DBPSK调制解调实验

班级：2016112 学号：20161223 姓名：谢峻漪
实验三DBPSK调制/解调实验
一、实验目的
1、了解BPSK差分解调的基本工作原理；
2、掌握DBPSK数据传输过程；
二、预备知识
1、差分BPSK的解调基本工作原理；
2、软件无线电的基本概念；
三、实验仪器
1、J H5001-4实验箱一台；
2、20MHz示波器一台；
四、实验原理
差分BPSK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。

差分编码后的序列﹛a n﹜是通过对输入b n与a n-1进行模2和运算产生的。

如果输入的二进制符号b n为0，则符号a n与其前一个符号保持不变，而如果b n为1，则a n与其前一个符号相反。

差分编码原理为：
n
)
a⊕
-
=
n
a
b
(
(
)1
(n
)
其实现框图如图4.3-1所示：
图4.3-1 差分编码示意图
一个典型的差分编码调制过程如4.3-2图所示：
图4.3-2 差分编码与载波相位示意图 在DBPSK 中,其不需要进行载波恢复,但位定时仍是必须的。

在DPSK 中如何恢复位定时信号，初看起来比较复杂。

我们仍按以前的信号定义，如图4.3-3所示：
图4.3-3 位定时误差信号提取
实际上其与相干BPSK 中的位定时恢复是一样的，由由其存在一个较小的系统剩余频差（发送中频与接收本地载波的频差，其与码元速率相比而言一般较小），结果是在每个剩余频差的周期中，具有很多有码元信号（例如对于64KBPS 的速、剩余频差为1KHZ ，则每个剩频差的周期中可包含64个码元符号）。

从这些码元信号中可以根据下面的公式对位定时误差的大小进行计算：
)]2()2()[()(+--=n S n S n S n e b
当然在剩余载波发生正负变化时，按上式提取的位定时误差信号可能出现不正确的情况，但只要在位定时误差信号的输出端加一滤波器，就可以克服在DBPSK 中剩余载波的影响（在相对剩余载波不大时）。

对位定时的调整如下：如果0)(>n e b ，则位定时抽样脉冲向前调整；反之应向后调整。

对DBPSK 的解调是通过比较接收相邻码元信号（I ，Q ）在星座图上的夹角,如果大于900
则为1，否则为0,如图4.3-4所示:
图4.3-4 DBPSK 差分解调示意图
即按下式进行：
)2()2()2()2()(+-++-=n Q n Q n I n I n D
如果0)(<n D ，则判为１，反之判为0。

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：
)exp(210
N E P b e = 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 的判决点波形较相干BPSK 要差，如图4.3-5所示。

图4.3-5 DBPSK 解调的判决点波形
在JH5001-4 平台中，差分BPSK 的解调过程如图4.3-6所示：
1、 在图中，A/D 采样速率为4倍的码元速率，即每个码元采样4个样点。

2、 采样之后，进行平方根Nyquist 匹配滤波。

3、 将匹配滤波之后的样点进行样点抽取，每两个样点抽取一个采样点。

即每个码
元采样2个点并送入后续处理。

4、 将每个码元2个点进行位定时处理，根据位定时误差信号对位定时进行调整。

测量点TP402为恢复位定时时钟。

5、 将位定时处理之后的最佳样点送入后续处理（即又进行了2:1的样点抽取）。

6、 对最佳样值进行差分解调，并进行判决处理，判决前信号可在测量点观察到。

1、将JH5001-4 平台初始化模块、D/A模块、A/D模块、解调模块、观测模块的所有
短路器均置于1-2连接；噪声模块的SW001接线座接入最上一排和最下一排，使信道噪声最小，用排线连接CZ01-A和CZ01-B，CZ02-A和CZ02-B、CZ03-A和CZ03-B，CZ04-A和CZ04-B
2、按1.12节中的方式将JH5001-4 平台设置成“差分BPSK模式”。

3、在该方式下只提供m序列输入码型；
4、在“JH5001-4 平台”中, 用中频电缆连接S001、S002，使其在中频上进行
自环连接，即自发自收。

5、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。

6、李沙育图形观察：用双踪示波器观察TP605、TP606两测量点的X-Y波形。

7、接收眼图观察：以位定时TP402测量点作同步，观察测量点TP605的接收眼
图。

此时为什么看不到眼图。

8、判决点观察：用示波器观察测量点判决点TP510的工作波形。

9、位定时调整观察：TP413为DSP调整之后的最佳抽样时刻，它与TP401具有
明确的相位关系。

（1）在输入测试数据为m序列时，用示波器同时观察TP401（发端时钟，观察时以它作同步）、TP413（收端最佳判决时刻）之间的相位关系。

（2）不断按确认键（此时仅对DSP位定时环路初始化），观察TP413的调整过程。

（3）断开S002接收中频接头，在没有接收信号的情况下重复该步实验，并解释原因。

10、以TP101（发送时钟）信号为同步，测量TP102（接收时钟）的抖动情况。

1、画出主要测量点的工作波形；
m序列TP401、TP413
2.说明DBPSK各测量点波形与相干BPSK波形的差异, 为什么不一样？
DPSK优点：克服BPSK相干解调时由于载波恢复中相位有0或π模糊导致反向工作问题。

缺点：相干解调只能恢复相对码，相位信息并不直接代表基带信号，需要经过码反变换器换为绝对码。

BPSK把模拟信号转换成数据值的转换方式之一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。

BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0，另一方为1，从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。

由于最单纯的键控移相方式虽抗噪音较强但传送效率差，所以常常使用利用4个相位的QPSK和利用8个相位的8PSK。