《现代通信新技术》实验指导书(4)

可见，在QPSK中存在过零点的180°跃变。

对于OQPSK数据码元对的相位变化由图3-5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)??23?(?)4(-1,-1)??23?()4(-1,1)??2(?4)0°(?4)0°(?4)(1,-1)(1,1)(1,-1)??2(??4)??23?(?)4?2??23?()4??2(?4)??2(??4)可见，在QPSK中，仅存在小于?＝90°的相位跃变，而不存在过零点跃变。所以OQPSK

信号的带限不会导致信号包络经过零点。OQPSK包络的变化小多了，因此对OQPSK的硬限幅或非线性放大不会再生出严重的频带扩展，OQPSK即使再非线性放大后仍能保持其带限的性质。

OQPSK的调制和相干解调框图如图3-6、3-7所示。

电平产生二进制信息I(t)串并变换延时Ts/2电平产生Q(t)Atcos?载波发生器移相90oOQPSK信号Atsin? 图3-6 OQPSK调制器框图

积分载波发生器移相90o积分判决判决延时Ts/2二进制信息OQPSK信号位定时恢复并串变换图3-7 OQPSK相干解调器框图

五、测试点说明

1、 输入点说明

128K方波：0相方波输入 128K正交方波：π/2相方波输入 NRZIN：16KNRZ码输入 CLK：16K时钟输入 512K：512K时钟输入端口

解调载波：QPSK解调I路相干载波输入 正交解调载波：QPSK解调Q路相干载波输入 QPSKIN：QPSK调制信号输入 2、 输出点说明

I-IN：I路NRZ码输出观测点 Q-IN：Q路NRZ码输出观测点 I：I路QPSK调制信号观测点 Q：Q路QPSK调制信号观测点

QPSKOUT：QPSK调制信号输出点（调节W2改变QPSK调制信号幅度） 模拟-I：I路解调输出波形 模拟-Q：Q路解调输出波形 IOUT：I路定时判决输出波形 QOUT：Q路定时判决输出波形

NRZOUT：QPSK解调出来的基带信号波形

六、实验步骤

（一）观测QPSK调制解调信号波形

1) 将信号源模块和模块5固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好。 2) 将信号源上S4拨为“1011”，使“PN”“CLK1”输出码速率为16K，将S5拨为“0110”，

使“CLK2”输出码速率为512K。 3) 关闭系统电源，按如下方式连线 源端口 信号源：PN（16K） 目标端口 模块5：NRZIN 连线说明 S4拨为“1011”，PN是16K伪随机码

信号源：CLK1（16K） 模块5：CLK 信号源：CLK2（512K） 模块5：512K 模块5：调制载波 模块5：解调载波 提供16K时钟输入 S5拨为“0110” 提供解调载波输入 模块5：正交调制载波 模块5：正交解调载波 提供正交解调载波输入 模块5：QPSKOUT 模块5：QPSKIN QPSK解调信号输入 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源

4) 将模块5上开关J1调到“QPSK”档。

5) 以I-IN信号为内触发源，用双踪示波器观察I路基带信号和I路调制输出“I”的输

出波形。

6) 以Q-IN信号为内触发源，用双踪示波器观察Q路基带信号和Q路调制输出“Q”

的输出波形。调节电位器W2，使I路、Q路调制信号幅度一致。

7) 以NRZIN信号为内触发源，用双踪示波器观察基带信号和“QPSKOUT”输出波形。

（W4、W5分别调节解调载波的相位，调节它们可在“QPSKOUT”处可观察到解调载波和信号不正交时波形变化的情况）

8) 用示波器观察“IOUT”、“QOUT”处波形，与原始信号“I-IN”和“Q-IN”进行比较。 9) 用示波器观察“NRZOUT”处波形，与NRZIN进行比较。 （二）观测OQPSK调制解调信号波形

不改变QPSK调制解调的实验连线，将开关J1调到“OQPSK”档，重复步骤（一）中的4）～8），观察OQPSK调制解调各测试点的波形。

实验结束关闭电源，拆除实验连线，整理实验数据及波形完成实验报告。

七、实验思考题

1、 分析QPSK的调制与解调原理。

2、 QPSK及OQPSK基带信号有什么区别？这些区别产生了什么结果？ 3、 分析多进制数字相位调制系统的抗噪声性能。

八、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。 3、对实验思考题加以分析，尝试画出本实验的电路原理图。 4、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。

实验四、块交织及解交织实验

一、实验目的

通过本实验掌握块交织的特性、产生原理及方法，掌握块交织对译码性能的影响。

二、实验内容

1、观察经交织后的卷积编码信号。

2、观察随机差错经解交织后的差错分布，观察突发差错经解交织后的差错分布。 3、观察交织对卷积编码突发差错信号纠错的性能改善。

三、基本原理

当移动通信信道出现深衰落时，数字信号的传输可能出现成串的突发差错。一般的差错编码（如卷积码）只能纠正有限个错误，对于大量的突发误码无能为力。通信系统采用交织编码和卷积码结合的方式来纠正突发差错。交织的目的是把一个较长的突发差错离散成随机差错，使得纠错编码技术更容易纠正。

常用的交织技术主要有两类：块交织和卷积交织。块交织通常在数据分块分帧的情况下使用，卷积交织对连续的数据流来说比较使用。在码分多址系统中，基于数据分帧的情况采用了块交织的形式，所以这里我们仅介绍块交织的有关内容。

描述交织器性能的几个参数如下：

① 突发长度：突发错误的长度，用B表示。

② 最小间隔：突发连续错误分布的最小距离，用S表示。 ③ 交织时延：由于交织和解交织引起的编码时延，用D表示。 ④ 存储要求：交织或解交织过程需要的存储单元的大小，用M表示

交织器的性能通常用S/D以及S/M来描述，最小间隔S越大越好，交织时延D和存储要求M越小越好

交织器的实现框图如图4-1所示

图4-1 分组（块）交织器实现框图

由图4-1可见，交织、解交织由如下几步构成：

⑴若发送数据（块）U经信道编码后为：X1??x1 x2 x3 ? x25?；

⑵发送端交织存储器为一个行列交织矩阵存储器A1，它按列写入，按行读出，即

写 入 顺 序

A??x1?x?2?x3??x4??x5x6x7x8x9x10x11x12x13x14x15x16x17x18x19x20x21?x22??x23? ?x24?x25??(4-1)

读出顺序

⑶交织器输出后并送入突发信道的信号为

X2??x1x6x11x16x21,x2?x22,?,x5?x25?

(4-2)

⑷假设在突发信道中受到两个突发干扰：第一个突发干扰影响5位，即产生于x1至x21；第二个突发干扰影响4位，即产生于x13至x4。则突发信道的输出端信号X3可以表示为

?1x?6x?11x?16x?21,x2x7?x22,x3x8x?13x?18x?23,x?4x9?x25? X3??x(4-3)

⑸在接收端，将受突发干扰的信号送入解交织器，解交织器也是一个行列交织矩阵的存储器A2，它是按行写入，按列读出（正好与交织矩阵规律相反），即

?1?x?x?2A2??x3??4?x??x5?6xx7x8x9x10?11xx12?13xx14x15?16xx17?18xx19x20?21?xx22???23? x?x24?x25?? (4-4)

⑹经解交织存储器解交织以后的输出信号X4，则X4为

?1x2x3x?4x5x?6x7x8x9x10x?11x12x?13x14x15x?16x17x?18x19x20x?21x22x?23x24x25? X4??x(4-5)