实验二 BPSK、BDPSK传输系统实验.docVIP

实验二 BPSK/BDPSK 数字传输系统实验BPSK调制 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： 其中 （二）BPSK解调 接收的BPSK信号可以表示成： 为了对接收信号中的数据进行正确的解调，这要求在接收机端知道载波的相位和频率信息，同时还要在正确时间点对信号进行判决。这就是我们常说的载波恢复与位定时恢复。 载波恢复 对二相调相信号中的载波恢复有很多的方法，最常用的有平方环法、判决反馈环。 在BPSK解调器中，载波恢复的指标主要有：同步建立时间、保持时间、稳态相差、相位抖动等。 本地恢复载波信号的稳态相位误差对解调性能存在影响，对于BPSK接收信号为： 而恢复的相干载波为，经相乘器、低通滤波后输出的信号为： 若提取的相干载波与输入载波没有相位差，即Δ=0，则解调输出的信号为；若存在相差Δ，则输出信号下降cos2Δ倍，即输出信噪比下降cos2Δ，其将影响信道的误码率性能，使误码增加。对BPSK而言，在存在载波恢复稳态相差时信道误码率为： 为了提高BPSK的解调性能，一般尽可能地减小稳态相差，在实际中一般要求其小于50。改善这方面的性能一般可通过提高路环路的开环增益、减少环路时延。当然在提高环路增益的同时，对环路的带宽可能产生影响。 位定时 对于接收的BPSK信号，与本地相干载波相乘并经匹配滤波之后，在什么时刻对该信号进行抽样、判决，这一功能主要由位定时来实现。 最后，对通信原理综合实验系统中最常用的几个测量方法作一介绍：眼图、星座图与抽样判决点波形。 （１）眼图：利用眼图可方便地估计系统的性能。对眼图的测试方法如下：用示波器的同步输入通道接收码元的时钟信号，用示波器的另一通道接在系统接收滤波器的输出端（例如I支路），然后调整示波器的水平扫描周期（或扫描频率），使其与接收码元的周期同步。这时就可以在荧光屏上看到显示的图型很像人的眼睛，所以称为眼图。 （2）星座图：与眼图一样，可以较为方便地估计出系统的性能，同时它还可以提供更多的信息，如I、Q支路的正交性、电平平衡性能等。星座图的观察方法如下：用一个示波器的一个通道接收I支路信号，另一通道接Q支路信号，将示波器设置成X-Y方式，这时就可以在荧光屏上看到如图4.2-10所示的星座图。 （３）判决点波形：是在判决器之前的波形。判决点波形可以较好地反映最终输出性能的好坏。判决点波形上下两线聚集越好，则系统性能真好，反之越差。 （三）BDPSK调制与解调 由于BPSK相干载波恢复可能出现相位模糊，所以实用中经常采用DBPSK调制，是相移键控的非相干形式，它不需要在接收机端恢复相干参考信号。非相干接收机容易制造而且便宜，因此在无线通信系统中被广泛使用。在DBPSK系统中，输入的二进制序列先差分编码，然后再用BPSK调制器调制。差分编码原理为： 虽然DBPSK差分解调降低了接收机复杂度的优点，但它的能量效率比相干BPSK低3dB。在加性高斯白噪声环境中，平均错误概率如下所示： 在DBPSK方式中，由于不需要恢复载波，因而不能观察到接收端的眼图信号。但可以观察抽样判决点之前的信号波形来判断接收信号的质量与解调性能。差分BPSK的抽样判决点波形较相干BPSK要差。 二、实验仪器 JH5001-4实验箱 一台 20MHz双踪示波器 一台 频谱测量仪 一台 三、实验目的 掌握BPSK调制和解调的基本原理； 掌握BPSK调制的方法 掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法； 掌握BPSK检测的方法，弄懂为什么会产生相位模糊 掌握差分编码的方法 熟悉BDPSK差分检测的基本工作原理； 了解BPSK/BDPSK在高斯白噪声下的基本性能。 实验步骤 （一）BPSK调制 将JH5001-4 平台调制和解调模块的所有短路器均置于1-2连接，用排线连接CZ01-A和CZ01-B，CZ02-A和CZ02-B、CZ03-A和CZ03-B。 按1.12节中的方式将JH5001-4 平台设置成“BPSK模式”。 检查DSP是否正常工作：测量TP413的波形，如果有脉冲波形，说明DSP已正常工作；如果没有脉冲波形，则DSP没有正常工作，需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。 在“菜单”中分别选择不同的输入码型： 外部数据 全1码 全0码 0/1码 特殊码序列 m序列码 检查DSP是否正常工作：测量TP413的波形，如果有脉冲波形，说明DSP已正常工作；如果没有脉冲波形，则DSP没有正常工作，需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。 观察眼图：（1）单独观察测量点TP803的眼图；（2）以测量点TP401进行同步，观察测量点TP803的波形。判断信号观察的效果。 取消“BPSK模