第六次通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告--QPSK、OQPSK、DQPSK與MSK的調(diào)制與解調(diào)

第六次通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告——QPSK、OQPSK、DQPSK與MSK的調(diào)制與解調(diào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1了解多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào)的概念1.2掌握QPSK調(diào)制與解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法1.3掌握OQPSK調(diào)制與解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法1.4掌握DQPSK調(diào)制與解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法1.5掌握MSK調(diào)制與解調(diào)的原理及實(shí)現(xiàn)方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.1分別采用A方式及B方式QPSK調(diào)制，觀測調(diào)制信號的波形及星座圖。2.2對A方式及B方式的QPSK調(diào)制信號解調(diào)還原。2.3分別采用A方式及B方式OQPSK調(diào)制，觀測調(diào)制信號的波形及星座圖。2.4對A方式及B方式的OQPSK調(diào)制信號解調(diào)還原。2.5分別采用A方式及B方式DQPSK調(diào)制，觀測調(diào)制信號的波形及星座圖。2.6對A方式及B方式的DQPSK調(diào)制信號解調(diào)還原。2.7MSK調(diào)制，觀測調(diào)制信號的波形及星座圖。2.8對MSK調(diào)制信號解調(diào)還原。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析3.1QPSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)3.1.1說明為了便于我們觀察調(diào)制信號，采用256分頻使BS頻率為7.8125KHz，實(shí)驗(yàn)中載波頻率為7.8125KHz，以下調(diào)制實(shí)驗(yàn)的碼元速率均采用此速率。調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為00010000、0001，信號源上的碼型選擇撥為11000000、11100000、11111000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。3.1.2B方式的QPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)（1）示波器雙蹤觀測NRZ碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換得到的“DI”和“DQ”，結(jié)果如圖1所示，圖1中“DI”在上。圖1“DI”與“DQ”波形圖分析：圖中“DI”與“DQ”波形均正確，合并后與所設(shè)置NRZ碼型一致。（2）示波器雙蹤觀測“DI”和“I路成形”及“DQ”和“Q路成形”的信號波形，結(jié)果如圖2、圖3所示，其中圖2中“DI”在上，圖3中“DQ”在上。圖2“DI”和“I路成形”信號波形圖3“DQ”和“Q路成形”信號波形（3）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路同相調(diào)制”及“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”的信號波形，結(jié)果如圖4、圖5所示，其中“I路成形”和“Q路成形”在上。圖4“I路成形”和“I路同相調(diào)制”信號波形圖5“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”信號波形分析：上兩圖中可以清楚看出，“I路成形”調(diào)制后，1時(shí)為-sin，0時(shí)為sin；“Q路成形”調(diào)制后，0時(shí)為cos，1時(shí)為-cos。（4）雙蹤觀測“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形，如圖6所示，“I路調(diào)制”在上。圖6“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形分析：“調(diào)制輸出”為“I路調(diào)制”與“Q路調(diào)制”經(jīng)過加法器所得，圖中波形正確。（5）示波器觀測“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形（即B方式的QPSK星座圖），結(jié)果如圖7所示。圖7“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：所設(shè)NRZ碼型為11000000、11100000、11111000，所以導(dǎo)致星座圖中左上方?jīng)]有01碼型所對應(yīng)的相位。（6）改變NRZ碼型為11000000、11100000、11110100，示波器觀測“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形（即B方式的QPSK星座圖），結(jié)果如圖8所示。圖8改變碼型后“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：改變碼型后可見，添加01碼型，則星座圖顯示出01所對應(yīng)的相位。3.1.3A方式的QPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為00010001、0001，信號源上的碼型選擇撥為11000000、11100000、11111000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。（1）觀測NRZ碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換得到的“DI”和“DQ”，如圖9所示，其中“DI”在上。圖9“DI”與“DQ”波形圖分析：圖中“DI”與“DQ”波形均正確，合并后與所設(shè)置NRZ碼型一致。（2）分別觀測“DI”和“I路成形”及“DQ”和“Q路成形”信號，結(jié)果如圖10、圖11所示，其中“DI”、“DQ”在上。圖10“DI”和“I路成形”信號波形圖11“DQ”和“Q路成形”信號波形（3）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路同相調(diào)制”及“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”的信號波形，結(jié)果如圖12、圖13所示，其中“I路成形”、“Q路成形”在上。圖12“I路成形”和“I路同相調(diào)制”信號波形圖13“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”信號波形分析：上兩圖中可以清楚看出，“I路成形”調(diào)制后，1時(shí)為sin，0時(shí)為無，-1時(shí)為-sin；“Q路成形”調(diào)制后，0時(shí)為0，1時(shí)為cos。（4）雙蹤觀測“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形，如圖14所示，“I路調(diào)制”在上。圖14“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形分析：“調(diào)制輸出”為“I路調(diào)制”與“Q路調(diào)制”經(jīng)過加法器所得，圖中波形正確。（5）示波器觀測“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形（即B方式的QPSK星座圖），結(jié)果如圖15所示。圖15“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：所設(shè)NRZ碼型為11000000、11100000、11111000，所以導(dǎo)致星座圖中下方?jīng)]有01碼型所對應(yīng)的相位。（6）改變NRZ碼型為11000000、11100000、11110100，示波器觀測“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形（即B方式的QPSK星座圖），結(jié)果如圖16所示。圖16改變碼型后“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：改變碼型后可見，添加01碼型，則星座圖顯示出01所對應(yīng)的相位。3.1.4B方式的QPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)為了便于我們在解調(diào)實(shí)驗(yàn)中能完全濾除掉載波，并保留基帶成形信號，采用2048分頻使BS頻率為976.5625Hz，實(shí)驗(yàn)中載波頻率仍為7.8125KHz，則選定截止頻率為3.75KHz的濾波器能將載波及其高次諧波濾除，并保留了基帶成形信號，這樣才能通過對基帶成形信號的判決來正確的解調(diào)出NRZ碼，以下解調(diào)實(shí)驗(yàn)均采用此速率。調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)及解調(diào)類型選擇撥碼開關(guān)都撥為00010000、0010，信號源上的碼型選擇撥為11000000、11100000、11111000，碼元速率選擇撥為00100000、01001000。（1）雙蹤觀測“I路成形”和“I路解調(diào)”，結(jié)果如圖17所示，其中“I路成形”在上。圖17“I路成形”和“I路解調(diào)”波形圖（2）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路濾波”，結(jié)果如圖18所示，“I路成形”在上。圖18“I路成形”和“I路濾波”信號波形分析：可以看到，I路濾波后所得波形與I路成形起伏一致，稍有毛刺，但這些毛刺不會影響對原信號的恢復(fù)。所以濾波結(jié)果可接受。（3）示波器雙蹤觀測“Q路成形”和“Q路解調(diào)”，結(jié)果如圖19所示，圖19中“Q路成形”在上。圖19“Q路成形”和“Q路解調(diào)”波形圖（4）示波器雙蹤觀測“Q路成形”和“Q路濾波”，結(jié)果如圖20所示。圖20“Q路成形”和“Q路濾波”信號波形分析：圖20同圖18相似，基于相同的原因，可認(rèn)為該濾波結(jié)果是正確的。（5）示波器雙蹤觀測“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”及“調(diào)制DQ”和“解調(diào)DQ”的信號波形，結(jié)果如圖21、圖22所示。圖21“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”信號波形圖22“調(diào)制DQ”和“解調(diào)DQ”信號波形分析：圖21，22中，解調(diào)后波形與發(fā)送信號波形一致。調(diào)制與解調(diào)正確。（6）示波器觀測“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形（即星座圖），結(jié)果如圖23所示。圖23“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：所設(shè)NRZ碼型為11000000、11100000、11111000，所以導(dǎo)致星座圖中左上方?jīng)]有01碼型所對應(yīng)的相位。（7）改變NRZ碼型為11000000、11100000、11110100，示波器觀測“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形（即星座圖），結(jié)果如圖24所示。圖24改變碼型后“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形分析：改變碼型后可見，添加01碼型，則星座圖顯示出01所對應(yīng)的相位。3.1.5A方式的QPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)及解調(diào)類型選擇撥碼開關(guān)都撥為00010001、0010，信號源上的碼型選擇撥為11000000、11100000、11111000，碼元速率選擇撥為00100000、01001000。（1）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路解調(diào)”，結(jié)果如圖25所示，圖25中“I路成形”在上。圖25“I路成形”和“I路解調(diào)”波形圖（2）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路濾波”，結(jié)果如圖26所示。圖26“I路成形”和“I路濾波”信號波形分析：可以看到，I路濾波后所得波形與I路成形起伏一致，稍有毛刺，但這些毛刺不會影響對原信號的恢復(fù)。濾波結(jié)果可接受。（3）雙蹤觀測“Q路成形”和“Q路解調(diào)”，如圖27所示，其中“Q路成形”在上。圖27“Q路成形”和“Q路解調(diào)”波形圖（4）示波器雙蹤觀測“Q路成形”和“Q路濾波”，結(jié)果如圖28所示。圖28“Q路成形”和“Q路濾波”信號波形分析：可以看到，Q路濾波后所得波形與Q路成形起伏一致，稍有毛刺，但這些毛刺不會影響對原信號的恢復(fù)。濾波結(jié)果可接受。（5）示波器雙蹤觀測“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”及“調(diào)制DQ”和“解調(diào)DQ”的信號波形，結(jié)果如圖29、圖30所示。圖29“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”信號波形圖30“調(diào)制DQ”和“解調(diào)DQ”信號波形分析：圖21，22中，解調(diào)后波形與發(fā)送信號波形一致。調(diào)制與解調(diào)正確。（6）示波器觀測“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形，結(jié)果如圖31所示。圖31“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：所設(shè)NRZ碼型為11000000、11100000、11111000，所以導(dǎo)致星座圖中下方?jīng)]有01碼型所對應(yīng)的相位。（7）改變NRZ碼型為11000000、11100000、11110100，示波器觀測“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形（即星座圖），結(jié)果如圖32所示。圖32改變碼型后“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形分析：改變碼型后可見，添加01碼型，則星座圖顯示出01所對應(yīng)的相位。3.2OQPSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)3.2.1說明為了便于我們觀察調(diào)制信號，采用256分頻使BS頻率為7.8125KHz，實(shí)驗(yàn)中載波頻率為7.8125KHz，以下調(diào)制實(shí)驗(yàn)的碼元速率均采用此速率。調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為00001000、0001，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。3.2.2B方式的OQPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)（1）觀測NRZ碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換得到的“DI”和“DQ”，如圖33所示，其中“DI”在上。圖33“DI”與“DQ”波形圖分析：圖中“DI”與“DQ”波形均正確，合并后與所設(shè)置NRZ碼型一致。（2）示波器雙蹤觀測“DI”和“I路成形”及“DQ”和“Q路成形”的信號波形，結(jié)果如圖34、圖35所示，其中“DI”與“DQ”在上。圖34“DI”和“I路成形”信號波形圖35“DQ”和“Q路成形”信號波形（3）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路同相調(diào)制”及“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”的信號波形，結(jié)果如圖36、圖37所示，其中“I路成形”與“Q路成形”在上。圖36“I路成形”和“I路同相調(diào)制”信號波形圖37“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”信號波形分析：上兩圖中可以清楚看出，“I路成形”調(diào)制后，1時(shí)為cos，0時(shí)為-cos；“Q路成形”調(diào)制后，0時(shí)為sin，1時(shí)為-sin。（4）示波器雙蹤觀測“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形，結(jié)果如圖38所示。圖38“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形分析：“調(diào)制輸出”為“I路調(diào)制”與“Q路調(diào)制”經(jīng)過加法器所得，圖中波形正確。（5）示波器觀測“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形（即B方式的QPSK星座圖），結(jié)果如圖39所示。圖39“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：所設(shè)NRZ碼型為11111000、11100000、11000000，由于OQPSK調(diào)制機(jī)制，使得相位跳變時(shí)只能跳躍90°，雖NRZ碼型中沒有01碼型，但星座圖中四個(gè)點(diǎn)仍會全部顯示出來。3.2.3A方式的OQPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為00001001、0001，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。（1）觀測NRZ碼經(jīng)串并轉(zhuǎn)換得到的“DI”和“DQ”，如圖40所示，其中“DI”在上。圖40“DI”與“DQ”波形圖分析：圖中“DI”與“DQ”波形均正確，合并后與所設(shè)置NRZ碼型一致。（2）示波器雙蹤觀測“DI”和“I路成形”及“DQ”和“Q路成形”的信號波形，結(jié)果如圖41、圖42所示。圖41“DI”和“I路成形”信號波形圖42“DQ”和“Q路成形”信號波形（3）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路同相調(diào)制”及“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”的信號波形，結(jié)果如圖43、圖44所示。圖43“I路成形”和“I路同相調(diào)制”信號波形圖44“Q路成形”和“Q路正交調(diào)制”信號波形分析：上兩圖中可以清楚看出，“I路成形”調(diào)制后，1時(shí)為cos，0時(shí)為0，-1時(shí)為-cos；“Q路成形”調(diào)制后，0時(shí)為0，1時(shí)為-sin，-1時(shí)為sin。（4）雙蹤觀測“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形，如圖45所示，“I路調(diào)制”在上。圖45“I路調(diào)制”及“調(diào)制輸出”信號波形分析：“調(diào)制輸出”為“I路調(diào)制”與“Q路調(diào)制”經(jīng)過加法器所得，圖中波形正確。（5）示波器觀測“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形（即B方式的QPSK星座圖），結(jié)果如圖46所示。圖46“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：所設(shè)NRZ碼型為11111000、11100000、11000000，由于OQPSK調(diào)制機(jī)制，使得相位跳變時(shí)只能跳躍90°，雖NRZ碼型中沒有01碼型，但星座圖中四個(gè)點(diǎn)仍會全部顯示出來。3.2.4B方式的OQPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)為了便于我們在解調(diào)實(shí)驗(yàn)中能完全濾除掉載波，并保留基帶成形信號，采用2048分頻使BS頻率為976.5625Hz，實(shí)驗(yàn)中載波頻率仍為7.8125KHz，則選定截止頻率為3.75KHz濾波器能將載波及其高次諧波濾除，并保留了基帶成形信號，這樣才能通過對基帶成形信號的判決來正確的解調(diào)出NRZ碼，以下解調(diào)實(shí)驗(yàn)均采用此速率。調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)及解調(diào)類型選擇撥碼開關(guān)都撥為00001000、0010，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00100000、01001000。（1）示雙蹤觀測“I路成形”和“I路解調(diào)”，如圖47所示，其中“I路成形”在上。圖47“I路成形”和“I路解調(diào)”波形圖（2）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路濾波”，結(jié)果如圖48所示。圖48“I路成形”和“I路濾波”信號波形（3）雙蹤觀測“Q路成形”和“Q路解調(diào)”，如圖49所示，其中“Q路成形”在上。圖49“Q路成形”和“Q路解調(diào)”波形圖（4）示波器雙蹤觀測“Q路成形”和“Q路濾波”，結(jié)果如圖50所示。圖50“Q路成形”和“Q路濾波”信號波形分析：從圖48和圖50可以看到，濾波的輸出準(zhǔn)確地反映了原波形，在判決后將理想地恢復(fù)出原“I/Q路成形”的波形，該結(jié)果正確。（5）示波器雙蹤觀測“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”及“調(diào)制DQ”和“解調(diào)DQ”的信號波形，結(jié)果如圖51、圖52所示，其中“調(diào)制DI”和“調(diào)制DQ”在上。圖51“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”信號波形圖52“調(diào)制DQ”和“解調(diào)DQ”信號波形分析：圖51，52中，解調(diào)后波形與發(fā)送信號波形一致。調(diào)制與解調(diào)正確。（6）觀測“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形，結(jié)果如圖53所示。圖53“I路成形”和“Q路成形”信號的X-Y波形分析：因未改變碼型，所以X-Y波形同OPSKB方式調(diào)制實(shí)驗(yàn)。3.2.5A方式的OQPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)及解調(diào)類型選擇撥碼開關(guān)都撥為00001001、0010，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00100000、01001000。（1）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路解調(diào)”，結(jié)果如圖54所示，圖54中“I路成形”在上。圖54“I路成形”和“I路解調(diào)”波形圖（2）示波器雙蹤觀測“I路成形”和“I路濾波”，結(jié)果如圖55所示。圖55“I路成形”和“I路濾波”信號波形分析：從圖55可以看到，濾波的輸出準(zhǔn)確地反映了原波形，在判決后將理想地恢復(fù)出原“I路成形”的波形，該結(jié)果正確。（3）示波器觀測“I路濾波”和“Q路濾波”信號的X-Y波形，結(jié)果如圖56所示。圖56“I路成形”信號的X-Y波形分析：因未改變碼型，所以X-Y波形同OPSKA方式調(diào)制實(shí)驗(yàn)。3.3DQPSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)3.3.1說明為了便于我們觀察調(diào)制信號，采用256分頻使BS頻率為7.8125KHz，實(shí)驗(yàn)中載波頻率為7.8125KHz，以下調(diào)制實(shí)驗(yàn)的碼元速率均采用此速率。調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為00000100、0001，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。3.3.2B方式的DQPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)（1）示波器雙蹤觀測“DI”和“I路成形”及“DQ”和“Q路成形”的信號波形，結(jié)果如圖57、圖58所示，其中“DI”和“DQ”在上。圖57“DI”和“I路成形”信號波形圖58“DQ”和“Q路成形”信號波形3.3.3A方式的DQPSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為00000101、0001，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。A方式與QPSKA方式設(shè)置只有調(diào)制類型設(shè)置不同，所得結(jié)果類似，不同的地方由DQPSK調(diào)制機(jī)制來決定。此處跳略。3.3.4B方式的DQPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)及解調(diào)類型選擇撥碼開關(guān)都撥為00000100、0010，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00100000、01001000。（1）雙蹤觀測“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”信號，如圖59所示，其中“調(diào)制DI”在上。圖59“調(diào)制DI”和“解調(diào)DI”信號波形分析：圖59中，I路解調(diào)后波形與發(fā)送信號波形一致。調(diào)制與解調(diào)正確。3.3.5A方式的DQPSK解調(diào)實(shí)驗(yàn)調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)及解調(diào)類型選擇撥碼開關(guān)都撥為00000101、0010，信號源上的碼型選擇撥為11111000、11100000、11000000，碼元速率選擇撥為00100000、01001000。A方式解調(diào)與QPSKA方式解調(diào)設(shè)置只有調(diào)制與解調(diào)類型設(shè)置不一樣，所得結(jié)果類似，不同的地方由DQPSK調(diào)制機(jī)制來決定。此處跳略。3.4MSK調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)3.4.1說明為了便于我們觀察調(diào)制信號，采用256分頻使BS頻率為7.8125KHz，實(shí)驗(yàn)中載波頻率為7.8125KHz，以下調(diào)制實(shí)驗(yàn)的碼元速率均采用此速率。調(diào)制類型選擇撥碼開關(guān)撥為10000000、0001，信號源上的碼型選擇撥為11000000、11100000、11111000，碼元速率選擇撥為00000010、01010110。3.4.2B方式的MSK調(diào)制實(shí)驗(yàn)（1）示波器雙蹤觀測“DI”和“I路成形”及“DQ”和“Q路成形”的信號波形，結(jié)果如圖60、圖61所示，其中“DI”與“DQ