cdma通信系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制及解調(diào)實(shí)現(xiàn)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目： CDMA通信系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制及解調(diào)實(shí)現(xiàn) </p><p>　　《現(xiàn)代通信技術(shù)課程設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.CDMA技術(shù)的概述5</p>

2、;<p>　　1.1 CDMA 定義5</p><p>　　1.2 CDMA原理5</p><p>　　1.2.2擴(kuò)頻通信技術(shù)6</p><p>　　1.3 CDMA系統(tǒng)構(gòu)成7</p><p>　　1.4 CDMA特點(diǎn)8</p><p>　　2.BPSK調(diào)制和解調(diào)9</p>&

3、lt;p><b>　　2.1調(diào)制原理9</b></p><p>　　2.2解調(diào)原理10</p><p>　　2.3實(shí)驗(yàn)步驟12</p><p>　　2.4數(shù)據(jù)記錄12</p><p>　　3. QPSK調(diào)制和解調(diào)13</p><p>　　3.1調(diào)制原理13</p>

4、<p>　　3.2解調(diào)原理14</p><p>　　3.3實(shí)驗(yàn)步驟14</p><p>　　3.4波形記錄15</p><p>　　4.OQPSK調(diào)制和解調(diào)16</p><p>　　4.1調(diào)制原理16</p><p>　　4.2解調(diào)原理17</p><p>　　4.3實(shí)驗(yàn)步

5、驟18</p><p>　　4.4波形記錄18</p><p>　　5．MSK調(diào)制和解調(diào)過程20</p><p>　　5.1調(diào)制原理20</p><p>　　5.2解調(diào)原理21</p><p>　　5.3實(shí)驗(yàn)步驟22</p><p>　　5.4波形記錄23</p>&

6、lt;p><b>　　6．小結(jié)25</b></p><p><b>　　7．致謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p>　　摘要：移動(dòng)通信是一種能夠提供快速、便捷、可靠的信息交換技術(shù)，已經(jīng)從原來(lái)單純的一門技術(shù)發(fā)展到一個(gè)熱門產(chǎn)業(yè)，成為現(xiàn)今通信領(lǐng)域內(nèi)最活

7、躍，發(fā)展也最為迅速的領(lǐng)域之一，也是２１世紀(jì)對(duì)人類生活和社會(huì)發(fā)展具有重大影響的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域之一。隨著社會(huì)和通信技術(shù)的發(fā)展，人們不再滿足傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)所提供的業(yè)務(wù)和質(zhì)量，希望能夠在任何地方、任何地點(diǎn)、以任何方式在任何個(gè)人之間進(jìn)行任何信息的通信，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　第三代移動(dòng)通信技術(shù)（簡(jiǎn)稱為３Ｇ）是將無(wú)線通信與國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合在一起的新一代移動(dòng)通信系統(tǒng)。它能夠處理圖像、音樂、視

8、頻形式，提供網(wǎng)頁(yè)瀏覽、電話會(huì)議、電子商務(wù)等信息服務(wù)。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少２Ｍｂｐｓ、３８４ｋｂｐｓ以及１４４ｋｂｐｓ的傳輸速度。</p><p>　　本文介紹在常用的CDMA技術(shù)的同時(shí)著重分析了CDMA通信系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制與解調(diào)常用的調(diào)制與解調(diào)過程，主要有BPSK、QPSK、OQPSK和MSK四種方式。隨后在PZ6001試驗(yàn)箱上面驗(yàn)證所介紹的調(diào)制方

9、法的正確性，并附上各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的波形。</p><p>　　關(guān)鍵字：移動(dòng)通信 信息交換 CDMA系統(tǒng) 調(diào)制與解調(diào)</p><p>　　1.CDMA技術(shù)的概述 </p><p>　　1.1 CDMA 定義</p><p>　　CDMA是碼分多址數(shù)字無(wú)線通信技術(shù)的英文縮寫（code division multiple access）,他是在

10、數(shù)字技術(shù)的分支——擴(kuò)頻技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種全新的無(wú)線通信技術(shù)。該技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，美國(guó)移動(dòng)通信公司首選CDMA。目前全球的CDMA用戶已超過1億多。國(guó)際電信聯(lián)盟（itu）已將CDMA定為未來(lái)移動(dòng)電話的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實(shí)現(xiàn)的多址方式。它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻率和時(shí)間上進(jìn)行分離，它可在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多個(gè)用戶的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信息在傳輸以前要進(jìn)行

11、特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會(huì)丟失原來(lái)的信息。有多少個(gè)互為正交的碼序列，就可以有多少個(gè)用戶同時(shí)在一個(gè)載波上通信。每個(gè)發(fā)射機(jī)都有自己唯一的代碼（偽隨機(jī)碼），同時(shí)接收機(jī)也知道要接收的代碼，用這個(gè)代碼作為信號(hào)的濾波器，接收機(jī)就能從所有其他信號(hào)的背景中恢復(fù)成原來(lái)的信息碼（這個(gè)過程稱為解擴(kuò)）。</p><p>　　1.2 CDMA原理</p><p>　　CDMA是碼分多址的英文縮寫(Code

12、Division Multiple Access)，它是在數(shù)字技術(shù)的分支--擴(kuò)頻通信技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線通信技術(shù)。CDMA技術(shù)的原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號(hào)帶寬信息數(shù)據(jù)，用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)碼進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號(hào)的帶寬被擴(kuò)展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的帶寬信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號(hào)即解擴(kuò)，以實(shí)現(xiàn)信息通信。</p>

13、<p>　　1.2.1 CDMA通信系統(tǒng)模型統(tǒng)</p><p>　　圖1-1CDMA通信系統(tǒng)模型圖</p><p>　　CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中，最重要的要素是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋、容量、質(zhì)量、頻譜利用率和傳輸效率等。從上圖可以看到，這些網(wǎng)絡(luò)要素有效的達(dá)成，涉及到從信源編碼到射頻收發(fā)等全程技術(shù)；各種技術(shù)的良好配合和運(yùn)用，都會(huì)對(duì)這些網(wǎng)絡(luò)要素產(chǎn)生重要作用。</p><p&

14、gt;　　1.2.2擴(kuò)頻通信技術(shù)</p><p>　　擴(kuò)頻通信技術(shù)（擴(kuò)展頻譜通信）它與光纖通信、衛(wèi)星通信，一同被譽(yù)為進(jìn)入信息時(shí)代的三大高技術(shù)通信傳輸方式。擴(kuò)頻技術(shù)是指系統(tǒng)將所需傳輸?shù)男盘?hào)用一個(gè)帶寬遠(yuǎn)大于信號(hào)帶寬的高速偽隨機(jī)編碼信號(hào)去調(diào)制它，使得信息數(shù)碼的帶寬大大擴(kuò)展；解擴(kuò)技術(shù)是接收端使用與發(fā)送端完全相同的偽隨機(jī)碼，與接收的寬帶信號(hào)作相關(guān)處理，把寬帶信號(hào)解擴(kuò)為原始數(shù)據(jù)信息。CDMA系統(tǒng)中一般采用直擴(kuò)方式，降低了空口

15、信噪比要求，提高了系統(tǒng)容量和頻率利用率真。</p><p>　　下圖表明了整個(gè)擴(kuò)頻與解擴(kuò)頻過程：</p><p>　　圖1-2擴(kuò)頻通信技術(shù)</p><p>　　1.信息數(shù)據(jù)經(jīng)過常規(guī)的數(shù)據(jù)調(diào)制，變成窄帶信號(hào)（假定帶寬為B1）。</p><p>　　2.窄帶信號(hào)經(jīng)擴(kuò)頻編碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)編碼（PN碼：Pseudo Noise Code）擴(kuò)頻調(diào)制

16、，形成功率譜密謀極低的寬帶擴(kuò)頻信號(hào)（假定帶寬為B2，B2遠(yuǎn)大于B1）。窄帶信號(hào)以PN碼所規(guī)定的規(guī)律分散到寬帶上后，被發(fā)射出去</p><p>　　3.在信號(hào)傳輸過程中會(huì)產(chǎn)生一些干擾噪聲（窄帶噪聲、寬帶噪聲）。</p><p>　　4. 在接收端，寬帶信號(hào)經(jīng)與發(fā)射時(shí)相同的偽隨機(jī)編碼擴(kuò)頻解調(diào)，恢復(fù)成常規(guī)的窄帶信號(hào)。即依照PN碼的規(guī)律從寬帶中提取與發(fā)射對(duì)應(yīng)的成份積分起來(lái)，形成普通的窄帶信號(hào)。再用

17、常規(guī)的通信處理方式將窄帶信號(hào)解調(diào)成信息數(shù)據(jù)。干擾噪聲則被解擴(kuò)成跟信號(hào)不相關(guān)的寬帶信號(hào)。</p><p>　　1.3 CDMA系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　CDMA系統(tǒng)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由移動(dòng)終端MT（Mobile Terminal）、基站收發(fā)信機(jī)BT（Base Transceiver）、基站控制器BSC（Base Station Control）和移動(dòng)交換中心MSC（Mobile Switchin

18、g Center）、分組控制功能PCF（Packet Control Function）模塊及分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)PDSN（Packet Data Sever Node）等部分組成。一個(gè)集中的BSC和若干個(gè)BTS組成基站子系統(tǒng)（BSS），簡(jiǎn)稱基站BS（Base Station）。BTS完成無(wú)線信號(hào)的接收和發(fā)送，BSC的功能是對(duì)BTS進(jìn)行控制，使基站和移動(dòng)臺(tái)能相互可靠的傳輸語(yǔ)音數(shù)據(jù)與信令，實(shí)現(xiàn)對(duì)空中信道的分配管理，完成呼叫控制、移動(dòng)性管理和功

19、率控制等功能。</p><p>　　1.4 CDMA特點(diǎn)</p><p>　　CDMA是擴(kuò)頻通信的一種，具有擴(kuò)頻通信的以下特點(diǎn)：</p><p>　　1）抗干擾能力強(qiáng)。這是擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是所有通信方式無(wú)法比擬的。 </p><p>　　2）寬帶傳輸，抗衰落能力強(qiáng)。 </p><p>　　3）由于采用寬帶傳輸，在信

20、道中傳輸?shù)挠杏眯盘?hào)的功率比干擾信號(hào)的功率低得多，因此信號(hào)好像隱蔽在噪聲中；即功率話密度比較低，有利于信號(hào)隱蔽。 </p><p>　　4）利用擴(kuò)頻碼的相關(guān)性來(lái)獲取用戶的信息，抗截獲的能力強(qiáng)。</p><p>　　5）多個(gè)用戶同時(shí)接收,同時(shí)發(fā)送.</p><p>　　另外在擴(kuò)頻CDMA通信系統(tǒng)中，由于采用了新的關(guān)鍵技術(shù)而具有一些新的特點(diǎn)： </p>&l

21、t;p>　?。?）采用了多種分集方式。除了傳統(tǒng)的空間分集外。由于是寬帶傳輸起到了頻率分集的作用，同時(shí)在基站和移動(dòng)臺(tái)采用了RAKE接收機(jī)技術(shù)，相當(dāng)于時(shí)間分集的作用。</p><p>　　（2）采用了話音激活技術(shù)和扇區(qū)化技術(shù)。因?yàn)镃DMA系統(tǒng)的容量直接與所受的干擾有關(guān)，采用話音激活和扇區(qū)化技術(shù)可以減少干擾，可以使整個(gè)系統(tǒng)的容量增大。 </p><p>　?。?）采用了移動(dòng)臺(tái)輔助的軟切換。

22、通過它可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換，保證了通話的連續(xù)性，減少了掉話的可能性。</p><p>　?。?）采用了功率控制技術(shù)，這樣降低了平準(zhǔn)發(fā)射功率。 </p><p>　?。?）具有軟容量特性?？梢栽谠拕?wù)量高峰期通過提高誤幀率來(lái)增加可以用的信道數(shù)。 </p><p>　　（6）兼容性好。由于CDMA的帶寬很大，功率分布在廣闊的頻譜上，功率話密度低，對(duì)窄帶模擬系統(tǒng)的干擾小，因此兩

23、者可以共存。即兼容性好。 </p><p>　?。?）CDMA的頻率利用率高，不需頻率規(guī)劃，這也是CDMA的特點(diǎn)之一。</p><p>　?。?）CDMA高效率的OCELP話音編碼在保證有較好話音質(zhì)量的前提下，大大提高了系統(tǒng)的容量。</p><p>　　2.BPSK調(diào)制和解調(diào)</p><p><b>　　2.1調(diào)制原理</b&

24、gt;</p><p>　　二進(jìn)制相移鍵控 BPSK（Binary Phase Shift Keying）方式一般是鍵控的載波相位按基帶脈沖序列的規(guī)律而改變的數(shù)字調(diào)制方式，也就是說，二進(jìn)制的數(shù)字基帶信號(hào) 0 與 1 分別用相干調(diào)制的載波的 0 與π相位的波形來(lái)表示。其表達(dá)式由公式（1-1）給出：</p><p><b>　?。?-1）</b></p>&

25、lt;p>　　其中{}為雙極性的二進(jìn)制數(shù)字序列，的取值為± 1，為二進(jìn)制的符號(hào)間隔，基帶的發(fā)送成形濾波器的沖激響應(yīng)，通常具有升余弦特性；是調(diào)制載波的頻率，是調(diào)制載波的初始相位。</p><p>　　用 BPSK 調(diào)制方式時(shí)，因?yàn)榘l(fā)送端以某一個(gè)相位作為基準(zhǔn)，所以在接收端也一定有這樣一個(gè)固定的基準(zhǔn)相位作為參考。假如參考相位發(fā)生變化了，那么接收端恢復(fù)的信息也會(huì)出錯(cuò)，也就是存在“倒π”現(xiàn)象。因此需要在接收

26、端使用載波同步，才能夠正確恢復(fù)出基帶的信號(hào)。</p><p>　　BPSK信號(hào)的調(diào)制原理框圖如圖2-1所示，典型波形如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-1BPSK調(diào)制原理圖</p><p>　　圖2-2 發(fā)送碼元為1 0 0 1 1的BPSK波形</p><p>　　BPSK信號(hào)頻譜效率的計(jì)算，所謂頻譜效率是指信號(hào)傳輸速率與所占帶寬之

27、比。在BPSK中，信號(hào)碼元為，故信號(hào)傳輸速率為，以頻譜的主瓣寬度為傳輸帶寬，忽略旁瓣的影響，則射頻帶寬為2/，頻譜效率為：</p><p>　?。亢眨?</p><p>　　即每赫茲帶寬傳輸0.5b/s。注意，這里是以射頻帶寬計(jì)算的，若以基帶帶寬來(lái)計(jì)算，那就是每赫茲1 b/s。</p><p>　　BPSK的調(diào)制器非常簡(jiǎn)單，只要把數(shù)字信號(hào)與載波相乘即可

28、。不過這里數(shù)字信號(hào)的“0”要用“-1”來(lái)表示（在數(shù)字通信中，符號(hào)“1”用“+1”來(lái)表示，“0”則用“-1”來(lái)表示）。由圖2-3可見，BPSK波形與信息代碼之間的關(guān)系是“異變同不變”，即：若本碼元與前一碼元相異，則本碼元內(nèi)BPSK信號(hào)的初相相對(duì)于前一碼元內(nèi)BPSK信號(hào)末相變化180°；否則不變。</p><p><b>　　2.2解調(diào)原理</b></p><p&g

29、t;　　因?yàn)锽PSK信號(hào)的幅度與基帶信號(hào)無(wú)關(guān)，故不能用包絡(luò)檢波法而只能用相干解調(diào)法解調(diào)BPSK信號(hào)，在相干解調(diào)過程中需要用到與接收的BPSK信號(hào)同頻同相的相干載波,相干接收機(jī)模型如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-3 BPSK相干接收機(jī)模型</p><p>　　具體的BPSK信號(hào)解調(diào)原理框圖如圖2-4所示：</p><p>　　圖2-4 BPSK解調(diào)原理框圖

30、</p><p>　　如圖2-5給出了一種BPSK信號(hào)相干解調(diào)原理框圖，圖中經(jīng)過帶通濾波的信號(hào)在相乘器與本地載波相乘，在相干解調(diào)中，如何得到與接收的BPSK信號(hào)同頻同相的相干載波是關(guān)鍵，然后用低通濾波器去除高頻分量，再進(jìn)行積分采樣判決，判決器是按極性進(jìn)行判決，得到最終的二進(jìn)制信息。假設(shè)相干載波的基準(zhǔn)相位于BPSK信號(hào)的調(diào)制載波的基準(zhǔn)相位一致。但是，由于在BPSK信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在º的相位迷糊（ph

31、ase ambiguity），即恢復(fù)的本地載波與所需的相干載波可能同相，也可能反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即‘1’變?yōu)椤?’，‘0’變?yōu)椤?’，判決器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱為BPSK方式的‘倒’現(xiàn)象。</p><p>　　載波同步器從BPSK信號(hào)中提取的相干載波可能與接收信號(hào)的載波同相，也可能反相，稱此為相干載波的相位模糊現(xiàn)象。如果收到的信號(hào)與載波

32、信號(hào)同相，則相乘為正值，積分采樣后必為一大于0的值，即可判決為“1”。如果收到的信號(hào)與參考信號(hào)相反，則相乘之后必為負(fù)值，積分采樣后判決為“0”，因此解調(diào)完成。具體波形如圖2-5所示：</p><p>　　圖2-5 BPSK解調(diào)信號(hào)示意圖</p><p><b>　　2.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　1. 打開移動(dòng)pz6001實(shí)驗(yàn)箱電

33、源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化完成。按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”，選擇“5. 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”， 再按下數(shù)字鍵“1”選擇“1. BPSK調(diào)制”。</p><p>　　2. 在測(cè)試點(diǎn)TP202測(cè)試的是發(fā)送方基帶數(shù)據(jù)。</p><p>　　3. 在測(cè)試點(diǎn)TP308測(cè)試的是BPSK調(diào)制后的波形。</p><p>　　4. 在測(cè)試點(diǎn)TP204測(cè)試解調(diào)后的數(shù)據(jù)波形。</p&g

34、t;<p><b>　　2.4數(shù)據(jù)記錄</b></p><p>　　圖2-6 TP202基帶信號(hào)波形</p><p>　　圖2-7 TP308調(diào)制信號(hào)與基帶信號(hào)對(duì)比</p><p>　　圖2-8 TP202基帶信號(hào)與TP204解調(diào)后的信號(hào)</p><p>　　3. QPSK調(diào)制和解調(diào)</p>

35、<p><b>　　3.1調(diào)制原理</b></p><p>　　QPSK即四進(jìn)制移向鍵控（Quaternary Phase Shift Keying），它利用載波的四種不同相位來(lái)表示數(shù)字信息，由于每一種載波相位代表兩個(gè)比特信息，因此每個(gè)四進(jìn)制碼元可以用兩個(gè)二進(jìn)制碼元的組合來(lái)表示。兩個(gè)二進(jìn)制碼元中的前一個(gè)碼元用a表示，后一個(gè)碼元用b表示。 </p><p>

36、　　QPSK信號(hào)可以看作兩個(gè)載波正交2PSK信號(hào)的合成，下圖表示QPSK正交調(diào)制器。</p><p>　　圖3-1 QPSK正交調(diào)制器</p><p><b>　　3.2解調(diào)原理</b></p><p>　　由QPSK信號(hào)的調(diào)制可知，對(duì)它的解調(diào)可以采用與2PSK信號(hào)類似的解調(diào)方法進(jìn)行解調(diào)。解調(diào)原理圖如下所示，同相支路和正交支路分別采用相干解調(diào)方

37、式解調(diào)，得到和，經(jīng)過抽樣判決和并/串交換器，將上下支路得到的并行數(shù)據(jù)恢復(fù)成串行數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖3-2QPSK解調(diào)原理</p><p><b>　　3.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　1、打開移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱電源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化完成。先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”，選擇“5. 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”， 再按下數(shù)字鍵“2”選擇“QP

38、SK調(diào)制”。</p><p>　　2、在測(cè)試點(diǎn)TP201測(cè)試基帶數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)。</p><p>　　3、在測(cè)試點(diǎn)TP202測(cè)試發(fā)送的基帶數(shù)據(jù)。</p><p>　　4、在測(cè)試點(diǎn)TP308測(cè)試I路和Q路調(diào)制復(fù)合后的波形。</p><p>　　5、在測(cè)試點(diǎn)TP203測(cè)試接收的解調(diào)后數(shù)據(jù)波形。</p><p><b&g

39、t;　　3.4波形記錄</b></p><p>　　圖3-3TP201基帶數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)</p><p>　　圖3-4 TP202發(fā)送的基帶數(shù)據(jù)波形</p><p>　　圖3-5 TP308 I路和Q路調(diào)制復(fù)合后的波形</p><p>　　圖3-6 TP203接收的解調(diào)后的數(shù)據(jù)波形與基帶信號(hào)對(duì)比</p><p&g

40、t;　　4.OQPSK調(diào)制和解調(diào)</p><p><b>　　4.1調(diào)制原理</b></p><p>　　OQPSK的調(diào)制方法與QPSK類似，僅在一條正交支路上引入了一個(gè)比特的延時(shí)，以使得兩支路的數(shù)據(jù)不會(huì)同時(shí)發(fā)生變化，降低最大相位跳變。其中電平映射關(guān)系為:1→1,0→-1.</p><p>　　圖4-1 OQPSK調(diào)制原理框圖</p>

41、;<p>　　經(jīng)OQPSK調(diào)制后，調(diào)制點(diǎn)的星相圖以及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖4所示：</p><p>　　圖4-2 OQPSK調(diào)制點(diǎn)的星相圖以及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖</p><p><b>　　4.2解調(diào)原理</b></p><p>　　OQPSK信號(hào)可采用正交相干解調(diào)方式解調(diào)，其解調(diào)原理如圖5所示。由圖5可以看出，OQPSK與QPSK信號(hào)的解調(diào)原理

42、基本相同，其差別僅在于對(duì)Q支路信號(hào)抽樣判決后要延遲Tb／2，這是因?yàn)樵谡{(diào)制時(shí)，Q支路信號(hào)在時(shí)間上偏移了Tb／2，所以抽樣判決時(shí)刻也相應(yīng)偏移了Tb／2，以保證對(duì)兩支路的交錯(cuò)抽樣。</p><p>　　圖4-3 OQPSK解調(diào)原理框圖</p><p><b>　　4.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　1. 打開移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱電源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化

43、， 先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”選擇“五. 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”，再按數(shù)字鍵“3”選擇“3. OQPSK調(diào)制”。</p><p>　　3. 在測(cè)試點(diǎn)TP206測(cè)試輸入的基帶數(shù)據(jù)波形。</p><p>　　4. 在測(cè)試點(diǎn)TP201測(cè)試發(fā)送的I路數(shù)據(jù)。</p><p>　　5. 在測(cè)試點(diǎn)TP202測(cè)試發(fā)送的Q路數(shù)據(jù)。</p><p>　　6.

44、在測(cè)試點(diǎn)TP308測(cè)試I路和Q路調(diào)制復(fù)合后的波形。</p><p>　　7. 在測(cè)試點(diǎn)TP203測(cè)試接收的I路解調(diào)數(shù)據(jù)波形。</p><p>　　8. 在測(cè)試點(diǎn)TP204測(cè)試接收的Q路解調(diào)數(shù)據(jù)波形。</p><p><b>　　4.4波形記錄</b></p><p>　　圖4-4 TP206輸入的基帶數(shù)據(jù)波形</p

45、><p>　　圖4-5 TP201發(fā)送的I路數(shù)據(jù)</p><p>　　圖4-6 TP202發(fā)送的Q路數(shù)據(jù)</p><p>　　圖4-7 TP308 I路和Q路調(diào)制復(fù)合后的波形</p><p>　　圖4-8 TP203接收的I路解調(diào)數(shù)據(jù)波形</p><p>　　圖4-9 TP204接收的Q路解調(diào)數(shù)據(jù)波形</p>

46、<p>　　5．MSK調(diào)制和解調(diào)過程</p><p><b>　　5.1調(diào)制原理</b></p><p>　　MSK（最小頻移鍵控）是移頻鍵控FSK的一種改進(jìn)形式。在FSK方式中，每一碼元的頻率不變或者跳變一個(gè)固定值，而兩個(gè)相鄰的頻率跳變碼元信號(hào)，其相位通常是不連續(xù)的。所謂MSK方式，就是FSK信號(hào)的相位始終保持連續(xù)變化的一種特殊方式。可以看成是調(diào)制指數(shù)為

47、0.5的一種連續(xù)相位的FSK信號(hào)。其主要特點(diǎn)是包絡(luò)恒定，帶外輻射小，實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：</p><p>　　式中，Tb為碼元的寬度，an為＋1，－1。是第n個(gè)碼元的初始相位，并且</p><p>　　當(dāng)輸入＋1時(shí)，發(fā)送的角頻率為：。當(dāng)輸入-1時(shí)，發(fā)送的角頻率為：。在一個(gè)碼元內(nèi)相位增加/2或者減小/2，所以相位的變換是連續(xù)的。</p><p>　　下面給出一

48、種MSK調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生的方法。 </p><p>　　圖5-1 MSK的調(diào)制框圖</p><p>　　實(shí)現(xiàn)MSK調(diào)制的過程為：先將輸入的基帶信號(hào)將其分成I、Q兩路，并互相交錯(cuò)一個(gè)碼元寬度，再用加權(quán)函數(shù)和分別對(duì)I、Q兩路數(shù)據(jù)加權(quán)，最后將兩路數(shù)據(jù)分別用正交載波調(diào)制。</p><p><b>　　5.2解調(diào)原理</b></p><p

49、>　　MSK使用相干載波最佳接收機(jī)解調(diào)，如圖2所示。</p><p>　　圖5-2 MSK的相干解調(diào)框圖</p><p>　　在MSK實(shí)驗(yàn)中，我們采用了DSP軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)MSK調(diào)制和解調(diào)。本實(shí)驗(yàn)中由DSP產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)源，并進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換，分為I路和Q路，同時(shí)產(chǎn)生同頻的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)，分別和I、Q路相乘，再將I、Q路合路，進(jìn)行MSK調(diào)制，通過DSP的MCBSP2口串行發(fā)送，再通過D/A

50、轉(zhuǎn)換和上變頻進(jìn)行傳輸。接收方通過下變頻和A/D變化，將數(shù)據(jù)通過DSP的MCBSP2串行交給DSP，DSP做相干解調(diào)，恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)信息。</p><p><b>　　5.3實(shí)驗(yàn)步驟</b></p><p>　　1. 打開移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱電源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化。初始化結(jié)束后顯示“初始化完成，請(qǐng)使用”，此時(shí)可以進(jìn)行下面操作。</p><p>　　2. 先

51、按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”選擇“五. 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”，再按數(shù)字鍵“4”選擇“4. MSK調(diào)制”。</p><p>　　3. 在測(cè)試點(diǎn)TP206測(cè)試輸入的基帶數(shù)據(jù)波形。</p><p>　　4. 在測(cè)試點(diǎn)TP201測(cè)試發(fā)送的I路數(shù)據(jù)。</p><p>　　5. 在測(cè)試點(diǎn)TP202測(cè)試發(fā)送的Q路數(shù)據(jù)。</p><p>　　6. 在測(cè)試點(diǎn)T

52、P308測(cè)試I路和Q路調(diào)制復(fù)合后的波形。</p><p>　　7. 在測(cè)試點(diǎn)TP203測(cè)試接收的I路解調(diào)數(shù)據(jù)波形。</p><p>　?。? 在測(cè)試點(diǎn)TP204測(cè)試接收的Q路解調(diào)數(shù)據(jù)波形。</p><p><b>　　5.4波形記錄</b></p><p>　　圖5-3 TP206輸入的基帶數(shù)據(jù)波形</p>

53、<p>　　圖5-4 TP201發(fā)送的I路數(shù)據(jù)</p><p>　　圖5-5 TP202發(fā)送的Q路數(shù)據(jù)</p><p>　　圖5-6 TP308 I路和Q路調(diào)制復(fù)合后的波形</p><p>　　圖5-7 TP203接收的I路解調(diào)數(shù)據(jù)波形</p><p>　　圖5-8 TP204接收的Q路解調(diào)數(shù)據(jù)波形</p><

54、p><b>　　6．小結(jié)</b></p><p>　　為期兩周的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束了，在這兩周內(nèi)我們主要完成了以下任務(wù)：第一周先熟悉各種調(diào)制方法與解調(diào)方法。第二周開始進(jìn)行測(cè)試四種調(diào)制方式：BPSK、QPSK、OQPSK和MSK中探測(cè)點(diǎn)的所有波形然后整理報(bào)告。</p><p>　　通過自己查找資料、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)不僅僅讓我們把課本上的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際，同時(shí)也讓我們學(xué)習(xí)到

55、了許多課本上沒有的知識(shí)。通過實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)的比較了BPSK、QPSK、OQPSK、MSK四種調(diào)制技術(shù)的不同點(diǎn)，知道了它們的原理，以及它們之間的聯(lián)系。</p><p>　　二相相移鍵控（BPSK）是用二進(jìn)制基帶信號(hào)（0、1）對(duì)載波進(jìn)行二相調(diào)制。BPSK是最簡(jiǎn)單的PSK形式，相移大小為 180°，又可稱為2-PSK。在群點(diǎn)聚集的地方，其實(shí)都不是非常有關(guān)系，在該圖像中，群點(diǎn)分布在水平軸上的0°和180&

56、#176;上。由于BPSK使用嚴(yán)重的失真致使解調(diào)器作出錯(cuò)誤的判斷，所以該調(diào)制方式是所有PSK中最強(qiáng)的。在QPSK中，當(dāng)碼組0011或0110時(shí)，產(chǎn)生180°的載波相位跳變。這種相位跳變引起包絡(luò)起伏，當(dāng)通過非線性部件后，使已經(jīng)濾除的帶外分量又被恢復(fù)出來(lái)，導(dǎo)致頻譜擴(kuò)展，增加對(duì)相鄰波道的干擾。為了消除180°的相位跳變，在QPSK基礎(chǔ)上提出了OQPSK。OQPSK是在QPSK基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種恒包絡(luò)數(shù)字調(diào)制技術(shù)。OQPS

57、K也稱為偏移四相相移鍵控（offset-QPSK），是QPSK的改進(jìn)型。它與QPSK有同樣的相位關(guān)系，也是把輸入碼流分成兩路，然后進(jìn)行正交調(diào)制。不同點(diǎn)在于它將同相和正交兩支路的碼流在時(shí)間上錯(cuò)開了半個(gè)碼元周期。由于兩支路碼元半周期的偏移，每次只有一路可能發(fā)生極性翻轉(zhuǎn)，不會(huì)發(fā)生兩支路碼元極性同時(shí)翻轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。因此，OQPSK信號(hào)相位只能跳變0°、±90°，不會(huì)出現(xiàn)</p><p><

58、b>　　7．致謝</b></p><p>　　此次實(shí)驗(yàn)一共三人進(jìn)行，開始之前進(jìn)行詳細(xì)的分工，第一周主要是了解原理及調(diào)制解調(diào)方法，第二周是進(jìn)行pz6001實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證第一周所得到的結(jié)論。最后進(jìn)行總結(jié)分析。在這樣的過程中我門學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)配合的重要性。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 譚家杰.通信

59、原理教學(xué)改革初探[J].當(dāng)代教育論壇(教學(xué)版)，2010年02期.</p><p>　　[2] 通信原理.（國(guó)防工業(yè)出版社）樊昌信 曹麗娜 編著，2009年.</p><p>　　[3] 吳鎮(zhèn)揚(yáng).數(shù)字信號(hào)處理[M].第二版.北京.高等教育出版社,2010年.</p><p>　　[4] 南利平.通信原理簡(jiǎn)明教程[M].第二版.北京清華大學(xué)出版社，2007年.<