DBPSK調(diào)制解調(diào)實驗

班級：2016112學(xué)號：20161223姓名：謝峻漪實驗三DBPSK調(diào)制/解調(diào)實驗實驗?zāi)康牧私釨PSK差分解調(diào)的基本工作原理；掌握DBPSK數(shù)據(jù)傳輸過程；預(yù)備知識差分BPSK的解調(diào)基本工作原理；軟件無線電的基本概念；實驗儀器JH5001-4實驗箱 一臺；20MHz示波器 一臺；實驗原理差分BPSK是相移鍵控的非相干形式，它不需要在接收機(jī)端恢復(fù)相干參考信號。非相干接收機(jī)容易制造而且便宜，因此在無線通信系統(tǒng)中被廣泛使用。在DBPSK系統(tǒng)中，輸入的二進(jìn)制序列先差分編碼，然后再用BPSK調(diào)制器調(diào)制。差分編碼后的序列﹛an﹜是通過對輸入bn與an-1進(jìn)行模2和運(yùn)算產(chǎn)生的。如果輸入的二進(jìn)制符號bn為0，則符號an與其前一個符號保持不變，而如果bn為1，則an與其前一個符號相反。差分編碼原理為：其實現(xiàn)框圖如圖4.3-1所示：圖4.3-1差分編碼示意圖一個典型的差分編碼調(diào)制過程如4.3-2圖所示：圖4.3-2差分編碼與載波相位示意圖在DBPSK中,其不需要進(jìn)行載波恢復(fù),但位定時仍是必須的。在DPSK中如何恢復(fù)位定時信號，初看起來比較復(fù)雜。我們?nèi)园匆郧暗男盘柖x，如圖4.3-3所示：圖4.3-3位定時誤差信號提取實際上其與相干BPSK中的位定時恢復(fù)是一樣的，由由其存在一個較小的系統(tǒng)剩余頻差（發(fā)送中頻與接收本地載波的頻差，其與碼元速率相比而言一般較?。Y(jié)果是在每個剩余頻差的周期中，具有很多有碼元信號（例如對于64KBPS的速、剩余頻差為1KHZ，則每個剩頻差的周期中可包含64個碼元符號）。從這些碼元信號中可以根據(jù)下面的公式對位定時誤差的大小進(jìn)行計算：當(dāng)然在剩余載波發(fā)生正負(fù)變化時，按上式提取的位定時誤差信號可能出現(xiàn)不正確的情況，但只要在位定時誤差信號的輸出端加一濾波器，就可以克服在DBPSK中剩余載波的影響（在相對剩余載波不大時）。對位定時的調(diào)整如下：如果，則位定時抽樣脈沖向前調(diào)整；反之應(yīng)向后調(diào)整。對DBPSK的解調(diào)是通過比較接收相鄰碼元信號（I，Q）在星座圖上的夾角,如果大于900則為1，否則為0,如圖4.3-4所示:圖4.3-4DBPSK差分解調(diào)示意圖即按下式進(jìn)行：如果，則判為１，反之判為0。雖然DBPSK差分解調(diào)降低了接收機(jī)復(fù)雜度的優(yōu)點(diǎn)，但它的能量效率比相干BPSK低3dB。在加性高斯白噪聲環(huán)境中，平均錯誤概率如下所示：在DBPSK方式中，由于不需要恢復(fù)載波，因而不能觀察到接收端的眼圖信號。但可以觀察判決點(diǎn)之前的信號波形來判斷接收信號的質(zhì)量與解調(diào)性能。差分BPSK的判決點(diǎn)波形較相干BPSK要差，如圖4.3-5所示。圖4.3-5DBPSK解調(diào)的判決點(diǎn)波形在JH5001-4平臺中，差分BPSK的解調(diào)過程如圖4.3-6所示：在圖中，A/D采樣速率為4倍的碼元速率，即每個碼元采樣4個樣點(diǎn)。采樣之后，進(jìn)行平方根Nyquist匹配濾波。將匹配濾波之后的樣點(diǎn)進(jìn)行樣點(diǎn)抽取，每兩個樣點(diǎn)抽取一個采樣點(diǎn)。即每個碼元采樣2個點(diǎn)并送入后續(xù)處理。將每個碼元2個點(diǎn)進(jìn)行位定時處理，根據(jù)位定時誤差信號對位定時進(jìn)行調(diào)整。測量點(diǎn)TP402為恢復(fù)位定時時鐘。將位定時處理之后的最佳樣點(diǎn)送入后續(xù)處理（即又進(jìn)行了2:1的樣點(diǎn)抽取）。對最佳樣值進(jìn)行差分解調(diào)，并進(jìn)行判決處理，判決前信號可在測量點(diǎn)觀察到。實驗步驟將JH5001-4平臺初始化模塊、D/A模塊、A/D模塊、解調(diào)模塊、觀測模塊的所有短路器均置于1-2連接；噪聲模塊的SW001接線座接入最上一排和最下一排，使信道噪聲最小，用排線連接CZ01-A和CZ01-B，CZ02-A和CZ02-B、CZ03-A和CZ03-B，CZ04-A和CZ04-B按1.12節(jié)中的方式將JH5001-4平臺設(shè)置成“差分BPSK模式”。在該方式下只提供m序列輸入碼型；在“JH5001-4平臺”中,用中頻電纜連接S001、S002，使其在中頻上進(jìn)行自環(huán)連接，即自發(fā)自收。檢查DSP是否正常工作：測量TP413的波形，如果有脈沖波形，說明DSP已正常工作；如果沒有脈沖波形，則DSP沒有正常工作，需按面板上的復(fù)位按鈕重新對硬件進(jìn)行初始化。李沙育圖形觀察：用雙蹤示波器觀察TP605、TP606兩測量點(diǎn)的X-Y波形。接收眼圖觀察：以位定時TP402測量點(diǎn)作同步，觀察測量點(diǎn)TP605的接收眼圖。此時為什么看不到眼圖。判決點(diǎn)觀察：用示波器觀察測量點(diǎn)判決點(diǎn)TP510的工作波形。位定時調(diào)整觀察：TP413為DSP調(diào)整之后的最佳抽樣時刻，它與TP401具有明確的相位關(guān)系。在輸入測試數(shù)據(jù)為m序列時，用示波器同時觀察TP401（發(fā)端時鐘，觀察時以它作同步）、TP413（收端最佳判決時刻）之間的相位關(guān)系。不斷按確認(rèn)鍵（此時僅對DSP位定時環(huán)路初始化），觀察TP413的調(diào)整過程。斷開S002接收中頻接頭，在沒有接收信號的情況下重復(fù)該步實驗，并解釋原因。以TP101（發(fā)送時鐘）信號為同步，測量TP102（接收時鐘）的抖動情況。實驗報告畫出主要測量點(diǎn)的工作波形；m序列TP401、TP413說明DBPSK各測量點(diǎn)波形與相干BPSK波形的差異,為什么不一樣？DPSK優(yōu)點(diǎn)：克服BPSK相干解調(diào)時由于載波恢復(fù)中相位有0或π模糊導(dǎo)致反向工作問題。缺點(diǎn)：相干解調(diào)只能恢復(fù)相對碼，相位信息并不直接代表基帶信號，需要經(jīng)過碼反變換器換為絕對碼。BPSK把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換方式之一，利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來表現(xiàn)