北京交通大学毕业设计(论文)开题报告

通信原理实验电子信息工程学院

学生： 学号： 指导教师： 日期： 王根英

2014 年 12 月 23 日

上课时间：星期 二 第 5 大节

实验九 BPSK传输系统

一、 实验前的准备

（1） 预习本实验的相关内容。

（2） 熟悉实验指导书附录B和附录C中实验箱面板分布及测试孔位置；定义本实

验相关模块的跳线状态。 （3） 实验前重点熟悉的内容

i. 了解软件无线电的基本概念；

ii. 熟悉软件无线电BPSK调制和解调原理； iii. 明确波形成形的原理； iv. 明确载波提取原理； v. 明确位定时提取原理。

二、 实验目的

（1） 熟悉软件无线电BPSK调制和解调原理；

（2） 掌握BPSK调制产生、传输和解调过程；

（3） 掌握BPSK正交调制解调的基本原理和实现方法； （4） 了解数字基带波形时域形成的原理和方法；

（5） 掌握BPSK眼图的正确测量方法，能通过观察接收眼图判断信号的传输质量； （6） 加深对BPSK调制、解调中现象和问题的理解； （7） 加深对载波提取和位同步提取概念的理解。

三、 实验仪器

（1） ZH5001A通信原理综合实验系统 一台

（2） 20MHz双踪示波器 一台

四、 基本原理

(一) BPSK调制

二进制相移键控(BPSK)可以用幅度恒定，载波相位随着输入数字信号（1、0码）而变化的信号来表小，通常这两个相位相差180度。BPSK信号可表式为

s(t) Acos(2 f0 0)

其中

0

0 　　 m=0

180 　 m=1

绝对码、BPSK已调信号、相对码、DPSK已调信号波形如图1所示。

调制电路原理框图如图2所示。输入数字信号首先进行差分编码，差分编码的主要作用是解决载波相位含糊带来的问题，然后进行成形滤波。成形滤波的作用是解决信号传输的码间串扰问题，这些都在FPGA模块完成。成形滤波后的数字信号分为完全相同的两路信号分别送到D/A转换器，将数字信号转变为模拟信号，然后经过低通滤波器，得到波形成形以后的数字信号。利用该信号分别对两个正交的载波进行二相调相，可以得到两个相互正交的而相调相信号，两个相互正交的二相调相信号相加得到的仍然是一相

调相信号。

图1 绝对码、BPSK已调信号、相对码、DPSK已调信号波形

图2 BPSK调制电路原理框图

由于二进制数字信号直接对载波信号进行调相，其相位存在180度跳变号，因此，信号所占据的带宽大，从而使这种调制方式在实际运用中会产生干扰，降低传输性能。在实际通信系统中，不采用上述直接用数字信号产生PSK信号的方法，而是要采用波形成形技术，从而可以使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。

在实验系统中，BPSK的调制工作过程如下。首先输入数据进行波形成形滤波，滤波后的信号分别送入I、Q两路支路。因为I、Q两路信号完全相同，载波是两个频率相同、相位相差90度相互正交的载波，所以经调制合路之后仍为BPSK信号。为了便于比较，现将采用直接数据调制与波形成形信号调制的BPSK波形均绘于图3。从图中可以清楚地看到两种信号的包络情况。直接调制产生的BPSK信号无包络变化，成形调制产生的BPSK信号有着明显的包络变换，其包络就是波形成形的结果，防止码间串扰就体现在包络的变化上。

图3 直接数据调制与波形成形信号调制波形

(二) BPSK解调

接收的BPSK信号可以表示为

s(t) Acos(2 f0 0)

BPSK解调电路框图如图4所示。由图可知，为了对接收信号进行正确的解调，首先经过中频放大，然后送到同相和正交两个支路。由于采用的是同步解调，要求在接收机

端得到载波的相位和频率信息，同时还要在正确时刻对信号进行判决。为了提高载波的质量，这里采用锁相环来实现。

图4 BPSK解调方框图

BPSK的DSP解调方法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。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。鉴相后的结果送入PLL环路滤波，控制VCO。最终使本地载波与输入信号的载波达到同频同相。位定时与载波恢复之后，进行判决处理。

五、 实验内容

(一) BPSK调制

1. BPSK调制基带信号眼图测试

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的平方根升余弦响应滤波器。当未激活“匹配滤波”方式时，系统为非匹配最佳接收机，整个滤波器滚降特性全部放在发射机端完成，但信道成型滤波器特性不变。

(1) 通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打钩），此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。选择输入信号为m序列，以发送时钟TPM01作同步，测试TPi03波形。TPi03就是发送 …… 此处隐藏：4605字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……