南邮通信原理 实验二 BPSK_BDPSK 传输系统综合实验 (1)
通信原理实验一 BPSK传输实验
一、实验目的1、掌握BPSK调制和解调的基本原理2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念4、掌握BPSK眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量5、熟悉BPSK调制载波包络的变化6、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法7、了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能二、实验仪器1、ZH7001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台3、ZH9001型误码测试仪(或GZ9001型)一台4、频谱分析仪一台三、实验原理(一)BPSK调制理论上二进制相移键控(BPSK)是指:载波幅度恒定,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:采用二进制码流直接载波信号进行调相,信号占居带宽大。
上面这种调制方式在实际运用中会产生以下三方面的问题:1、浪费宝贵的频带资源;2、会产生邻道干扰,对系统的通信性能产生影响,在移动无线系统中, 要求在相邻信道内的带外辐射一般应比带内的信号功率谱要低40dB到80dB;3、如果该信号经过带宽受限信道会产生码间串扰(ISI),影响本身通信信道的性能。
在实际通信系统中,通常采用Nyquist波形成形技术,它具有以下三方面的优点:1、发送频谱在发端将受到限制,提高信道频带利用率,减少邻道干扰;2、在接收端采用相同的滤波技术,对BPSK信号进行最佳接收;3、获得无码间串扰的信号传输;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,载波本振频率是一样的,相位相差90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图4.2.3所示:图4.2.3 直接数据调制与成形信号调制的波形在接收端采用相干解调时,恢复出来的载波与发送载波在频率上是一样的,但相位存在两种关系:0,180。
BPSK传输系统实验
-16-实验三 BPSK 传输系统实验一.实验目的1. 熟悉BPSK 调制和解调基本工作原理。
2. 掌握BPSK 数据传输过程,熟悉典型电路。
3. 了解数字基带波形时域形成的原理和方法。
4. 掌握BPSK 眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量。
5. 熟悉BPSK 调制载波包络的变化。
6. 掌握BPSK 载波恢复特点与位定时恢复的基本方法。
7. 了解BPSK 在噪声下的基本性能。
二.实验原理(一). BPSK 调制在二进制数字调制中,当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时,则产生二进制相移键控(BPSK)信号。
通常用已调信号载波的 0°和 180°分别表示二进制数字基带信号的 1 和 0。
二进制相移键控信号的时域表达式为:e BPSK (t)=[∑n n ag(t-nT s )]cosωc t其中:a n 为双极性,且a n = 1 (发送概率为P)a n = -1 (发送概率为1-P)二进制相移键控信号的调制原理图如图3.1所示。
其中图(a)是采用模拟调制的方法产生BPSK 信号,图(b)是采用数字键控的方法产生BPSK信号。
图3.1 BPSK 信号的调制原理图采用二进制码流直接载波信号进行相位调制,信号占据带宽大,将浪费宝贵的频带-17-资源,并且,会产生邻道干扰,对系统的通信性能产生影响,当该信号经过带宽受限的信道将会产生码间串扰。
因此,通常采用Nyquist 波形成形技术。
其处理过程如图3.2所示。
图3.2 BPSK 基带成形原理示意图成形后的基带信号经D/A 变换后,直接对载波进行调制。
在本实验系统中,BPSK 调制方案如下:首先输入数据进行Nyquist 滤波,滤波后的结果分别送入I、Q 两支路。
因为I、Q 两支路信号一样,本振频率也一样,相位相差180°,所以经调制合路之后仍为BPSK 方式。
采用直接数据调制与成形信号调制的信号波形图如图3.3所示。
DBPSK传输系统实验
DBPSK传输系统实验实验目的: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;3.掌握BPSK/DBPSK性能的测试;4.熟悉DBPSK在噪声信道下的基本性能;5.了解DBPSK在衰落信道下的基本性能;调制1.差分编码观测2. DBPSK调制信号眼图观测3. I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察4. DBPSK调制信号0/π相位测量5. DBPSK调制信号包络观察解调1.接收端解调眼图信号观测2.接收端I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察3.解调器抽样判决点信号观察4.解调数据观察5.位定时调整锁定过程观察6.解调器位定时信号相位抖动观测差分编码观测实验步骤:使用汉明编码模块产生的m序列,将SWC01中的H_EN和ADPCM开关去除,KC01设置在最右端;KW03设置在OFF(右端),KW01和KW02设置在CH(左端)通过菜单选择发送数据为“外部数据输入”方式。
1. 将SWC01中M_SEL1插入,产生7位周期m序列。
观察TPM02(或TPC05)和TPM03。
2. 将SWC01中M_SEL2和M_SEL2都插入,产生15位周期m序列,重复上述测量步骤。
DBPSK调制信号眼图观测实验步骤:1.通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式(未打勾),以TPM01作同步,观测TPi03的波形。
2.通过菜单选择激活“匹配滤波”方式(打勾),重复上述实验步骤。
仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号眼图(TPi03)的波形。
I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察实验步骤:1. 测量TPi03和TPi04李沙育(x-y)波形,通过菜单选择在不同的输入码型下进行测量;结合BPSK调制器原理分析测试结果。
2. 通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤。
仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。
DBPSK调制信号0/π相位测量实验步骤:选择0/1码,将KP02设置在TEST位置。
南邮通信原理 实验二 BPSK_BDPSK 传输系统综合实验 (2)
实验一AMI/HDB3码型变换一、实验原理AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将消息代码0(空号)和1(传号)按如下规则进行编码的码:代码的0仍变换为传输码的0,而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、–1、+1、–1…由于AMI码的传号交替反转,故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替,而0电位保持不变的规律。
由此看出,这种基带信号无直流成分,且只有很小的低频成分,因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
AMI码除有上述特点外,还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点,它是一种基本的线路码,并得到广泛采用。
但是,AMI码有一个重要缺点,即接收端从该信号中来获取定时信息时,由于它可能出现长的连0串,因而会造成提取钟时的困难。
为了保持AMI码的优点而克服其缺点,人们提出了许多种类的改进AMI码,HDB3码就是其中有代表性的一种。
HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。
它的编码原理是这样的:先把消息代码变换成AMI码,然后去检查AMI码的连0串情况,当没有4个以上连0串时,则这时的AMI码就是HDB3码;当出现4个以上连0串时,则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号(+1或–1)同极性的符号。
显然,这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。
这个符号就称为破坏符号,用V符号表示(即+1记为+V, –1记为–V)。
为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性,还必须保证相邻V符号也应极性交替。
这一点,当相邻符号之间有奇数个非0符号时,则是能得到保证的;当有偶数个非0符号时,则就得不到保证,这时再将该小段的第1个0变换成+B或–B符号的极性与前一非0符号的相反,并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。
虽然HDB3码的编码规则比较复杂,但译码却比较简单。
从上述原理看出,每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性(包括B在内)。
这就是说,从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号,从而恢复4个连0码,再将所有–1变成+1后便得到原消息代码。
DBPSK传输系统实验
实验五DBPSK传输系统实验一、实验原理和电路说明差分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:anna⊕=-b()(n)1()其实现框图如图3.3.1所示:图3.3.1 差分编码示意图一个典型的差分编码调制过程如3.3.2图所示:图3.3.2 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3.3.3所示:图3.3.3 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,由于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)。
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3.3.4所示:图3.3.4 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。
BPSK传输系统实验
不匹配
匹配
2、I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察
实验步骤:
1.测量TPi03和TPi04的李沙育(x-y)波形,将示波器设置在(x-y),通过菜单选择不同的输入码型下进行测量;结合BPSK调制器原理分析测试结果。
2.通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。
14、解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察
实验步骤:
1.选择m序列,观察TPM01(以它作同步)、TPMZ07之间的相位关系。
2.不断按确认键,观察TPMZ07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实验,并解释原因。
注释:上左图为断开K002前的结果,此时不断按确认键,结果不便。当断开K002后,两者之间有以上4种关系存在。
实验步骤:
将KL01设置在2_3端,观察TPN04信号波形,观测时示波器时基设定在2~5ms。
KL01设置在2-3位置TPN04的波形
9、差分编码信号观测
实验步骤:
使用汉明编码模块产生的m序列,将SWC01中的H_EN和ADPCM关去除,KC01设置在最右端;KW03设置在OFF(右端),KW01、KW02设置在CH(左端)
7.了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能
调制部分:
1.BPSK调制基带信号眼图观测
2. I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察
3. BPSK调制信号0/π相位测量
4. BPSK调制信号包络观察
解调部分:(解调部分请按右下脚的按钮)
1.接收端解调器眼图信号观测
2.解调器失锁时的眼图信号观测
实验二BPSK传输系统实验
南邮课件-通信原理-通原实验分析报告完成版
南邮课件-通信原理-通原实验报告完成版————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:通信原理实验报告实验一AMI/HDB3码型变换实验TPD05(双极性输出)TPD08TPD05TPD08双极性HDB3,7位m单极性HDB3,7位m双极性HDB3,15位m单极性HDB3,15位m双极性HDB3,全0码双极性时,收时钟与发时钟不同步单极性时,收发时钟同步根据测量结果思考:接收端为便于提取位同步信号,需要对收到的HDB3编码信号做何处理?答:将双极性信号转化为单极性。
二、实验仪器1、JH5001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台3、JH9001型误码测试仪(或GZ9001型)一台4、频谱测量仪一台三、实验目的1、掌握BPSK调制和解调的基本原理;2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路;3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念;4、掌握BPSK眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量;5、熟悉BPSK调制载波包落的变化;6、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法;7、了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能。
四、实验内容测试前检查:首先通过菜单将通信原理综合实验系统调制方式设置成“BPSK传输系统”;用示波器测量TPMZ07测试点的信号,如果有脉冲波形,说明实验系统已正常工作;如果没有脉冲波形,则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。
(一)BPSK调制1.BPSK调制基带信号眼图观测(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)通过菜单选择激活“匹配滤波”方式(打勾),此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机,重复上述实验步骤。
bpsk调制及解调原理实验报告
bpsk调制及解调原理实验报告BPSK 调制及解调原理实验报告一、实验目的本次实验旨在深入理解 BPSK(Binary Phase Shift Keying,二进制相移键控)调制及解调的原理,通过实际操作和观察实验结果,掌握BPSK 信号的产生、传输和恢复过程,以及分析其性能和特点。
二、实验原理(一)BPSK 调制原理BPSK 是一种最简单的相移键控调制方式,它使用两个相位(通常为 0 和π)来表示二进制数字信息。
在 BPSK 中,当输入的二进制数字为“0”时,载波的相位为 0;当输入的二进制数字为“1”时,载波的相位为π。
假设输入的二进制序列为{b_n},载波信号为cos(2πf_ct),则BPSK 调制后的信号 s(t) 可以表示为:s(t) =b_n cos(2πf_ct +φ_n)其中,φ_n = 0 当 b_n = 0,φ_n =π 当 b_n = 1。
(二)BPSK 解调原理BPSK 的解调通常采用相干解调的方法。
相干解调需要在接收端产生一个与发送端载波同频同相的本地载波。
接收信号与本地载波相乘后,通过低通滤波器滤除高频分量,得到包含原始信息的基带信号。
假设接收信号为 r(t) = s(t) + n(t),其中 n(t) 为加性高斯白噪声。
本地载波为cos(2πf_ct),相乘后的信号为:r(t) cos(2πf_ct) = s(t) +n(t) cos(2πf_ct)=b_n cos(2πf_ct +φ_n) +n(t) cos(2πf_ct)= 1/2 b_n 1 +cos(2φ_n) +n(t) cos(2πf_ct)经过低通滤波器后,滤除高频分量,得到:y(t) = 1/2 b_n 1 +cos(2φ_n)当φ_n = 0 时,y(t) = b_n;当φ_n =π 时,y(t) = b_n。
通过判决电路,根据 y(t) 的正负来恢复出原始的二进制数字信息。
三、实验仪器和设备1、信号源产生模块2、 BPSK 调制模块3、信道传输模块(模拟加性高斯白噪声信道)4、 BPSK 解调模块5、示波器6、频谱分析仪四、实验步骤1、连接实验设备,按照实验原理图搭建实验系统。
通信原理实验09 二相BPSK(DPSK)调制解调实验
实验九二相BPSK(DPSK)调制解调实验实验九二相BPSK(DPSK)调制解调实验实验内容1.二相BPSK调制解调实验2.二相DPSK调制解调实验3.PSK解调载波提取实验一. 实验目的1.掌握二相BPSK(DPSK)调制解调的工作原理及电路组成。
2.了解载频信号的产生方法。
3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。
二. 实验电路工作原理(一)调制实验:在本实验中,绝对移相键控(PSK)是采用直接调相法来实现的,也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。
图9-1是二相PSK(DPSK)调制器电路框图。
图9-2是它的电原理图。
PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式,它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。
因此,PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。
下面对图9-2中的电路作一分析。
1.载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器,电路由U304等组成,来自1.024MHz载波信号输入到U304的反相输入端2脚,在输出端即可得到一个反相的载波信号,即π相载波信号。
为了使0相载波与π相载波的幅度相等,在电路中加了电位器W302。
2.模拟开关相乘器对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。
0相载波与π相载波分别加到模拟开关1:U302:A的输入端(1脚)、模拟开关2:U302:B的输入端(11脚),在数字基带信号的信码中,它的正极性加到模拟开关1的输入控制端(13脚),它反极性加到模拟开关2的输入控制端(12脚)。
用来控制两个同频反相载波的通断。
当信码为“1”码时,模拟开关1的输入控制端为高电平,模拟开关1导通,输出0相载波,而模拟开关2的输入控制端为低电平,模拟开关2截止。
反之,当信码为“0”码时,模拟开关1的输入控制端为低电平,模拟开关1截止。
而模拟开关2的输入控制端却为高电平,模拟开关2导通。
输出 相载波,两个模拟开关的输出通过载波输出开关K303合路叠加后输出为二相PSK 调制信号,如图9-3所示。
通信原理实验一 BPSK传输实验
一、实验目的1、掌握BPSK调制和解调的基本原理2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念4、掌握BPSK眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量5、熟悉BPSK调制载波包络的变化6、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法7、了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能二、实验仪器1、ZH7001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台3、ZH9001型误码测试仪(或GZ9001型)一台4、频谱分析仪一台三、实验原理(一)BPSK调制理论上二进制相移键控(BPSK)是指:载波幅度恒定,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:采用二进制码流直接载波信号进行调相,信号占居带宽大。
上面这种调制方式在实际运用中会产生以下三方面的问题:1、浪费宝贵的频带资源;2、会产生邻道干扰,对系统的通信性能产生影响,在移动无线系统中, 要求在相邻信道内的带外辐射一般应比带内的信号功率谱要低40dB到80dB;3、如果该信号经过带宽受限信道会产生码间串扰(ISI),影响本身通信信道的性能。
在实际通信系统中,通常采用Nyquist波形成形技术,它具有以下三方面的优点:1、发送频谱在发端将受到限制,提高信道频带利用率,减少邻道干扰;2、在接收端采用相同的滤波技术,对BPSK信号进行最佳接收;3、获得无码间串扰的信号传输;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,载波本振频率是一样的,相位相差90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图4.2.3所示:图4.2.3 直接数据调制与成形信号调制的波形在接收端采用相干解调时,恢复出来的载波与发送载波在频率上是一样的,但相位存在两种关系:0,180。
通信原理实验报告BPSK传输系统实验
BPSK 传输系统实验一、实验原理(一)基带成型基带传输是频带传输的基础,也是频带传输的等效低通信号表示。
基带传输系统的框图如图1所示。
图1 基带传输系统的框图(二)BPSK 调制解调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数据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E b ,则传输的BPSK 信号为:)2cos(2)(c c bb f T E t S θπ+=其中 ⎩⎨⎧===11800000m m c θ 升余弦滤波器的传递函数为:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+>+<<-+-+-≤≤=S S S S S RC T f T f T f T T f f H 2/)1(||02/)1(||2/)1()21|)|2(cos(1[212/)1(||01)(αααααπα其中,α是滚降因子,取值范围为0到1。
一般α=0.25~1时,随着α的增加,相邻符号间隔内的时间旁瓣减小,这意味着增加α可以减小位定时抖动的敏感度,但增加了占用的带宽。
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。
二、实验内容(一)基带成形1.α=0.3升余弦滤波的眼图观察(1)以发送时钟(TPM01)作同步,观测发送信号(TPi03)的波形。
技巧:按下示波器“显示”按钮,将“持续”设置为2秒。
注意不观测眼图时需将示波器“显示”菜单内“持续”设置回关闭。
测量过零率抖动与眼皮厚度(换算成百分数)。
实验现象及分析:上图中CH1黄色波形为TPM01发送时钟,CH2蓝色波形为TPi03眼图。
由图中红框中光标1光标2的时间差可以读出测量值为11.6us。
由上图可以读出T=32us。
理论上发送时钟是32kHz,因而T=1/32kHz=31.25us。
通信原理实验 BPSK传输系统 实验报告材料
:学号:班级:第周星期第大节实验名称:BPSK传输系统一、实验目的1.熟悉软件无线电BPSK调制和解调的原理。
2.掌握BPSK调制产生、传输和解调过程。
3.掌握BPSL正交调制解调的基本原理和实验方法。
4.了解数字基带波形时域形成的原理和方法。
5.掌握BPSK眼图的正确测试方法,能通过观察接收眼图判断信号传输的质量。
6.加深对BPSK调制,解调中现象的问题和理解。
二、实验仪器1.ZH5001A通信原理综合实验系统2.20MHz双踪示波器三、实验容(一)BPSK调制1.BPSK调制基带信号眼图测试(1)不匹配滤波,输入M序列从示波器中可以看到眼图,因为M序列是随机信号。
2.同相I支路和正交Q支路调制信号相平面矢量图测试两路信号是相同的,所以沙育图形是一条斜率为1的直线。
3.BPSK调制信号0/π相位反转点的测量从示波器中可以看到,归零点左边,已调制信号和调制参考载波同相;归4.BPSK调制信号包络观察(1)0/1码作为调制输入数据0/1码作为调制输入数据,已调制信号包络和调制信号包络相同(2)特殊码作为调制输入数据特殊码作为调制输入数据,已调制信号包络和调制信号包络相同(二)BPSK解调1.接收端解调器眼图信号观测(1)建立中频通路,观察接收端眼图,眼皮较厚,质量没有发送端的好。
Q支路没有信号2.解调器失锁时眼图信号的观测失锁时,I路信号看不清失锁时,Q路信号看不清3.接收端同相I支路和正交Q支路解调信号的相平面波形测试左边输入是m序列,右边输入时特殊序列,Q支路没有信号,所以沙育4.解调器失锁时同相I支路和正交Q支路解调信号相平面波形测试两路信号是随机的,沙育图形是个混乱的圆型。
5.解调器判决前抽样点信号的观察虽然有噪声,但是可以判断出来0码和1码。
6.解调器失锁时判决前抽样点信号的观察失锁时无法判断出0码和1码,示波器中并不能区别出两个电平。
7.差分编码信号的测试示波器上面是bk-1=[1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0]8.解调数据观察(1)采用差分编码接收数据有延时,但是和发送端同相(2)不断按确认键接收数据有延时,按确定键以后每次锁定后和发送端都是同相的,说明差9.解调器相干载波观测(1)输入为特殊序列码相干载波与调制载波频率相同,相位有很小的误差。
通信原理实验报告-BPSK传输系统
(3)Disconnect if connection circuit
Originating carrier modulation(TPK07),Coherent carrier receiver extract(TPLZ07)
An oscilloscope isbk-1=[1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0]
Belowak=[1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0]
In accordance withak = bk⊕bk-1
8.The demodulated data observation
(1)Using differential encoding
Coherent carrier and modulation of the same carrier frequency, phase error is very small.
(2)The loop is out of lock
Originating carrier modulation(TPK07),Coherent carrier receiver extract(TPLZ07)
12.Demodulator positioning signal recovery observed with non locking state of thelock
Transmitter clock(TPM01),Receiving the extracted clock(TPMZ07)
The first receiving data and sending data instead, second times to send dataand receive data the same. The phase ambiguity may receive data arereversed.
BPSK传输系统实验
BPSK 传输系统实验一 实验目的1、 掌握BPSK 数据传输过程,熟悉典型电路2、 了解掌握BPSK 调制和解调的基本原理;数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念;3、 掌握BPSK 眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量;4、 熟悉BPSK 调制载波包落的变化;5、 掌握BPSK 载波恢复特点与位定时恢复的基本方法; 二 实验内容 BPSK 的调制和解调 三、实验仪器1、 JH5001通信原理综合实验系统2、 20MhzCS-4125A 双踪示波器 四 实验原理(一)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E b ,则传输的BPSK 信号为:)2cos(2)(c c bb f T E t S θπ+=其中⎩⎨⎧===1180000m m c θ一个数据码流直接调制后的信号如图1所示:图1 数据码流直接调制后的BPSK 信号升余弦滤波器的传递函数为:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+>+<<-+-+-≤≤=SSS S SRCT f T f T f T T f f H2/)1(||02/)1(||2/)1()21|)|2(cos(1[212/)1(||01)(αααααπα其中,α是滚降因子,取值范围为0到1。
一般α=0.25~1时,随着α的增加,相邻符号间隔内的时间旁瓣减小,这意味着增加α可以减小位定时抖动的敏感度,但增加了占用的带宽。
对于矩形脉冲BPSK 信号能量的90%在大约1.6R b 的带宽内,而对于α=0.5的升余统滤波器,所有能量则在1.5R b 的带宽内。
升余弦滚降传递函数可以通过在发射机和接收机使用同样的滤波器来实现,其频响为开根号升余弦响应。
根据最佳接收原理,这种响应特性的分配提供了最佳接收方案。
升余弦滤波器在频域上是有限的,那它在时域上的响应将是无限的,其是一个非因果冲激响应。
通信原理实验一BPSK传输实验
一、实验目的1、掌握BPSK调制和解调的基本原理2、掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法,掌握滚降系数的概念4、掌握BPSK眼图观察的正确方法,能通过观察接收眼图判断信号的传输质量5、熟悉BPSK调制载波包络的变化6、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法7、了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能二、实验仪器1、 ZH7001通信原理综合实验系统一台2、 20MHz双踪示波器一台3、 ZH9001型误码测试仪(或GZ9001型)一台4、频谱分析仪一台三、实验原理(一)BPSK调制理论上二进制相移键控(BPSK)是指:载波幅度恒定,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:采用二进制码流直接载波信号进行调相,信号占居带宽大。
上面这种调制方式在实际运用中会产生以下三方面的问题:1、浪费宝贵的频带资源;2、会产生邻道干扰,对系统的通信性能产生影响,在移动无线系统中, 要求在相邻信道内的带外辐射一般应比带内的信号功率谱要低40dB到80dB;3、如果该信号经过带宽受限信道会产生码间串扰(ISI),影响本身通信信道的性能。
在实际通信系统中,通常采用Nyquist波形成形技术,它具有以下三方面的优点:1、发送频谱在发端将受到限制,提高信道频带利用率,减少邻道干扰;2、在接收端采用相同的滤波技术,对BPSK信号进行最佳接收;3、获得无码间串扰的信号传输;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,载波本振频率是一样的,相位相差90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图所示:图直接数据调制与成形信号调制的波形在接收端采用相干解调时,恢复出来的载波与发送载波在频率上是一样的,但相位存在两种关系:0,180。
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实验二BPSK/BDPSK 数字传输系统综合实验一、实验原理(一)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E b ,则传输的BPSK 信号为:)2cos(2)(c c bb f T E t S θπ+=其中 ⎩⎨⎧===11800000m m c θ(二)BPSK 解调接收的BPSK 信号可以表示成:)2cos(2)()(θπ+=c bb f T E t a t R 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。
1、载波恢复对二相调相信号中的载波恢复有很多的方法,最常用的有平方变换法、判决反馈环等。
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,若提取的相干载波与输入载波没有相位差,则解调输出的信号为212)()('b b T E t a t a =;若存在相差Δ,则输出信号下降cos 2Δ倍,即输出信噪比下降cos 2Δ,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:]cos [210∆=N E erfc P b e 2、位定时 抽样时钟在信号最大点处进行抽样,保证了输出信号具有最大的信噪比性能,从而也使误码率较小。
在刚接收到BPSK 信号之后,位定时一般不处于正确的抽样位置,必须采用一定的算法对抽样点进行调整,这个过程称为位定时恢复。
常用的位定时恢复有:滤波法、数字锁相环等。
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:利用眼图可方便直观地估计系统的性能。
示波器的通道接在接收滤波器的输出端,调整示波器的水平扫描周期,使其与接收码元的周期同步。
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。
3、抽样判决点波形:是在判决器之前的波形。
抽样判决点波形可以较好地反映最终输出性能的好坏。
抽样判决点波形上下两线聚集越好,则系统性能越好,反之越差。
(三)DBPSK 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:)()1()(n b n a n a ⊕-=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(210N 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1、 J H5001通信原理综合实验系统一台 2、 20MHz 双踪示波器一台 3、 频谱测量仪 一台三、实验目的1、 掌握BPSK 调制和解调的基本原理;2、 掌握BPSK 调制的方法3、 掌握BPSK 载波恢复特点与位定时恢复的基本方法;4、 掌握BPSK 检测的方法,弄懂为什么会产生相位模糊5、掌握差分编码的方法6、熟悉BDPSK差分检测的基本工作原理;7、了解BPSK/BDPSK在高斯白噪声下的基本性能。
四、实验内容与实验结果测试前检查:首先通过菜单将通信原理综合实验系统调制方式设置成“BPSK传输系统”;用示波器测量TPMZ07测试点的信号,如果有脉冲波形,说明实验系统已正常工作;如果没有脉冲波形,则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。
输入码先选择m序列,然后按要求选择0/1码等。
(一)BPSK调制1.BPSK调制基带信号眼图观测(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)通过菜单选择激活“匹配滤波”方式(打勾),此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机,重复上述实验步骤。
仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号眼图(TPi03)的波形。
2.I路和Q路调制信号的相平面(矢量图)信号观察(1)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,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;结合BPSK调制器原理分析测试结果。
(2)通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤。
仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。
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。
4.(×)BPSK调制信号包络观察BPSK调制为恒包络调制,由于波形成形实现电路的局限性,已调信号包络具有明显的过零点。
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络变化与基带信号(TPi03)的相互关系。
画下测量波形。
(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殊码序列。
画下测量波形。
(3)用m序列重复上一步实验,观测载波的包络变化。
5.BPSK调制信号频谱测量测量时,用一条中频电缆将频谱仪连结接到调制器的KO02端口。
调整频谱仪中心频率为1.024MHz,扫描频率为10KHz/DIV,分辨率带宽为1~10KHz左右,调整频率仪输入信号衰减器和扫描时间为合适位置。
通过菜单选择m序列码输入数据,观测BPSK信号频谱。
测量调制频谱占用带宽、电平等,记录实际测量结果,画下测量波形。
(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(有噪声)。
(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。
(3)测试模块中的TPN02测试点为接收端经匹配滤波器之后的眼图信号观测点。
通过菜单选择“匹配滤波”方式设置,重复上述实验步骤。
解释为什么发端眼图已发生变化,而收端TPN02的眼图没有发生变化(仅电平变化)。
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。
注意:将示波器时基从正常位置调整2~5ms/DIV对比观测。
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;结合BPSK解调器原理分析测试结果。
4.解调器抽样判决点信号观察(1)选择输入测试数据为m序列,用示波器观察测试模块内抽样判决点(TPN04)的工作波形(示波器时基设定在2~5ms)。
(2)TPMZ07为接收端DSP调整之后的最佳抽样时刻。
用示波器同时观察TPMZ07(观察时以此信号作同步)和观察抽样判决点TPN04信号波形之间的相位关系。
5.解调器失锁时抽样判决点信号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,使环路失锁。
用示波器观察测试模块内抽样判决点TPN04信号波形,观测时示波器时基设定在2~5ms。
熟悉解调器失锁时的抽样判决点信号波形。
(三)DBPSK调制1.差分编码观测通信原理实验箱仅对“外部数据输入”方式输入数据提供差分编码功能。
外部数据可以来自误码仪产生或汉明编码模块产生的m序列输出数据。
当使用汉明编码模块产生的m序列输出数据时,将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中的H_EN和ADPCM开关去除,将输入信号跳线开关KC01设置在m序列输出口DT_M上(右端);将汉明译码模块中汉明译码使能开关KW03设置在OFF状态(右端),输入信号和时钟开关KW01、KW02设置在来自信道CH位置(左端)。
通过菜单选择发送数据为“外部数据输入”方式。
(1)将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL2跳线器插入,产生7位周期m序列。
用示波器同时观察DSP+FPGA模块内发送数据信号TPM02(或汉明编码模块TPC04输出的m码序列)和差分编码输出数据TPM03,分析两信号间的编码关系。
记录测量结果。
(2)将汉明编码模块中的信号工作跳线器开关SWC01中M_SEL2和M_SEL2跳线器都插入,产生15位周期m序列,重复上述测量步骤。
记录测量结果。
2.DBPSK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。
3.DBPSK调制信号频谱测量测量时,用一条中频电缆将频谱仪连结接到调制器的KO02端口。
调整频谱仪中心频率为1.024MHz,扫描频率为10KHz/DIV,分辨率带宽为1~10KHz左右,调整频率仪输入信号衰减器和扫描时间为合适位置。