通信原理实验-BPSK传输

北京交通大学毕业设计（论文）开题报告 通信原理实验 电子信息工程学院 学生： 学号： 指导教师： 日期： 上课时间：星期一第三大节 通信原理实验第页 实验九实验九BPSKBPSK 传输系统传输系统 一、一、 实验前的准备实验前的准备 （1）预习帧成形及其传输电路的构成；预习自定义帧结构的帧同步 系统电路的构成。 （2）熟悉实验指导书附录 B 和附录 C 中实验箱面板分布及测试孔位 置，定义本实验相关模块的跳线状态。 （3）实验前重点掌握的内容： 了解软件无线电的基本概念； 熟悉软件无线电 BPSK 调制和解调原理； 明确波形成形的原理； 明确载波提取原理； 明确位定时提取原理。 二、二、 实验目的实验目的 加深对 PCM30/32 系统帧结构、帧同步系统及其工作过程、系统话路、 信令、帧同步和告警复用和分用过程的理解； 三、三、 实验仪器实验仪器 （1）ZH5001A 通信原理综合实验系统一台 （2）20MHz 双踪示波器一台 四、四、 基本原理基本原理 理论上二进制相移键控（BPSK）可以用幅度恒定，而其载波相位随着输入信号 m（1、0 码）而改变，通常这两个相位相差180°。如果每比特能量为Eb，则传输的 BPSK 信号为： S(t)  其中 2E bcos(2f c  c ) T b  0 0  c  0 180 1 m  0 m 1 一个数据码流直接调制后的信号如下图所示： 通信原理实验第页 在“通信原理综合实验系统”中，BPSK 的调制工作过程如下：首先输入数据 进行 Nyquist 滤波，滤波后的结果分别送入 I、Q 两路支路。因为 I、Q 两路信号一 样，本振频率是一样的，相位相差180 度, 所以经调制合路之后仍为BPSK 方式。 采用直接数据（非归零码）调制与成形信号调制的信号如下图所示： Tb 归零码 载波 直接调制 成形调制 2 通信原理实验第页 TPM02 TPM03 TPi01 TPi03 外部数据 ● ● 差分编码 全 1 码 全 0 码 01 码 特殊码序列 m 序列 数据选择器 D/A 低通滤波 ● ● D 触 发器 成形滤波 D/A 控制 低通滤波 ● FPGA ● 发时钟 TPM01 TPi02 TPi04 图 3.2-6 BPSK 实验方框图 BPSK 调制原理框图如上 ● 3 通信原理实验第页 TPJ05 ● TPMZ07 位定时 TPN02 TPN04 TPM04 低通滤波 A/D ● 匹配滤波 X ● 低通滤波 A/D ● 匹配滤波 X ● VCXO PLL ● 鉴相 ● TPN01 TPN03 图 3.2.18 BPSK 解调方框图 BPSK 解调原理框图如上 4 中放 ● 90 度 TPJ06 样点抽 取2/1 ● 样点抽 取2/1 判决 ● 再生 ● 通信原理实验第页 五、五、 实验内容实验内容 （一）BPSK 调制 1.BPSK 调制基带信号眼图观测 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佳接收机组 成，即发射机端和接收机端采用同样的开根号升余弦响应滤波器。当未激活“匹配 滤波”方式时，系统为非匹配最佳接收机，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）通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打勾） ，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，ɑ =0.4。判断信号观察 的效果。 2.I 路和 Q 路调制信号的相平面（矢量图）信号观察 测量 I 支路（TPi03）和 Q 支路信号（TPi04）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。 输入为 m 序列，特数码序列，0/1 码时李沙育图如下 5 通信原理实验第页 输入为全 0 码或全 1 码时李沙育图如下 由图可知 BPSK 两路信号相同 3.BPSK 调制信号 0/π相位测量 选择输入调制数据为 0／1 码。用示波器的一路观察调制输出波形（TPK03） ， 并选用该信号作为示波器的同步信号； 示波器的一路连接到调制参考载波上 （TPK06/ 或 TPK07） ，以此信号作为观测的参考信号。 仔细调整示波器同步， 观察和验证调制 载波在数据变化点发生相位0/π翻转。 6 通信原理实验第页 4.BPSK 调制信号包络观察 BPSK 调制为非恒包络调制，调制载波信号包络具有明显的过零点。通过本测 量让学生熟悉 BPSK 调制信号的包落特征。测量前将模拟锁相环模块内的跳线开关 KP02 设置在 TEST 位置（右端） 。 （1）选择0/1码调制输入数据， 观测调制载波输出测试点TPK03的信号波形。 调整示波器同步，注意观测调制载波的包落变化与基带信号（TPi03）的相 互关系。画下测量波形。 从此图也可以看出调制信号就是已调信号的包络波形 （2）用特殊码序列重复上一步实验，并从载波的包络上判断特列码序列。 画 7 通信原理实验第页 下测量波形。 由于包络的过零点只有在0 变 1 或 1 变 0 时才会有，所以可能的序列为：1101010。 也可能为：0010101 （二）BPSK 解调 1.接收端解调器眼图信号观测 （1）首先用中频电缆连结 KO02 和 JL02，建立中频自环（自发自收） 。测量 解调器 I 支路眼图信号测试点 TPJ05（在 A/D 模块内）波形，观测时用发时 钟 TPM01 作同步。将接收端与发射端眼图信号TPi03 进行比较，观测接收 眼图信号有何变化。 显然出现噪声 （2）观测正交 Q 支路眼图信号测试点 TPJ06（在 A/D 模块内）波形，比较 8 通信原理实验第页 与 TPJ05 测试波形有什么不同？根据电路原理图，分析解释其原因。 2.解调器失锁时的眼图信号观测 将解调器相干载波锁相环 （PLL）环路跳线开关 KL01 设置在 2_3 位置（开环） ， 使环路失锁。观测失锁时的解调器眼图信号 TPJ05，熟悉 BPSK 调制器失锁时的眼 图信号（未张开） 。观测失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06 波形。 3.接收端 I 路和 Q 路解调信号的相平面（矢量图）波形观察 测量 I 支路（TPJ05）和Q 支路信号（TPJ06）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TPJ05 和 TPJ06 的合成矢量图。在解调器 锁定时，其相位矢量图应为 0、π两种相位。通过菜单选择在不同的输入码型下进 行测量，并说明其差异 波形都如上图所示，因噪声原来的线段平移成了矩阵 9 通信原理实验第页 4.解调器失锁时 I 路和 Q 路解调信号的相平面（矢量图）波形观察 将解调器相干载波锁相环 （PLL）环路跳线开关 KL01 设置在 2_3 位置（右端） ， 使环路失锁。观测接收端失锁时 I 路和 Q 路的合成矢量图。掌握解调器时 I 路和 Q 路解调信号的相平面（矢量图）波形的变化，分析测量结果。 失锁后幅值不确定故形成圆形 5.解调器抽样判决点信号观察 选