铁路移动通信实验.doc

《移动通信》实验 实验一 QPSK调制及解调实验 实验目的 1、了解QPSK调制解调原理及特性 2、了解载波在QPSK相干及非相干时的解调特性 实验内容 1、观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 2、观察IQ调制解调过程中各信号变化。 3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。 基本原理 1、 QPSK调制原理 QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控，其产生原理如图1所示 图1 QPSK信号的产生 QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1所示，矢量关系如图2所示。图2（a）表示A方式时QPSK信号矢量图，图2用调相法产生QPSK调制原理框图如图4所示。 图2 二进制码经串并变换后码型 由图2可以看到，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串行变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对和进行调制，相加后即可得到QPSK信号。经过串并变换后形成的两个支路如图5所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路。 2、QPSK解调原理 由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图3所示。 图3 QPSK解调原理框图 实验原理 1、实验模块简介 本实验需用到基带成形模块、IQ调制解调模块、码元再生模块及PSK载波恢复模块。 （1）基带成形模块： 本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源；将基带信号进行串并转换；按调制要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。 （2）IQ调制解调模块： 本模块主要功能：产生调制及解调用的正交载波；完成射频正交调制及小功率线性放大；完成射频信号正交解调。 （3）码元再生模块： 本模块主要功能：从解调出的IQ基带信号中恢复位同步，并进行抽样判决，然后并串转换后输出。 （4）PSK载波恢复模块： 本模块主要功能：与IQ调制解调模块上的解调电路连接起来组成一个完整的科斯塔斯环恢复PSK已调信号的载波，同时可用作一个独立的载波源。本实验只使用其载波源。 2、实验系统原理框图 基带成形模块产生的PN码（由PN31端输出）输入到串并转换电路中（由NRZ IN端输入），进行串并转换后输出，成为IQ两路基带信号，IQ基带信号送入IQ调制解调模块中的IQ调制电路分别进行PSK调制，然后相加形成QPSK调制信号，经放大后输出。QPSK已调信号载波为10.7MHz，是由21.4MHz本振源经正交分频产生。 QPSK已调信号送入IQ调制解调模块中的IQ解调电路分别进行PSK相干解调，相干载波由调制端的本振源经正交分频产生。解调输出的IQ两路模拟基带信号送入码元再生模块进行抽样判决，转换为数字信元后再进行并串转换后输出。抽样判决前IQ信号需经整形变为二值信号，并且需恢复位同步信号。位同步信号恢复由码元再生模块中的数字锁相环完成。 IQ解调电路的载波也可由PSK载波恢复模块上的本振源提供，此时解调变为非相干解调，从解调输出的模拟基带信号可以看出信号失真很大，无法进行码元再生。 图4 实验系统原理框图 实验步骤 1、关闭实验箱总电源，按如下要求连接好连线： 1．1 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、IQ调制解调模块（以下简称IQ模块）、码元再生模块（以下简称再生模块）和PSK载波恢复模块。 1．2 用台阶插座线完成如下连接： 源端口 目的端口 基带模块：PN31 基带模块：NRZ IN 基带模块：I-OUT IQ调制解调模块：I-IN 基带模块：Q-OUT IQ调制解调模块：Q-IN IQ调制解调模块：I-OUT 码元再生模块：I-IN IQ调制解调模块：Q-OUT 码元再生模块：Q-IN 1．3 用同轴视频线完成如下连接 源端口 目的端口 IQ调制模块(载波单元)：输出（J5） IQ调制模块(载波单元)：输入（J4） IQ调制模块（IQ调制单元）：输出（J2） IQ调制模块（IQ解调单元）：输入（J3） 2、打开实验箱总电源，再分别打开上述各实验模块电源。 3、按