BPSK传输实验-实验报告.docx

--------------------------校验:_____________-----------------------日期:_____________BPSK传输实验-实验报告实验二BPSK传输实验一、实验目的掌握BPSK调制和解调的基本原理掌握BPSK数据传输过程,熟悉典型电路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熟悉BPSK调制载波包络的变化掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法二、实验仪器ZH7001通信原理综合实验系统 一台20MHz双踪示波器 一台ZH9001型误码测试仪(或GZ9001型) 一台频谱分析仪 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:其中一个数据码流直接调制后的信号如图所示:,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:浪费宝贵的频带资源;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;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: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;在接收端采用相同的滤波技术,对BPSK信号进行最佳接收;获得无码间串扰的信号传输;(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。载波恢复位定时提取(1)滤波法(2)锁相环法最后,对通信原理综合实验系统中最常用的几个测量工具作一介绍: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。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形很像人的眼睛,所以称为眼图(如图所示)。在这个图形上,可以观察到码间串扰和噪声干扰的影响,从而估计出系统性能的优劣程度。一般而言,眼皮越厚,则噪声与ISI越严重,系统的误码率越高。图BPSK眼图的观察方法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。一般的抽样判决点波形如图所示。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。图BPSK的抽样判决点波形在通信原理实验平台中BPSK的DSP解调方法如图所示: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。采样之后,进行平方根Nyquist匹配滤波。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个点送入后续电路进行处理。将每个码元2个点进行位定时处理,根据误差信号对位定时进行调整。TPMZ07测量点为最终恢复的位定时时钟。再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)。根据最佳样点值进行载波鉴相处理,鉴相输出在测量点TPN03可以观察到。鉴相后的结果送PLL环路滤波,控制VCXO。最终使本地载波与输入信号的载波达到同频、同相(也可能存在180度相差)。位定时与载波恢复之后,进行判决处理,判决前信号可在测量点观察到。四、实验步骤测试前检查: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BPSK调制基带信号眼图观测(以m序列观测眼图)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。成形滤波器使用升余弦响应,判断信号观察的效果。TPi03不激活匹配滤波眼图通过菜单选择激活“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。仔细观察和区别上述两种方式下发送信号眼图(TPi03)的波形。TPi03匹配滤波眼图注: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