位模糊度的測(cè)試.1311、解調(diào)器相干載波相位模糊對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)影響的觀(guān)測(cè).13五、思考題.14參考文獻(xiàn).141姓名：姓名：XXXX 學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：122110XX122110XX 班級(jí)：班級(jí)：通信通信 12XX12XX第第十一十

3、一周周 星期星期三三 第第四四大節(jié)大節(jié) 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：BPSKBPSK 傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉軟件無(wú)線(xiàn)電 BPSK 調(diào)制和解調(diào)原理。2、掌握 BPSK 調(diào)制產(chǎn)生、傳輸和解調(diào)過(guò)程。3、掌握 BPSK 正交調(diào)制解調(diào)的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。4、了解數(shù)字基帶波形時(shí)域形成的原理和方法。5、掌握 BPSK 眼圖的正確測(cè)試方法，能通過(guò)觀(guān)察接受眼圖判斷信號(hào)的傳輸質(zhì)量。6、加深對(duì) BPSK 調(diào)制、解調(diào)中現(xiàn)象和問(wèn)題的理解。7、加深對(duì)載波提取和位同步提取概念的理解。二、實(shí)驗(yàn)儀器二、實(shí)驗(yàn)儀器1、ZH5001A 通信系統(tǒng)原理試驗(yàn)箱 一臺(tái)2、20MHZ 雙蹤示波器 一臺(tái)三、三、BPSK 傳

4、輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路的構(gòu)成傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路的構(gòu)成1、BPSK 調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路BPSK 調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路如下圖，在圖中，虛線(xiàn)部分是用 FPGA 芯片完成的。只有當(dāng)選擇外部數(shù)據(jù)時(shí)，才可以用外部信號(hào)源，除此之外，其他輸入信號(hào)均在 FPGA 芯片內(nèi)部完成。得分22、BPSK 解調(diào)電路解調(diào)電路BPSK 解調(diào)電路如下圖。圖中的信號(hào)處理過(guò)程，在 A/D 轉(zhuǎn)換前均用硬件來(lái)完成，在 A/D 轉(zhuǎn)換后的各部分，均用 FPGA 芯片來(lái)完成。實(shí)驗(yàn)中的 BPSK 解調(diào)是同步解調(diào)，因此解調(diào)電路中都設(shè)計(jì)了載波提取和位定時(shí)提取電路。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備如下。首先通過(guò)菜單將試驗(yàn)系統(tǒng)的調(diào)制方式設(shè)置成“BP

5、SK”傳輸系統(tǒng)，用示波器測(cè)量 TPMZ07 測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)，如果有脈沖波形，說(shuō)明試驗(yàn)系統(tǒng)已正常工作；如果沒(méi)有脈沖，則需按面板上的復(fù)位鍵對(duì)硬件進(jìn)行初始化。（一）（一）BPSK 調(diào)制調(diào)制 1、BPSK 調(diào)制基帶信號(hào)眼圖測(cè)試調(diào)制基帶信號(hào)眼圖測(cè)試當(dāng)通過(guò)選擇菜單激活“匹配濾波”方式時(shí)，表示系統(tǒng)按匹配濾波最佳接受機(jī)組成，即發(fā)射機(jī)端和接收機(jī)端采用同樣的平方根余弦響應(yīng)濾波器。當(dāng)未激活“匹配 濾波”方式時(shí)，系統(tǒng)為非匹配最佳接收機(jī)，整個(gè)濾波器滾降特性全部放在發(fā)射機(jī)端完成，但信道成型濾波器特性不變。(1)、通過(guò)菜單選擇不激活“匹配濾波”方式（未打鉤）此時(shí)基帶信號(hào)頻譜成形濾波器全部放在發(fā)送端。選擇輸入信號(hào)為 m 序列，

6、以發(fā)送時(shí)鐘 TPM01 作同步，測(cè)試 TPi03 波形。TPi03 就是發(fā)送信號(hào)眼圖波形。此時(shí)測(cè)試得到波形選用的是滾降系數(shù) =0.4 的升余弦成形濾波器。3從示波器中可以看到眼圖，因?yàn)?M 序列是隨機(jī)信號(hào)。2、同相、同相 I 支路和正交支路和正交 Q 支路調(diào)制信號(hào)相平面矢量圖測(cè)試支路調(diào)制信號(hào)相平面矢量圖測(cè)試觀(guān)察測(cè)量 I 支路 TPi03 和 Q 支路信號(hào) TPi04 李沙育波形時(shí)，應(yīng)將示波器設(shè)置在（x-y）方式，可從相平面上觀(guān)察 TPi03 和 TPi04 的合成矢量圖。通過(guò)菜單選擇不同的輸入碼型，觀(guān)察并記錄測(cè)試結(jié)果。輸入碼型為 m 碼，其波形如下：兩路信號(hào)是相同的，所以李沙育圖形是一條斜率為

7、 1 的直線(xiàn)。輸入碼型為全 1 碼，其波形如下：TPM01TPi034輸入碼型為全 0 碼，其波形如下：0/1 碼兩路信號(hào)是相同的，所以李沙育圖形是一條斜率為 1 的直線(xiàn)。53、BPSK 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 0/ 相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)的測(cè)量相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)的測(cè)量先將跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KP02 設(shè)置在 T 位置（右端） ，通過(guò)菜單選擇輸入調(diào)制數(shù)據(jù)為 0/1 碼。用示波器的一個(gè)通道觀(guān)察已調(diào)制信號(hào)輸出 TPK03，并選用該通道信號(hào)作為示波器的同步信號(hào)；示波器的另一通道連接到調(diào)制參考載波 TPK06 或 TPK07，以載波信號(hào)作為觀(guān)測(cè)的參考信號(hào)。仔細(xì)調(diào)整示波器同步，觀(guān)察和驗(yàn)證已調(diào)信號(hào)在調(diào)制數(shù)據(jù) 0/1 變化點(diǎn)發(fā)生相位 0/ 翻

8、轉(zhuǎn)情況。記錄測(cè)試結(jié)果。通道連接到調(diào)制參考載波 TPK06，其波形如下：從示波器中可以看到，歸零點(diǎn)左邊，已調(diào)制信號(hào)和調(diào)制參考載波反相；歸零點(diǎn)右邊，已調(diào)制信號(hào)和調(diào)制參考載波同相。通道連接到調(diào)制參考載波 TPK07，其波形如下：TPK06TPK036從示波器中可以看到，歸零點(diǎn)左邊，已調(diào)制信號(hào)和調(diào)制參考載波同相；歸零點(diǎn)右邊，已調(diào)制信號(hào)和調(diào)制參考載波反相。4、BPSK 調(diào)制信號(hào)包絡(luò)觀(guān)察調(diào)制信號(hào)包絡(luò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)中的 BPSK 調(diào)制為非恒包絡(luò)信號(hào)，已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)具有明顯的過(guò)零點(diǎn)。測(cè)量前將模擬鎖相環(huán)模塊內(nèi)的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KP02 設(shè)置在 T 位置（右端） 。（1） 、通過(guò)菜單選擇 0/1 碼作為調(diào)制輸入數(shù)據(jù)，觀(guān)測(cè)已調(diào)

9、信號(hào)輸出測(cè)試點(diǎn) TPK03 的信號(hào)波形。調(diào)整示波器的同步，注意觀(guān)察已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)變化與調(diào)制信號(hào) TPi03 的相互關(guān)系。畫(huà)出測(cè)量波形。0/1 碼作為調(diào)制輸入數(shù)據(jù)，其波形如下：0/1 碼作為調(diào)制輸入數(shù)據(jù)，已調(diào)制信號(hào)包絡(luò)和調(diào)制信號(hào)包絡(luò)相同（2） 、用特殊碼序列重復(fù)步驟（1）實(shí)驗(yàn)。畫(huà)下測(cè)量波形，并從已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)上判斷特殊碼序列的可能值。TPK03TPi037特殊碼作為調(diào)制輸入數(shù)據(jù)，已調(diào)制信號(hào)包絡(luò)和調(diào)制信號(hào)包絡(luò)相反（二）（二）BPSK 解調(diào)解調(diào)1、接收端解調(diào)器眼圖信號(hào)觀(guān)測(cè)、接收端解調(diào)器眼圖信號(hào)觀(guān)測(cè)（1） 、首先用中頻電纜連接 KO02 和 JL02，建立中頻通路。測(cè)量解調(diào)器同相 I 支路眼圖信號(hào)測(cè)試

10、點(diǎn) TPJ05（在 A/D 模塊內(nèi)）波形，觀(guān)測(cè)時(shí)用發(fā)始終 TPM01 作同步。將接收端與發(fā)送端眼圖信號(hào) TPi03 進(jìn)行比較，說(shuō)明接受眼圖信號(hào)有何變化。觀(guān)察接收端眼圖，眼皮較厚，質(zhì)量沒(méi)有發(fā)送端的好。3、接收端同相、接收端同相 I 支路和正交支路和正交 Q 支路解調(diào)信號(hào)的相平面波形測(cè)試支路解調(diào)信號(hào)的相平面波形測(cè)試將示波器設(shè)置在（x-y）方式，將示波器的兩個(gè)通道分別接到 I 支路 TPJ05 測(cè)試點(diǎn)和 Q 支路TPJ06 測(cè)試點(diǎn)，即可得到 TPJ05 和 TPJ06 的合成矢量圖，也就是李沙育波形圖。在解調(diào)器鎖定時(shí)，其相位矢量圖應(yīng)為 0、 兩種相位。通過(guò)菜單選擇在不同的輸入碼型下進(jìn)行測(cè)量，并說(shuō)明其

11、差異。輸入碼型為 m 碼時(shí)，其波形如下：左邊輸入是特殊序列，右邊輸入是 m 序列，Q 支路沒(méi)有信號(hào)，所以李沙育圖形是一條豎的直線(xiàn)，左右區(qū)別不大。TPM01TPJ058輸入碼型為全 1 碼時(shí)，其波形如下：輸入碼型為全 0 碼時(shí)，其波形如下：輸入碼型為 0/1 碼時(shí)，其波形如下：4、解調(diào)器失鎖時(shí)同相、解調(diào)器失鎖時(shí)同相 I 支路和正交支路和正交 Q 支路解調(diào)信號(hào)相平面波形測(cè)試支路解調(diào)信號(hào)相平面波形測(cè)試將解調(diào)器提取相干載波的鎖相環(huán)（PLL）環(huán)路跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KL01 設(shè)置在 2_3 位置（右端） ，使環(huán)路開(kāi)環(huán)失鎖。觀(guān)測(cè)接收端鎖相環(huán)失鎖時(shí) I 路和 Q 路合成矢量，對(duì)觀(guān)測(cè)結(jié)果加以分析。M 碼9兩路信號(hào)是隨機(jī)

12、的，李沙育圖形是個(gè)混亂的圓型。5、解調(diào)器判決前抽樣點(diǎn)信號(hào)觀(guān)察、解調(diào)器判決前抽樣點(diǎn)信號(hào)觀(guān)察選擇輸入測(cè)試數(shù)據(jù)為 m 序列，用示波器觀(guān)察測(cè)試模塊內(nèi)判決全抽樣點(diǎn) TPN04 的工作波形（示波器時(shí)基設(shè)定在 25ms 觀(guān)測(cè)效果較好） 。雖然有噪聲，但是可以判斷出來(lái) 0 碼和 1 碼。6、解調(diào)器失鎖時(shí)判決前抽樣點(diǎn)信號(hào)觀(guān)察、解調(diào)器失鎖時(shí)判決前抽樣點(diǎn)信號(hào)觀(guān)察將解調(diào)器提取相干載波的鎖相環(huán)（PLL）環(huán)路跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KL01 設(shè)置在 2_3 位置（右端） ，使環(huán)路開(kāi)環(huán)失鎖。用示波器觀(guān)察測(cè)試模塊內(nèi)判決前抽樣點(diǎn) TPN04 信號(hào)波形，觀(guān)測(cè)時(shí)示波器時(shí)基設(shè)定在 25ms 效果較好。定性畫(huà)出測(cè)試波形。10失鎖時(shí)無(wú)法判斷出 0 碼

13、和 1 碼，示波器中并不能區(qū)別出兩個(gè)電平。7、差分編碼信號(hào)的測(cè)試、差分編碼信號(hào)的測(cè)試測(cè)試前的準(zhǔn)備及跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)設(shè)置：由于通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)箱僅對(duì)“外部數(shù)據(jù)輸入”方式輸入的數(shù)據(jù)提供差分編碼功能，因此必須通過(guò)菜單將輸入信號(hào)設(shè)置為“外部數(shù)據(jù)輸入” 。外部數(shù)據(jù)可以來(lái)自誤碼儀，也可以從漢明編碼模塊產(chǎn)生的 m 序列輸出數(shù)據(jù)。本實(shí)驗(yàn)選擇漢明編碼模塊產(chǎn)生 m 序列輸出數(shù)據(jù)。將漢明編碼模塊中的跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) SWC01 中的 H_EN 和 ADPCM 跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)撥除，將輸入信號(hào)跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KC01 設(shè)置在 m 序列輸出口 DT_M 上（右端） 。將漢明譯碼模塊中漢明譯碼使能開(kāi)關(guān) KW03 設(shè)置在 OFF 位置（右端） ，輸入信

14、號(hào)和時(shí)鐘開(kāi)關(guān)KW01、KW02 設(shè)置在來(lái)自信道 CH 位置（左端） 。將漢明編碼模塊信號(hào)工作跳線(xiàn)器開(kāi)關(guān)SWC01 中的 M_SEL1 跳線(xiàn)器插入，產(chǎn)生 7 位周期 m 序列。用示波器同時(shí)觀(guān)察 DSP+FPGA 模塊內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)測(cè)試點(diǎn) TPM02 和差分編碼輸出數(shù)據(jù)測(cè)試點(diǎn) TPM03 波形，分析兩信號(hào)間的編碼關(guān)系是否正確，畫(huà)出測(cè)試波形。11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、解調(diào)數(shù)據(jù)觀(guān)察、解調(diào)數(shù)據(jù)觀(guān)察（1） 、在上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 7 設(shè)置跳線(xiàn)開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上，用示波器同時(shí)觀(guān)察 DSP+F

15、PGA 模塊內(nèi)接受數(shù)據(jù)信號(hào)測(cè)試點(diǎn) TPM04 和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)測(cè)試點(diǎn) TPM02，說(shuō)明兩數(shù)據(jù)信號(hào)是否相同。測(cè)量發(fā)送與接收數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸時(shí)延，記錄測(cè)量結(jié)果。接收數(shù)據(jù)有延時(shí)，但是和發(fā)送端同相（2） 、在“外部數(shù)據(jù)輸入”方式下，重復(fù)按選擇菜單的確認(rèn)按鍵，讓解調(diào)器重新鎖定，這時(shí)的載波信號(hào)實(shí)際存在相位模糊度，在沒(méi)有差分編碼的條件下會(huì)使解調(diào)數(shù)據(jù)反向。通過(guò)觀(guān)測(cè)，說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)步驟是否能夠解決載波相位模糊帶來(lái)的問(wèn)題。 接收數(shù)據(jù)有延時(shí)，按確定鍵以后每次鎖定后和發(fā)送端都是同相的，說(shuō)明差分編碼可以解決相位模糊帶來(lái)的問(wèn)題。129、解調(diào)器相干載波觀(guān)測(cè)、解調(diào)器相干載波觀(guān)測(cè)首先建立中頻通路，通過(guò)菜單選擇輸入測(cè)試數(shù)據(jù)為“特殊碼序列

16、”或“m 序列” 。（1） 、用雙蹤示波器同時(shí)測(cè)量發(fā)端調(diào)制載波 TPK07 和收端提取的相干載波 TPLZ07，并以TPK07 作為示波器的同步信號(hào)。在環(huán)路正常鎖定時(shí)，觀(guān)測(cè)收發(fā)載波信號(hào)的相位關(guān)系，說(shuō)明測(cè)試結(jié)果。相干載波與調(diào)制載波頻率相同，相位有很小的誤差。（2） 、將解調(diào)器相干載波提取鎖環(huán)（PLL）的環(huán)路跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KL01 設(shè)置在 2_3 位置（右端） ，使環(huán)路開(kāi)環(huán)失鎖。重復(fù)上述測(cè)量步驟，觀(guān)測(cè)并說(shuō)明在解調(diào)器失鎖時(shí)收發(fā)載波信號(hào)的相位關(guān)系。TPM02TPM0413環(huán)路失鎖時(shí)，無(wú)法得到相干載波。（3） 、將解調(diào)器相干載波提取鎖相環(huán)（PLL）的環(huán)路跳線(xiàn)開(kāi)關(guān) KL01 設(shè)置在 1_2 位置（左端） ，讓

17、解調(diào)器鎖相環(huán)閉環(huán)鎖定，如無(wú)法鎖定，可按選擇菜單上的確認(rèn)鍵，讓解調(diào)器重新同步鎖定。斷開(kāi)中頻連接電纜，說(shuō)明在無(wú)輸入信號(hào)情況下，解調(diào)器載波是否與發(fā)端同步。無(wú)輸入信號(hào)情況下，解調(diào)器載波與發(fā)端不同步。10、解調(diào)器相干載波相位模糊度的測(cè)試、解調(diào)器相干載波相位模糊度的測(cè)試首先建立中頻通路，通過(guò)菜單選擇輸入數(shù)據(jù)為“特殊碼序列”或“m 序列” 。用 雙蹤示波器同時(shí)測(cè)量發(fā)端調(diào)制載波 TPK07 和收端提取出的相干載波 TPLZ07，并以 TPK07 作為示波器的同步信號(hào)。發(fā)乎斷開(kāi)和接通中頻電纜，觀(guān)測(cè)并記錄兩載波從失步到同步后的相位關(guān)系。11、解調(diào)器相干載波相位模糊對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)影響的觀(guān)測(cè)、解調(diào)器相干載波相位模糊對(duì)解調(diào)數(shù)據(jù)影響的觀(guān)測(cè)首先建立中頻通路，通過(guò)菜單選擇發(fā)送數(shù)據(jù)為“特殊碼序列” 。用雙蹤示波器同時(shí)測(cè)試接收數(shù)據(jù)信號(hào) TPJ05 和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào) TPi03，并以 TPi03 作為示波器的同步信號(hào)。不斷斷開(kāi)和接通中頻電纜，觀(guān)測(cè)收發(fā)信號(hào)。畫(huà)出測(cè)試波形，分析接收信號(hào)極性發(fā)生反轉(zhuǎn)的原因。14 接收數(shù)據(jù)與發(fā)送數(shù)據(jù)相反， 說(shuō)明相位模糊可能把接收數(shù)據(jù)全部反相。五、思考題五、思考題1、該實(shí)驗(yàn)用到通信系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)箱中哪些模塊？各模塊的作用是什么？、測(cè)試模塊：測(cè)抽樣點(diǎn)的信號(hào)、D/A 模塊：調(diào)制電路數(shù)模轉(zhuǎn)換、調(diào)制模塊：用于 PSK 的調(diào)制、解調(diào)模塊：用于 PSK 的解調(diào)、漢編