QPSK傳輸系統(tǒng)實驗-6

1、 QPSK傳輸系統(tǒng)實驗一、實驗目的1、了解QPSK調制的基本工作原理2、掌握QPSK發(fā)送眼圖的觀察二、實驗儀器1、ZH7001通信原理實驗系統(tǒng) 一臺2、示波器 一臺三、實驗原理QPSK是在一個調制符號中傳輸兩個比特，其比BPSK的帶寬效率高一倍。載波的相位為四個間隔相等的值，每一個相位值對應于唯一的一對消息，如圖所示。對QPSK信號的調制過程如下：輸入比特流a（t）分為兩路比特流I（t）、Q（t）（同相和正交流），每個的比特率為Rs= Rb/2。比特流I（t）叫做“偶流”，Q（t）叫做“奇流”。兩個二進制序列分別用兩個正交的載波進行調制，Q支路的載波相位較I支路的相位滯后900。兩個已調信號每

2、一個都可以看作是一個BPSK信號（只不過對它們的調制載波存在限制），對它們相加產(chǎn)生一個QPSK信號。與BPSK一樣，每一支路在進行調制之前一般要進行Nyquist成形濾波使QPSK信號的功率譜限制在分配的帶寬內。這樣可以防止信號能量泄漏到相鄰的信道，還能去除在調制過程中產(chǎn)生的帶外雜散信號。同時還必需保證不產(chǎn)生碼間串擾。在一般通信系統(tǒng)中，脈沖成形在基帶進行。對QPSK的成形濾波一般也是在基帶采用查表法實現(xiàn)，具體的實現(xiàn)方法與過程見BPSK調制實驗一節(jié)，這兒不再敘述。四、實驗內容 1、準備：首先通過菜單將“通信原理綜合實驗系統(tǒng)”調制方式設置成“QPSK傳輸系統(tǒng)”模式；用示波器測量時鐘信號，如果有脈沖

3、波形，說明實驗系統(tǒng)已正常工作；如果沒有脈沖波形，則需按面板上的復位按鈕重新對硬件進行初始化。 2、QPSK調制基帶信號眼圖觀測（1）通過菜單選擇不激活“匹配濾波”方式（未打勾），此時基帶信號頻譜成形濾波器全部放在發(fā)送端。以時鐘（TPMZ07）作同步，觀測發(fā)送信號眼圖（TPi03）的波形。成形濾波器使用升余弦響應，=0.4。判斷信號觀察的效果。（2）通過菜單選擇激活“匹配濾波”方式（打勾），此時系統(tǒng)構成收發(fā)匹配濾波最佳接收機，重復上述實驗步驟。仔細觀察和區(qū)別與上述兩種方式下發(fā)送信號眼圖的波形。注：當通過選擇菜單激活“匹配濾波”方式時，表示系統(tǒng)按匹配濾波最佳接收機組成，即發(fā)射機端和接收機端采用同樣

4、的開根號升余弦響應濾波器。當未激活“匹配濾波”方式時，系統(tǒng)為非匹配最佳接收機，整個濾波器滾降特性全部放在發(fā)射機端完成，但信道成形濾波器特性不變。思考：怎樣的系統(tǒng)才是最佳的？ 時鐘（TPMZ07）作同步，發(fā)送信號眼圖（TPi03）的波形： 匹配濾波 匹配濾波后“眼圖”波形較穩(wěn)定，此時系統(tǒng)最佳.3、I路和Q路調制信號的相平面（矢量圖）信號觀察（1）測量I支路和Q支路信號李沙育（x-y）波形時，應將示波器設置在（x-y）方式，可從相平面上觀察合成矢量圖，其相位矢量圖應為四種相位。（2）通過菜單選擇“匹配濾波”方式設置，重復上述實驗步驟。仔細觀察和區(qū)別兩種方式下矢量圖信號。匹配濾波 4、QPSK調制信

5、號包絡觀察：QPSK調制為非恒包絡調制，調制載波信號包絡具有明顯的過零點。通過本測量讓學生熟悉QPSK調制信號的包絡特征。 5、QPSK調制信號頻譜測量 （不做）此項測量視學校儀表情況而定，無頻譜儀可不測量。測量時，用一條中頻電纜將頻譜儀連結接到調制器的KO02端口。調整頻譜儀中心頻率為1.024MHz，掃描頻率為10KHz/DIV，分辨率帶寬為110KHz左右，調整頻率儀輸入信號衰減器和掃描時間為合適位置。觀測QPSK信號頻譜，測量調制頻譜占用帶寬、電平等，記錄實際測量結果，畫下測量波形。 6、 解調器失鎖時的眼圖信號觀測（1）準備：用中頻電纜連結，建立中頻自環(huán)（自發(fā)自收）。（2）將跳線開關

6、KL01設置在2_3位置（開環(huán)），使收發(fā)端的頻差可以通過電位器WL01進行調整。（3）通過調整電位器WL01增加收發(fā)頻差。（4）用時鐘信號TPMZ07作同步，觀測失鎖時的解調器眼圖信號TPJ05，熟悉QPSK調制器失鎖時的眼圖信號（未張開）。觀測失鎖時正交支路解調器眼圖信號TPJ06波形。注意：將示波器時基從正常位置調整25ms/DIV對比觀測。 時鐘信號TPMZ07作同步時，失鎖時的解調器眼圖信號TPJ05、 失鎖時正交支路解調器眼圖信號TPJ06波形，依次如圖所示：7、在大頻差情況下，接收端I路和Q路解調信號的相平面（矢量圖）波形觀察（1）通過調整電位器WL01增加收發(fā)頻差。（2）測量I支

7、路（TPJ05）和Q支路信號（TPJ06）李沙育（x-y）波形時，應將示波器設置在（x-y）方式，可從相平面上觀察TPJ05和TPJ06的合成矢量圖。在收發(fā)頻偏較大時為什么觀察不到QPSK的星座圖。 8、調整減小收發(fā)頻差觀察解調器接收端I路和Q路的相平面（矢量圖）波形觀察（1）通過調整電位器WL01減小收發(fā)頻差調整電位器WL01（改變接收本地載頻即改變收發(fā)頻差），同時觀察發(fā)端載波TPK06與接收端本地載波TPLZ04，使兩點TPK06、TPLZ04波形達到相干。（2）觀測接收端失鎖時I路和Q路的合成矢量圖。掌握解調器時I路和Q路解調信號的相平面（矢量圖）波形的變化，分析測量結果。 9、接收端解

8、調器眼圖信號觀測（1）通過調整電位器WL01減小收發(fā)頻差：調整電位器WL01（改變接收本地載頻即改變收發(fā)頻差），同時觀察發(fā)端載波TPK06與接收端本地載波TPLZ04，使兩點TPK06、TPLZ04波形達到相干。（2）低通濾波之前QPSK解調測量：觀察QPSK解調基帶信號測試點TPJ01的波形，觀測時仍用時鐘TPMZ07（TPN02）作同步進行觀察。（3）低通濾波之后QPSK解調測量：觀察QPSK解調基帶信號經(jīng)濾波之后在測試點TPJ05的波形（在A/D模塊內），觀測時仍用時鐘TPMZ07（TPN02）作同步，比較其兩者的對應關系。分析TPJ01、TPJ05波形的差異。將接收端與發(fā)射端眼圖信號TPI03進行比較，觀測接收眼圖信號有何變化（有噪聲、頻差）。（4）觀測正交Q支路眼圖信號測試點TPJ06（在A/D模塊內）波形，比較與TPJ05測試波形有什么不同？（相同還是不同？） 上方：TPJ05穩(wěn)定下方：TPJ06中間周期性變化 故波形不同 10、加噪QPSK傳輸系統(tǒng)性能觀察（5）準備：將噪聲模塊內的噪聲輸出電平調整開關SWO01設置