《现代通信新技术》实验指导书(3)

七、实验报告要求

1、 分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。

2、 根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测量点的波形图，并分析实验现象。 写出完成本次实验后的心得体会以及对本次实验的改进建议。

实验三、QPSK调制与解调

一、实验目的

1、 了解用CPLD进行电路设计的基本方法。 2、 掌握QPSK调制与解调的原理。 3、 了解OQPSK调制与解调的原理。

二、实验内容

1、 观察QPSK调制的各种波形。 2、 观察QPSK解调的各种波形。

三、实验器材

1、 信号源模块 一块 2、 ⑤号模块 一块 3、 20M双踪示波器 4、 连接线

一台 若干

四、实验原理

（一）QPSK调制解调原理 1、QPSK调制

QPSK信号的产生方法可分为调相法和相位选择法。

用调相法产生QPSK信号的组成方框图如图3-1（a）所示。图中，串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双极性序列。设两个序列中的二进制数字分别为a和b，每一对ab称为一个双比特码元。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图3-1（b）中虚线矢量。将两路输出叠加，即得如图3-1（b）中实线所示的四相移相信号，其相位编码逻辑关系如表3-1所示。

a载波振荡串/并变换平衡调制器cos?ct输入??2移相sin?ct相加输出b平衡调制器（a）

b(1)(0,1)(1,1)a(0)a(1)(0,0)b(0)（b） 图3-1 QPSK调制

(1,0)

表3-1 QPSK信号相位编码逻辑关系

A B a路平衡调制器输出 b路平衡调制器输出 合成相位 1 1 0° 90° 45° 0 1 180° 90° 135° 0 0 180° 270° 225° 1 0 0° 270° 315° 在本实验系统中EPM3032ATC44-10型号的CPLD用于将信号源产生的伪随机码进行串/并变换。串/并变换器将输入的二进制序列分为两个并行的双极性序列110010001111010和111101011001000。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，然后将两路输出叠加，即得到QPSK调制信号。

2、QPSK解调

相乘器cos?ct低通滤波器抽样判决接收信号相干载波定时a并/串变换数据输出?2移相sin?ct定时低通滤波器抽样判决b相乘器 图3-2 QPSK相干解调器

由于四相绝对移相信号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，其组成方框图如图3-2所示。图中的并/串变换器的作用与调制器中的串/并变换器相反，它是用来将上、下支路所得到的并行数据恢复成串行数据的。

在本实验系统中的相干载波直接从调制端引入，因此解调器中的载波与调制部分的载波同频同相。在实际系统中，相干载波是通过载波同步获取的，相干载波的频率和相位只有和调制端相同时，才能完成相干解调。本实验系统采用MC1496作为载波调制的模拟相乘器，相乘器输出包括高频和低频信号，经过低通滤波器滤除高频成份，得到低频调制信号。定时抽样判决实现帧同步和位同步并将方波信号变成数字基带信号。I、Q两路基带信号在EPM3032ATC44-10中实现并/串转换。 （二）OQPSK调制解调原理

OQPSK又叫偏移四相相移键控，它是基于QPSK的改进型，为了克服QPSK中过零点的相位跃变特性，以及由此带来的幅度起伏不恒定和频带的展宽（通过带限系统后）等一系列问题。若将QPSK中并行的I，Q两路码元错开时间（如半个码元），称这类QPSK为偏移QPSK或OQPSK。通过I，Q路码元错开半个码元调制之后的波形，其载波相位跃变由180°降至90°，避免了过零点，从而大大降低了峰平比和频带的展宽。

下面通过一个具体的例子说明某个带宽波形序列的I路，Q路波形，以及经载波调制以后相位变化情况。

若给定基带信号序列为

1 －1 －1 1 1 1 1 －1 －1 1 1 －1

对应的QPSK与OQPSK发送波形如图3-3所示。

基带波形I信道QPSK,OQPSKQ信道QPSKQ信道OQPSK1-1-11111-1-111-11-1-1-1111111-1-1-1111-1-1

图3-3 QPSK,OQPSK发送信号波形

图3-3中，I信道为U（t）的奇数数据单元，Q信道为U（t）的偶数数据单元，而OQPSK的Q信道与其I信道错开（延时）半个码元。

QPSK，OQPSK载波相位变化公式为

??ij???arctan??所示

??Qj(t)????3?3?????,?,?,???

44??Ii(t)???44QPSK数据码元对应的相位变化如图3-4所示，OQPSK数据码元对应相位变化如图3-5

Q信道(-1,1)(1,1)+1(-1,1)Q信道(1,1)+1-10+1-10+1I信道I信道(-1,-1)-1(1,-1)(-1,-1)-1(1,-1)

图3-4 QPSK相位变化图 图3-5 OQPSK相位变化图 对于QPSK数据码元对 的相位变换由图3-4求得为：

码元对(1,-1)(-1,1)(1,1)(1,-1)(-1,1)(1,-1)相位及相位变化：(??4)?3?()4??2(?4)??2(??4)?(3?4)?(??4

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