通信原理实验 BPSK传输系统 实验报告
通信原理实验一 BPSK传输实验
一、实验目的1、掌握BPSK调制和解调的基本原理2、掌握BPSK数据传输过程，熟悉典型电路3、了解数字基带波形时域形成的原理和方法，掌握滚降系数的概念4、掌握BPSK眼图观察的正确方法，能通过观察接收眼图判断信号的传输质量5、熟悉BPSK调制载波包络的变化6、掌握BPSK载波恢复特点与位定时恢复的基本方法7、了解BPSK/DBPSK在噪声下的基本性能二、实验仪器1、ZH7001通信原理综合实验系统一台2、20MHz双踪示波器一台3、ZH9001型误码测试仪（或GZ9001型）一台4、频谱分析仪一台三、实验原理（一）BPSK调制理论上二进制相移键控（BPSK）是指：载波幅度恒定，而其载波相位随着输入信号m（1、0码）而改变，通常这两个相位相差180°。
如果每比特能量为Eb，则传输的BPSK信号为：采用二进制码流直接载波信号进行调相，信号占居带宽大。
上面这种调制方式在实际运用中会产生以下三方面的问题：1、浪费宝贵的频带资源；2、会产生邻道干扰，对系统的通信性能产生影响，在移动无线系统中, 要求在相邻信道内的带外辐射一般应比带内的信号功率谱要低40dB到80dB；3、如果该信号经过带宽受限信道会产生码间串扰（ISI），影响本身通信信道的性能。
在实际通信系统中，通常采用Nyquist波形成形技术，它具有以下三方面的优点：1、发送频谱在发端将受到限制，提高信道频带利用率，减少邻道干扰；2、在接收端采用相同的滤波技术，对BPSK信号进行最佳接收；3、获得无码间串扰的信号传输；在“通信原理综合实验系统”中，BPSK的调制工作过程如下：首先输入数据进行Nyquist滤波，滤波后的结果分别送入I、Q两路支路。
因为I、Q两路信号一样，载波本振频率是一样的，相位相差90度, 所以经调制合路之后仍为BPSK 方式。
采用直接数据（非归零码）调制与成形信号调制的信号如图4.2.3所示：图4.2.3 直接数据调制与成形信号调制的波形在接收端采用相干解调时，恢复出来的载波与发送载波在频率上是一样的，但相位存在两种关系：0,180。
bpsk 实验报告
bpsk 实验报告BPSK实验报告引言BPSK（Binary Phase Shift Keying）是一种常用的数字调制方式，它将二进制数据转换成相位的变化来进行传输。
在本次实验中，我们将研究BPSK调制的原理、性能以及在通信系统中的应用。
一、BPSK调制原理BPSK调制是一种相位调制方式，它将二进制数据转换成两个相位状态：0对应0°相位，1对应180°相位。
这种相位变化可以通过正弦波进行表示。
在发送端，二进制数据经过调制器转换成相应的相位信号，然后通过信道传输到接收端。
在接收端，接收到的信号经过解调器解调，得到原始的二进制数据。
二、实验步骤1. 准备工作：搭建BPSK调制与解调实验电路。
将信号源与调制器连接，调制器与解调器连接，解调器与示波器连接。
2. 生成二进制数据：通过信号源生成一串二进制数据，作为待调制的信号。
3. BPSK调制：将二进制数据输入到调制器中，调制器将其转换成相应的相位信号。
通过示波器观察调制后的信号波形。
4. 信号传输：将调制后的信号通过信道传输到接收端。
5. BPSK解调：接收端的解调器将接收到的信号解调，得到原始的二进制数据。
通过示波器观察解调后的信号波形。
6. 性能评估：比较解调后的二进制数据与原始数据，计算误码率（Bit Error Rate, BER），并分析BER与信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）之间的关系。
三、实验结果与分析通过实验，我们观察到了BPSK调制与解调的波形，得到了解调后的二进制数据。
根据实验结果，我们计算出了不同SNR下的误码率。
通过绘制误码率-SNR曲线，我们可以看到误码率随着SNR的增加而逐渐减小。
这是因为较高的信噪比可以提高信号的质量，减少误码率。
在实际通信系统中，BPSK调制广泛应用于低速率的数字通信系统，特别是在低信噪比环境下。
由于BPSK调制只有两个相位状态，相对于其他调制方式，它的复杂度较低，抗干扰性能较好。
通信报告BPSK传输系统实验
图 2 时域受限与频带受限传输特性 如果对基带传输不进行严格的设计，则会产生码间串扰，其产生过程如图 3 所示：
图 3 基带传输系统码间串扰产生示意图 在寻找对信号基带传输的设计过程中，人们总结了一系列的方法。其中 Nyquist 设计准 则为基带传输系统信号设计提供了一个方法。利用该准则一方面可以对信号的频谱进行限 制，另一方面又不会产生码间串扰。 升余弦信号设计是成功利用 Nyquist 准则设计的一个例子，其频谱特性如图 4。 升余弦滤波器的传递函数为：
输入码流 时钟 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
串 / 并 变 换
EPROM
样点锁存
4 倍时钟
计 Ａ０ 数 Ａ１ 器
图 5 BPSK 基带成形原理示意图 成形之后的基带信号经 D/A 变换之后，直接对载波进行调制。 对眼图性能判断主要依据图 6 中所示的主要测量指标。 在实验过程中请注意对不同的基 带传输性能进行测试。
图 6 眼图主的性能指标示意图
在通信原理实验箱中，基带传输的框图如图 7 所示。
TPM02 TPM03 矩形成型脉冲 数 据 选 择 差 分 编 码 数 据 选 择
同步数据 CVSD 测试数据
α=0.3的升余弦成形 α=0.4的升余弦成形 α=0.4的根升余弦成形
D/A
测试数据产生
数据选择 速率选择 KG02 KG03
基带选择 KG04
图 7 基带传输的框图
KG04 成形滤波选择
□ □
KG04 状态
□ □ □ □
升余弦滤波 α＝0.3
□ □ □ □
升余弦滤波 α＝0.4
□ □ □ □
开根号升余弦 α＝0.4
□ □ 滤波器性能
南邮通信原理 实验二 BPSK_BDPSK 传输系统综合实验 (2)
实验一AMI/HDB3码型变换一、实验原理AMI码的全称是传号交替反转码。
这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0，而把代码中的1交替地变换为传输码的+1、–1、+1、–1…由于AMI码的传号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。
由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。
AMI码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。
但是，AMI码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0串，因而会造成提取钟时的困难。
为了保持AMI码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI码，HDB3码就是其中有代表性的一种。
HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。
它的编码原理是这样的：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（＋1或–1）同极性的符号。
显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。
这个符号就称为破坏符号，用V符号表示（即+1记为+V, –１记为–V）。
为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。
这一点，当相邻符号之间有奇数个非０符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0变换成+B或–B符号的极性与前一非0符号的相反，并让后面的非0符号从V符号开始再交替变化。
虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。
从上述原理看出，每一个破坏符号V总是与前一非0符号同极性（包括B在内）。
这就是说，从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连0符号，从而恢复4个连0码，再将所有–1变成+1后便得到原消息代码。
通信原理实验报告四DPSK和QPSK
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QPSK调制解调系统调制信号的波形：
结果分析，QPSK调制的过程中， 信号电平的大小有 2 /2. 从图像中可以看到， QPSK 调制信号幅度的浮动范围稍大于 BPSK，且均值与 BPSK是一样的，浮动中心都在 0 附近。
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QPSK调制解调系统中误差概率和信噪比（ dB)的函数关系曲线图：
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结果分析： BPSK由, 于相位分别为 0 和 pi ，所以调制信号电平有 1 和-1 两种，平均 值为 0，调制信号波形图像显示信号的幅度大概在 0 附近浮动，与理论预期是相符 的。 BPSK调制解调系统 误差概率和信噪比（ dB)的函数关系曲线图：
结果分析： 可以看到， 图中显示的误码率在信噪比为 -10dB 到 10dB 之间的函数关系 图，蓝色曲线为实际图像，红色曲线为理论图像，可以看到实际曲线和理论曲线吻 合得很好，误码率随信噪比的上升时单调下降的。
结果分析： 可以看到， 图中显示的误码率在信噪比为 -10dB 到 10dB 之间的函数关系 图，蓝色曲线为实际图像，红色曲线为理论图像，可以看到相同的信噪比下， QPSK 误码率的误差要比 BPSK要大，说明 BPSK的性能更优
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实验四 调制解调（ BPSK，QPSK，信噪比）
一、实验目的 掌握数字频带传输系统调制解调的仿真过程 掌握数字频带传输系统误码率仿真分析方法 二、实验原理 数字频带信号通常也称为数字调制信号，其信号频谱通常是带通型的，适合于在带 通型信道中传输。数字调制是将基带数字信号变换成适合带通型信道传输适应信道特性， 也可以采用频率调制、相位调制的方式来达到同样的目的。 1. BPSK 调制解调原理
BPSK的调制--通原实验报告
BPSK的调制
一、实验目的
a)掌握BPSK调制器的基本工作原理；
b)掌握BPSK解调器的基本工作原理。
二、实验原理
1、BPSK信号波形
2、BPSK调制信号的产生
三、实验设备
a)音频振荡器、移相器、序列码产生器、线性编码器、乘法器
四、实验内容
BPSK调制信号产生连接图
（1）调整音频振荡器，使其输出为8KHz。
（2）音频振荡器TTL输出端的8KHz信号加到线性编码器的M.CLK
输入端，通过线性编码器中除4电路，输出（2KHz）TTL信号至序列
码产生器的时钟TTL.CLK。
（3）序列码产生器的输出端，接至线性编码器的DATA输入端。
由
线性编码器NRZ-L输出双极性不归零码序列信号，加到乘法器的输
入端。
五、实验结果
基带信号（黄色）与调制信号（蓝色）波形：
六、实验分析
BPSK是将基带双极性不归零码信号与载波信号相乘，得到调制信号，这个实验比较简单，很顺利的完成了。
4.BPSK传输系统实验报告
2、试结合“FSK传输系统实验”说明载波信号相位抖动和位定时信号相位抖动对信号的传输有何影响？
3、“抽样判决点”波形观测有何实际意义？
4、通过实验，请说明“眼图”是否能反映信号传输质量和信道传输性能？
5、BPSK解调方法与FSK解调方法有何异同？
6、实验报告在实验后一周内交到实验室，附页一律用16开纸书写，并以此单为封面，装订成册，每人应准备坐标方格纸，实验波形图一律在坐标方格纸上用绘图尺完成。
通信原理实验报告
信息学院班级第批第组姓名同组成员
实验名称
BPSK传输系统实验
实验设备
1)JH5001通信原理综合实验系统
2)20MHz双踪示波器
实验目的
1)验证“BPSK”ຫໍສະໝຸດ 制与解调的基本工作原理；2)掌握BPSK数据传输过程；
实验内容
(一)BPSK调制
1)I路和Q路调制信号的相平面失量图信号观测
2)BPSK调制信号0/π相位测量
3)BPSK调制信号包络观察
(二)BPSK解调
1)解调器眼图信号观察
2)解调失锁时眼图信号观察
3)接收端I路和Q路解调信号的相平面矢量图观察
4)解调器失锁时I路和Q路解调信号的相平面矢量图观察
5)判决反馈环解调器鉴相特性观察
6)解调器PLL环路鉴相器差拍电压和锁定过程观察
7)解调器抽样判决点信号观察
8)解调器失锁时抽样判决点信号观察
9)差分编码信号观察
10)解调数据观察
11)解调相干载波观察
12)解调相干载波相位模糊度观察
13)解调相干载波相位模糊度对解调数据的影响观察
14)解调器位定时恢复信号调整锁定过程观察
15）解调器位定时信号相位抖动观察
通信原理实验-BPSK传输系统-实验报告
姓名：学号：班级：第周星期第大节实验名称：BPSK传输系统一、实验目的1.熟悉软件无线电BPSK调制和解调的原理。
2.掌握BPSK调制产生、传输和解调过程。
3.掌握BPSL正交调制解调的基本原理和实验方法。
4.了解数字基带波形时域形成的原理和方法。
5.掌握BPSK眼图的正确测试方法，能通过观察接收眼图判断信号传输的质量。
6.加深对BPSK调制，解调中现象的问题和理解。
二、实验仪器1.ZH5001A通信原理综合实验系统2.20MHz双踪示波器三、实验内容（一）BPSK调制1.BPSK调制基带信号眼图测试(1)不匹配滤波，输入M序列♦发送时钟(TPM01)，发送信号眼图(TPi03)从示波器中可以看到眼图,因为M序列是随机信号。
2.同相I支路和正交Q支路调制信号相平面矢量图测试♦I支路(TPi03)，Q支路(TPi04)，李沙育图形两路信号是相同的，所以李沙育图形是一条斜率为1的直线。
3.BPSK调制信号0/π相位反转点的测量♦已调制信号输出（TPK03），调制参考载波（TPK07）从示波器中可以看到，归零点左边，已调制信号和调制参考载波同相；归4.BPSK调制信号包络观察(1)0/1码作为调制输入数据♦已调制信号输出（TPK03），调制信号（TPi03）0/1码作为调制输入数据，已调制信号包络和调制信号包络相同(2)特殊码作为调制输入数据♦已调制信号输出（TPK03），调制信号（TPi03）特殊码作为调制输入数据，已调制信号包络和调制信号包络相同（二）BPSK解调1.接收端解调器眼图信号观测(1)建立中频通路,♦发送时钟（TPM01），I支路（TPJ05）观察接收端眼图，眼皮较厚，质量没有发送端的好。
♦发送时钟（TPM01），Q支路（TPJ06）Q支路没有信号2.解调器失锁时眼图信号的观测♦发送时钟（TPM01），Q支路（TPJ06）失锁时，Q路信号看不清3.接收端同相I支路和正交Q支路解调信号的相平面波形测试♦I支路（TPJ05），Q支路（TPJ06），李沙育图形左边输入是m序列，右边输入时特殊序列，Q支路没有信号，所以李沙4.解调器失锁时同相I支路和正交Q支路解调信号相平面波形测试♦I支路（TPJ05），Q支路（TPJ06），李沙育图形两路信号是随机的，李沙育图形是个混乱的圆型。
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姓名：学号：班级：
第周星期第大节
实验名称：BPSK传输系统
一、实验目的
1.熟悉软件无线电BPSK调制和解调的原理。
2.掌握BPSK调制产生、传输和解调过程。
3.掌握BPSL正交调制解调的基本原理和实验方法。
4.了解数字基带波形时域形成的原理和方法。
5.掌握BPSK眼图的正确测试方法，能通过观察接收眼图判断信号传输的质量。
6.加深对BPSK调制，解调中现象的问题和理解。
二、实验仪器
1.ZH5001A通信原理综合实验系统
2.20MHz双踪示波器
三、实验内容
（一）BPSK调制
1.BPSK调制基带信号眼图测试
(1)不匹配滤波，输入M序列
从示波器中可以看到眼图,因为M序列是随机信号。
2.同相I支路和正交Q支路调制信号相平面矢量图测试
两路信号是相同的，所以李沙育图形是一条斜率为1的直线。
3.BPSK调制信号0/π相位反转点的测量
♦已调制信号输出（TPK03），调制参考载波（TPK07）
从示波器中可以看到，归零点左边，已调制信号和调制参考载波同相；归零点右边，已调制信号和调制参考载波反相。
4.BPSK调制信号包络观察
(1)0/1码作为调制输入数据
0/1码作为调制输入数据，已调制信号包络和调制信号包络相同
(2)特殊码作为调制输入数据
特殊码作为调制输入数据，已调制信号包络和调制信号包络相同
（二）BPSK解调
1.接收端解调器眼图信号观测
(1)建立中频通路,
♦发送时钟（TPM01），I支路（TPJ05）
观察接收端眼图，眼皮较厚，质量没有发送端的好。
Q支路没有信号
2.解调器失锁时眼图信号的观测
失锁时，I路信号看不清
♦发送时钟（TPM01），Q支路（TPJ06）
失锁时，Q路信号看不清
3.接收端同相I支路和正交Q支路解调信号的相平面波形测试
左边输入是m序列，右边输入时特殊序列，Q支路没有信号，所以李沙育图形是一条横的直线，左右区别不大。
4.解调器失锁时同相I支路和正交Q支路解调信号相平面波形测试
两路信号是随机的，李沙育图形是个混乱的圆型。
5.解调器判决前抽样点信号的观察
♦抽样判决点（TPN04）
虽然有噪声，但是可以判断出来0码和1码。
6.解调器失锁时判决前抽样点信号的观察
失锁时无法判断出0码和1码，示波器中并不能区别出两个电平。
7.差分编码信号的测试
示波器上面是bk-1=[1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0]
下面是ak=[1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0]
符合ak = bk⊕bk-1
8.解调数据观察
(1)采用差分编码
♦发送数据信号测试点（TPM02），接收数据信号测试点（TPM04）
接收数据有延时，但是和发送端同相
(2)不断按确认键
接收数据有延时，按确定键以后每次锁定后和发送端都是同相的，说明差分编码可以解决相位模糊带来的问题。
9.解调器相干载波观测
(1)输入为特殊序列码
相干载波与调制载波频率相同，相位有很小的误差。
(2)环路失锁
♦发端调制载波（TPK07），收端提取出的相干载波（TPLZ07）
环路失锁时，无法得到相干载波。
(3)断开中频连接电路
无输入信号情况下，解调器载波与发端不同步。
10.解调器相干载波相位模糊度的测试
第1次载波与发端同相，第2次和第3次载波和发端反相。
因为是BPSK，相位模糊致使载波可能有两种相位，两种相位相差180度。
11.解调器相干载波相位模糊对解调数据影响的观测
♦接收数据信号（TPJ05），发送数据信号（TPi03），反复断开电缆
第一次接收数据与发送数据相反，第2次发送数据与接收数据相同。
说明相位模糊可能把接收数据全部反相。
12.解调器定位时恢复信号锁定与非锁定状态的观测
提取除了时钟信号
接收时钟信号相位没有发生改变，因为有锁相环回路，所以相位差事固定的一个非常小的值。
接收时钟信号相位发生改变，没有输入信号，就得不到相干载波，所以提
取不出时钟信号，接收时钟信号相位是随机的。
13.解调器位定时信号相位抖动的观测
可以观测到时钟抖动，时钟抖动非常小，大概在0.03UI
四、思考题
1.该实验用到通信系统原理试验箱哪些模块？各模块的作用是什么？
♦测试模块：测抽样点的信号
♦D/A模块：调制电路数模转换
♦调制模块：用于BPSK的调制
♦解调模块：用于BPSK的解调
♦汉编汉译模块：产生差分编码时输入的m序列
♦DSP+FPGA模块：软件无线电BPSK调制和解调
♦A/D模块：解调电路模数转换
4.载波提取相位含糊是什么意思?
BPSK载波提取出的相干载波的相位有2种可能，并且是随机的。
相干载波与调制载波可能是同相的，也可能是反相的。
5.如何测试眼图?通过观察眼图如何反映信号的质量?
输入信号选择随机数字信号，用示波器的同步输入通道接到码元的时钟，用示波器的另一通道接在系统接收滤波器的输出端，调整示波器的水平扫描周期使其与接收码元同步。
这时就可以测到眼图信号。
眼皮越后，则噪声与码间干扰越严重，系统的误码率越高。