QPSK传输系统实验-6

1、 QPSK传输系统实验一、实验目的1、了解QPSK调制的基本工作原理2、掌握QPSK发送眼图的观察二、实验仪器1、ZH7001通信原理实验系统 一台2、示波器 一台三、实验原理QPSK是在一个调制符号中传输两个比特，其比BPSK的带宽效率高一倍。载波的相位为四个间隔相等的值，每一个相位值对应于唯一的一对消息，如图所示。对QPSK信号的调制过程如下：输入比特流a（t）分为两路比特流I（t）、Q（t）（同相和正交流），每个的比特率为Rs= Rb/2。比特流I（t）叫做“偶流”，Q（t）叫做“奇流”。两个二进制序列分别用两个正交的载波进行调制，Q支路的载波相位较I支路的相位滞后900。两个已调信号每

2、一个都可以看作是一个BPSK信号（只不过对它们的调制载波存在限制），对它们相加产生一个QPSK信号。与BPSK一样，每一支路在进行调制之前一般要进行Nyquist成形滤波使QPSK信号的功率谱限制在分配的带宽内。这样可以防止信号能量泄漏到相邻的信道，还能去除在调制过程中产生的带外杂散信号。同时还必需保证不产生码间串扰。在一般通信系统中，脉冲成形在基带进行。对QPSK的成形滤波一般也是在基带采用查表法实现，具体的实现方法与过程见BPSK调制实验一节，这儿不再叙述。四、实验内容 1、准备：首先通过菜单将“通信原理综合实验系统”调制方式设置成“QPSK传输系统”模式；用示波器测量时钟信号，如果有脉冲

3、波形，说明实验系统已正常工作；如果没有脉冲波形，则需按面板上的复位按钮重新对硬件进行初始化。 2、QPSK调制基带信号眼图观测（1）通过菜单选择不激活“匹配滤波”方式（未打勾），此时基带信号频谱成形滤波器全部放在发送端。以时钟（TPMZ07）作同步，观测发送信号眼图（TPi03）的波形。成形滤波器使用升余弦响应，=0.4。判断信号观察的效果。（2）通过菜单选择激活“匹配滤波”方式（打勾），此时系统构成收发匹配滤波最佳接收机，重复上述实验步骤。仔细观察和区别与上述两种方式下发送信号眼图的波形。注：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

4、的开根号升余弦响应滤波器。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，但信道成形滤波器特性不变。思考：怎样的系统才是最佳的？ 时钟（TPMZ07）作同步，发送信号眼图（TPi03）的波形： 匹配滤波 匹配滤波后“眼图”波形较稳定，此时系统最佳.3、I路和Q路调制信号的相平面（矢量图）信号观察（1）测量I支路和Q支路信号李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察合成矢量图，其相位矢量图应为四种相位。（2）通过菜单选择“匹配滤波”方式设置，重复上述实验步骤。仔细观察和区别两种方式下矢量图信号。匹配滤波 4、QPSK调制信

5、号包络观察：QPSK调制为非恒包络调制，调制载波信号包络具有明显的过零点。通过本测量让学生熟悉QPSK调制信号的包络特征。 5、QPSK调制信号频谱测量 （不做）此项测量视学校仪表情况而定，无频谱仪可不测量。测量时，用一条中频电缆将频谱仪连结接到调制器的KO02端口。调整频谱仪中心频率为1.024MHz，扫描频率为10KHz/DIV，分辨率带宽为110KHz左右，调整频率仪输入信号衰减器和扫描时间为合适位置。观测QPSK信号频谱，测量调制频谱占用带宽、电平等，记录实际测量结果，画下测量波形。 6、 解调器失锁时的眼图信号观测（1）准备：用中频电缆连结，建立中频自环（自发自收）。（2）将跳线开关

6、KL01设置在2_3位置（开环），使收发端的频差可以通过电位器WL01进行调整。（3）通过调整电位器WL01增加收发频差。（4）用时钟信号TPMZ07作同步，观测失锁时的解调器眼图信号TPJ05，熟悉QPSK调制器失锁时的眼图信号（未张开）。观测失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06波形。注意：将示波器时基从正常位置调整25ms/DIV对比观测。 时钟信号TPMZ07作同步时，失锁时的解调器眼图信号TPJ05、 失锁时正交支路解调器眼图信号TPJ06波形，依次如图所示：7、在大频差情况下，接收端I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形观察（1）通过调整电位器WL01增加收发频差。（2）测量I支

7、路（TPJ05）和Q支路信号（TPJ06）李沙育（x-y）波形时，应将示波器设置在（x-y）方式，可从相平面上观察TPJ05和TPJ06的合成矢量图。在收发频偏较大时为什么观察不到QPSK的星座图。 8、调整减小收发频差观察解调器接收端I路和Q路的相平面（矢量图）波形观察（1）通过调整电位器WL01减小收发频差调整电位器WL01（改变接收本地载频即改变收发频差），同时观察发端载波TPK06与接收端本地载波TPLZ04，使两点TPK06、TPLZ04波形达到相干。（2）观测接收端失锁时I路和Q路的合成矢量图。掌握解调器时I路和Q路解调信号的相平面（矢量图）波形的变化，分析测量结果。 9、接收端解

8、调器眼图信号观测（1）通过调整电位器WL01减小收发频差：调整电位器WL01（改变接收本地载频即改变收发频差），同时观察发端载波TPK06与接收端本地载波TPLZ04，使两点TPK06、TPLZ04波形达到相干。（2）低通滤波之前QPSK解调测量：观察QPSK解调基带信号测试点TPJ01的波形，观测时仍用时钟TPMZ07（TPN02）作同步进行观察。（3）低通滤波之后QPSK解调测量：观察QPSK解调基带信号经滤波之后在测试点TPJ05的波形（在A/D模块内），观测时仍用时钟TPMZ07（TPN02）作同步，比较其两者的对应关系。分析TPJ01、TPJ05波形的差异。将接收端与发射端眼图信号TPI03进行比较，观测接收眼图信号有何变化（有噪声、频差）。（4）观测正交Q支路眼图信号测试点TPJ06（在A/D模块内）波形，比较与TPJ05测试波形有什么不同？（相同还是不同？） 上方：TPJ05稳定下方：TPJ06中间周期性变化 故波形不同 10、加噪QPSK传输系统性能观察（5）准备：将噪声模块内的噪声输出电平调整开关SWO01设置