文档介绍：实验九QPSK/OQPSK调制与解调实验一、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、通过本实验掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法,了解星座图的作用及工程上的作用。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                       一台4、连接线                           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12-1(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12-1(b)中虚线矢量。将两路输出叠加,即得如图12-1(b)中实线所示的四相移相信号,其相位编码逻辑关系如表12-1所示。(a)(b)图12-1 QPSK调制表12-1 QPSK信号相位编码逻辑关系A1001B1100a路平衡调制器输出b路平衡调制器输出合成相位0°90°45°180°90°135°180°270°225°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110010*********和111101*********。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解调图12-2 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12-2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。(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12-3所示。图12-3 QPSK,OQPSK发送信号波形图12-3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QPSK数据码元对应的相位变化如图12-4所示,OQPSK数据码元对应相位变化如图12-5所示图12-4QPSK相位变化图          图12-5OQPSK相位变化图对于QPSK数据码元对的相位变换由图12-4求得为: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12-5求得为: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12-6、12-7所示。图12-6 OQPSK调制器框图图12-7 OQPSK相干解调器框图(三)星座图星座图可以看成数字信号的一个“二维眼图”阵列,同时符号在图中所处的位置具有合理的限制或判决边界。代表各接收符号的点在图中越接近,信号质量就越高。由于屏幕上的图形对应着幅度和相位,阵列的形状可用来分析和确定系统或信道的许多缺陷和畸变,并帮助查找其原因。星座图对识别下列调制问题相当有用:?幅度失衡?正交误差?相关干扰?相位噪声、幅度噪声?相位误差?调制误差比在数字调制中,我们可以通过星座图来观察相位的变化、噪声干扰、各矢量点之间的相位转移轨迹等状况,通过星座图,我