PSK(DPSK)及QPSK调制解调实验

实验4 PSK(DPSK)及QPSK 调制解调实验

配置一：PSK(DPSK)模块

一、实验目的

1. 掌握二相绝对码与相对码的码变换方法；

2. 掌握二相相位键控调制解调的工作原理及性能测试；

3. 学习二相相位调制、解调硬件实现，掌握电路调整测试方法。

二、实验仪器

1．时钟与基带数据发生模块，位号：G 2．PSK 调制模块，位号A 3．PSK 解调模块，位号C 4．噪声模块，位号B

5．复接/解复接、同步技术模块，位号I 6．20M 双踪示波器1 台 7．小平口螺丝刀1 只 8．频率计1 台（选用） 9．信号连接线4 根

三、实验原理

相位键控调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它具有优良的抗干扰噪声性能及较高的频带利用率。在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式（例如：ASK、FSK）更低的误码率，因而广泛应用在实际通信系统中。本实验箱采用相位选择法实现相位调制（二进制），绝对移相键控（PSK 或CPSK）是用输入的基带信号（绝对码）选择开关通断控制载波相位的变化来实现。相对移相键控（DPSK）采用绝对码与相对码变换后，用相对码控制选择开关通断来实现。

（一） PSK 调制电路工作原理

二相相位键控的载波为1.024MHz，

实验 10 PSK 调制解调

一、实验目的

1.掌握 PSK 调制解调的工作原理及性能要求；

2.进行 PSK 调制、解调实验，掌握相干解调原理和载波同步方法；

3.理解 PSK 相位模糊的成因，思考解决办法。

二、实验原理

1.1 2PSK 调制原理

2PSK（二进制相移键控，Phase Shift Keying）信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0 相位载波和π 相位载波分别代表传“1”和传“0”。

NRZ输入

PSK

调制信号

图 10-1 2PSK 调制信号波形

PSK 调制由“信道编码与频带调制-A4”模块完成，该模块基于 FPGA 和 DA 芯片，采用

软件无线电的方式实现频带调制。

图 10-2 PSK 调制电路原理框图

上图中，基带数据和时钟，通过 2P6 和 2TP8 两个铆孔输入到 FPGA 中，FPGA 软件完成PSK 的调制后，再经 DA 数模转换即可输出相位键控信号，调制后的信号从 4TP2 输出。2.2PSK 解调原理

实验中 2PSK 信号的解调采用相干解调法，首先要从调制信号中提取相干载波，在实验中

采用数字 costas 环提取相干载波，二相 PSK(DPSK)解调器采用数字科斯塔斯环(Constas 环)解调，其原理如下图

数字通信原理实验DPSK调制、解调实验

指导老师:李冰、梁仕文

一、实验目的1. 加深对DPSK调制原理的理解及其硬件实现方法 2. 进一步了解DPSK解调原理各种锁相环解调的特性，掌握同相正交环的解 调原理及其硬件实现方法 4. 加深对眼图几个主要参数的认识

二、DPSK调制原理(一)调制原理图介绍…11010010 …01001110

P3(n)=P2(n) ⊕P3(n-1)

(二)M序列发生器介绍本实验由多项式 f (x) =X +X +1组成 的五级线性移位寄存器来产生31位码 长的M序列，这个M序列为随机序列， 用来充当数字基带信号源。移位寄存 器的初始状态为10000。5 3

三、DPSK解调原理(一)解调原理图介绍

…000110010

…001010111

(二)电路失锁和锁定状态介绍实验中我们需要观察锁定状态和失锁状态下P7和P8解调基带信号。通 过调节电位器W4(粗调)和电位器W5(细调)可以调整振荡器的输出频 率，使电路在失锁和锁定两种状态间转换，下面图示了实验电路从失锁到 锁定的各个过程状态。

螺丝刀可调节稍快一点

螺丝刀调节慢一点

(三)眼图介绍眼图可以用来衡量数字信号经过非理想的传输系统产生畸变的严重程度。眼 图是示波器重复扫描所显示的波

华工通信原理实验

数字通信原理实验DPSK调制、解调实验

指导老师:李冰、梁仕文

华工通信原理实验

一、实验目的

1. 加深对DPSK调制原理的理解及其硬件实现方法 2. 进一步了解DPSK解调原理各种锁相环解调的特性，掌握同相正交环的解 调原理及其硬件实现方法 4. 加深对眼图几个主要参数的认识信 息 源 PCM △M 基 带 信 号 AMI HDB3 传 输 码 型 FSK DPSK 发 射 器

二、DPSK调制原理(一)调制原理图介绍…11010010M序列发生器 P2

101100...

…01001110差分编码 P3 绝对调相0 1 2DPSK

P6 P5=5MHz

P3(n)=P2(n) ⊕P3(n-1)P1=1MHz 十分频 晶振10MHz P4=10MHz

二分频

华工通信原理实验

(二)M序列发生器介绍本实验由多项式 f (x) X X 1 组成 的五级线性移位寄存器来产生31位码 长的M序列，这个M序列为随机序列， 用来充当数字基带信号源。移位寄存 器的初始状态为10000。5 3

D1

D2

D3

D4

D5

M序列输出

华工通信原理实验

三、DPSK解调原理(一)解调原理图介绍MC1496 鉴相器V3

LF356 低 通V5

过 零 检 测

P1

通信工程专业综合课程设计

引言

近年来，软件无线电作为解决通信体制兼容性问题的重要方法受到各方面的注意。它的中心思想是在通用的硬件平台上，用软件来实现各种功能，包括调制解调类型、数据格式、通信协议等。通过软件的增加、修改或升级就可以实现新的功能，充分体现了体制的灵活性、可扩展性等。其中软件的增加、高频谱效率的调制解调模块是移动通信系统的关键技术，它的软件化也是实现软件无线电的重要环节。

QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。

通过完成设计内容， 复习QPSK调制解调的基本原

实验名称：QPSK调制与解调

一、 实验目的：

1、学会QPSK调制与解调系统的构成

2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建 3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法

二、实验原理：

1、QPSK：四进制绝对相移键控，也称为多进制数字相位调制，利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。

2、QPSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法。 调制与解调系统的构成：

AWGN 产生器n c s r I I ? b b 0, 1 序 列 产生器 QPSK 映射 sQ n s r Q QPSK 反映射 判决器 AWGN 产生器 比较器 误比特 统计 误符号 统计 3、各模块的实现方法：

（1）、信源的产生：使用randint(m,n,2) 函数产生一个m行n列的随机二进制数列

（2）、QPSK符号映射 ：将产生的0，1比特流按照QPSK调制方式进行映射，本实验采用π/4 QPSK的调制方式，图为：

（3）、AWGN信号产生：AWGN产生器就是产生满足均值为0，方差为1的高斯白噪声。实验中使用randn(m,n)函数产生一个m行n列的高斯噪

实验名称：QPSK调制与解调

一、 实验目的：

1、学会QPSK调制与解调系统的构成

2、学会QPSK调制与解调系统的各模块的构建 3、学会误码率与误符号率的统计方法以及Matlab算法

二、实验原理：

1、QPSK：四进制绝对相移键控，也称为多进制数字相位调制，利用载波的四种不同相位状态来表征数字信息的调制方式。

2、QPSK的调制方法有正交调制方式（双路二相调制合成法或直接调相法）、相位选择法、插入脉冲法。 调制与解调系统的构成：

AWGN 产生器n c s r I I ? b b 0, 1 序 列 产生器 QPSK 映射 sQ n s r Q QPSK 反映射 判决器 AWGN 产生器 比较器 误比特 统计 误符号 统计 3、各模块的实现方法：

（1）、信源的产生：使用randint(m,n,2) 函数产生一个m行n列的随机二进制数列

（2）、QPSK符号映射 ：将产生的0，1比特流按照QPSK调制方式进行映射，本实验采用π/4 QPSK的调制方式，图为：

（3）、AWGN信号产生：AWGN产生器就是产生满足均值为0，方差为1的高斯白噪声。实验中使用randn(m,n)函数产生一个m行n列的高斯噪

...

QPSK调制：

四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四

进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°， 135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载 波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，这就是说需要把二进制数 字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，即00，01，10，11，其中每一组称 为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进 制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制

可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载

波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的0111信息比特。

图2-1 QPSK相位图 以π/4 QPSK信号来分析,由相位图可以看出： 当输入的数字信息为“11”码元时，输出已调载波

00 π??10Aco?s2πfct??4?? (2-

实验四 QPSK与DQPSK调制实验

一、实验目的

在2PSK，2DPSK的学习基础上，掌握QPSK，以及以其为基础的DQPSK，OQPSK，?/4—DQPSK等若干种相关的重要调制方式的原理，从而对多进制调相有一定了解。

二、实验设备

1、“移动通信技术应用综合实训系统” 实验仪一台。 2、50MHz示波器一台。

3、实验模块：信源模块，QPSK-调制模块。

三、实验原理 一）基本理论

(A) 四相绝对移相键控（QPSK）的调制

四相绝对移相键控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，故每个四进制码元又被称为双比特码元。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（即反射码）排列的，它与载波相位的关系如表所列。

表4-1 双比特码元与载波相位的关系

双比特码元 a 0 0 b 0 1 载波相位φ A方式 0° 90° B方式 45° 135° 1 1 1 0 180° 270° 225° 315° 由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成，故两者的功率谱密度分布规律相同。

下

QPSK调制解调的simulink仿真与性能分析

一、 设计目的和意义

学会使用MATLAB中的simulink仿真软件，了解其各种模块的功能，用simulink实现QPSK的调制和仿真过程，得到调制信号经高斯白噪声信道，再通过解调恢复原始信号，绘制出调制前后的频谱图，分析QPSK在高斯信道中的性能，计算传输过程中的误码率。通过此次设计，在仿真中形象的感受到QPSK的调制和解调过程，有利于深入了解QPSK的原理。同时掌握了simulink的使用，增强了我们学习通信的兴趣，培养通信系统的仿真建模能力。

二、 设计原理

（一）QPSK星座图

QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的简称，意为正交移相键控，是数字调制的 一种方式。它规定了四种载波相位，分别为0,星座图如图1（a）、（b）所示。

3?3?5?7???, ?, (或者，，，)，

244424（a）

（b）

图1 QPSK星座图

（二）QPSK的调制

因为输入信息是二进制序列，所以需要将二进制数据变换成四进制数据，才能和四进制的载波相位配合起来。采取的办法是将二进制数字序列中每两个序列分成一组，共四种组合（00,01,10,11），每一组称为双比特码元。每一