高级软件无线电系统实验指导书 通信基础实验中心 2009年6月
1 高级软件无线电系统实验指导书 通信基础实验中心 2009 年 6 月
实验一基带线性载波调制技术实验 一、实验目的 1、研究相移键控的线性载波调制技术原理： 2、分析二进制相移键控(BPSK)技术的原理； 3、观察BPSK调制信号波形及频谱： 4、分析四进制相移键控(QPSK)技术的原理： 5、观察QPSK调制信号波形及频谱： 6.比较BPSK和QPSK两种线性调制技术间的功率效率和数据了带宽比。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控(ASK),频移键控(FSK) 和相移键控(PSK)。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和 相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原 数字基带信号。 数字调制技术可以大致分为线性和非线性的。在线性调制技术中，传输信号的幅度 随调制数字信号的变化而线性变化。线性调制技术带宽效率较高，所以非常适用于有限 频带内要求容纳越来越多用户的无线通信系统。 线性调制方案有很好的频谱效率，但传输中必须使用功率效率低的RF放大器。用 功率效率高的非线性放大器会导致已滤除的边瓣再生，造成严重的相邻信道干扰，使线 性调制得到的频谱效率全部丢失。最普遍的线性调制技术包括脉冲成形BPSK、QPSK 和OQPSK。 三、实验系统的组成 本实验设备是由实验平台、示波器和终端计算机组成，使用FPGA实现对BPSK和 QPSK调制实验的仿真，成形滤波器考虑滚降系数0.8的升余弦滚降滤波器。 四、实验系统功能
2 实验一 基带线性载波调制技术实验 一、实验目的 1、研究相移键控的线性载波调制技术原理； 2、分析二进制相移键控(BPSK)技术的原理； 3、观察BPSK调制信号波形及频谱； 4、分析四进制相移键控(QPSK)技术的原理； 5、观察QPSK调制信号波形及频谱； 6. 比较BPSK和QPSK两种线性调制技术间的功率效率和数据了带宽比。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK），频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和 相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原 数字基带信号。 数字调制技术可以大致分为线性和非线性的。在线性调制技术中，传输信号的幅度 随调制数字信号的变化而线性变化。线性调制技术带宽效率较高，所以非常适用于有限 频带内要求容纳越来越多用户的无线通信系统。 线性调制方案有很好的频谱效率，但传输中必须使用功率效率低的 RF 放大器。用 功率效率高的非线性放大器会导致已滤除的边瓣再生，造成严重的相邻信道干扰，使线 性调制得到的频谱效率全部丢失。最普遍的线性调制技术包括脉冲成形 BPSK、QPSK 和 OQPSK。 三、实验系统的组成 本实验设备是由实验平台、示波器和终端计算机组成，使用FPGA实现对BPSK和 QPSK调制实验的仿真，成形滤波器考虑滚降系数0.8的升余弦滚降滤波器。 四、实验系统功能
1BPSK调制； 2QPSK调制； 3滚降系数8.0=α的升余弦滚降滤波器。 五、实验步骤及内容 通过实验平台的菜单窗口提示，利用键盘选择菜单内容，逐级进入该实验操作界面， 根据操作步骤的提示，利用示波器在指定接口进行输出信号波形观察。 具体步骤如下： 1、检查实验平台左上方和右下方的Power Switch是否处于关闭(OFF)状态； 2、检查实验平台的电源线是否连接正确，若连接正确，实验平台右下方的Power Ready 指示灯会亮起： 3、将实验平台左上方的Power Switch置为开启(ON)状态，实验系统进入启动状态， 观察实验平台中部的显示屏直至进入“高级软件无线电教学系统”； 4、按下”确认（回车）”键进入系统实验列表； 5、选择2”按Enter键，进入基带实验列表： 6、选择“1”按Eter键，屏幕显示“进入实验中，请稍候”提示框，直至进入基带调制实验 I)BPSK调制 选择“1”进入BPSK调制仿真实验窗，按照软件无线电实验平台界面的提示进行后续操 作，将示波器分别观测实验平台TXI和TXQ端口，通过示波器观察输出波形和频谱。 2)QPSK调制方式 选择“2”进入QPSK调制仿真实验窗，按照软件无线电实验平台界面的提示进行后续 操作，将示波器分别观测实验平台TXI和TXQ端口，通过示波器观察输出波形和频谱
3 1 BPSK调制； 2 QPSK调制； 3 滚降系数8.0=α的升余弦滚降滤波器。 五、实验步骤及内容 通过实验平台的菜单窗口提示，利用键盘选择菜单内容，逐级进入该实验操作界面， 根据操作步骤的提示，利用示波器在指定接口进行输出信号波形观察。 具体步骤如下： 1、检查实验平台左上方和右下方的Power Switch是否处于关闭（OFF）状态； 2、检查实验平台的电源线是否连接正确，若连接正确，实验平台右下方的Power Ready 指示灯会亮起； 3、将实验平台左上方的Power Switch置为开启（ON）状态，实验系统进入启动状态， 观察实验平台中部的显示屏直至进入“高级软件无线电教 学系统”； 4、按下”确认（回车）”键进入系统实验列表； 5、选择“2”按Enter键，进入基带实验列表； 6、选择“1”按Enter键，屏幕显示“进入实验中，请稍候”提示框，直至进入基带调制实验 1) BPSK调制 选择“1”进入 BPSK 调制仿真实验窗，按照软件无线电实验平台界面的提示进行后续操 作，将示波器分别观测实验平台 TXI 和 TXQ 端口，通过示波器观察输出波形和频谱。 2) QPSK调制方式 选择“2”进入QPSK调制仿真实验窗，按照软件无线电实验平台界面的提示进行后续 操作，将示波器分别观测实验平台TXI和TXQ端口，通过示波器观察输出波形和频谱
实验二基带线性差分载波调制技术实验 一、实验目的 1、研究差分相移键控的线性载波调制技术原理： 2、分析差分二进制相移键控(DBPSK)技术的原理： 3、观察DBPSK调制信号波形及频谱： 4、分析差分四相相移键控(DOPSK)技术的原理： 5、观察DQPSK调制信号波形及频谱； 6.比较DBPSK和DQPSK两种线性调制技术间的功率效率和数据了带宽比。 二、实验原理 差分PSK是相移键控的非相干形式，它不需要在接收机端有相干参考信号。非相 干接收容易制造而且便宜，因此在无线通信系统中广泛使用。在DBPSK或者DOPSK系 统中，输入的二进制序列差分编码，然后再用BPSK或者QPSK调制器调制。差分编码后 的序列是通过对与进行模2运算，由输入的二进制序列产生的。其效果相当于，如果输 入的二进制符号为1，则符号与其前一个符号保持不变，而如果为0，则就改变一次。 DPSK发射机包括一个比特延迟单元和一个为了从输入二进制序列产生分编码的 逻辑电路，其输出通过一个乘法调制器得到DPSK信号。在接收机端，通过相应的处理 过程，从调制的差分编码信号恢复出原始信号。 三、实验系统的组成 本实验设备是由实验平台、示波器和终端计算机组成，使用FPGA实现对DBPSK和 DOPSK调制实验的仿真，成形滤波器考虑滚降系数0.8的升余弦滚降滤波器。 四、实验系统功能
4 实验二 基带线性差分载波调制技术实验 一、实验目的 1、研究差分相移键控的线性载波调制技术原理； 2、分析差分二进制相移键控(DBPSK)技术的原理； 3、观察DBPSK调制信号波形及频谱； 4、分析差分四相相移键控(DQPSK)技术的原理； 5、观察DQPSK调制信号波形及频谱； 6. 比较DBPSK和DQPSK两种线性调制技术间的功率效率和数据了带宽比。 二、实验原理 差分PSK是相移键控的非相干形式，它不需要在接收机端有相干参考信号。非相 干接收容易制造而且便宜，因此在无线通信系统中广泛使用。在DBPSK或者DQPSK系 统中，输入的二进制序列差分编码，然后再用BPSK或者QPSK调制器调制。差分编码后 的序列是通过对与进行模2运算，由输入的二进制序列产生的。其效果相当于，如果输 入的二进制符号为1，则符号与其前一个符号保持不变，而如果为0，则就改变一次。 DPSK发射机包括一个比特延迟单元和一个为了从输入二进制序列产生分编码的 逻辑电路，其输出通过一个乘法调制器得到DPSK信号。在接收机端，通过相应的处理 过程，从调制的差分编码信号恢复出原始信号。 三、实验系统的组成 本实验设备是由实验平台、示波器和终端计算机组成，使用FPGA实现对DBPSK和 DQPSK调制实验的仿真，成形滤波器考虑滚降系数0.8的升余弦滚降滤波器。 四、实验系统功能
1 DBPSK调制； 2 DQPSK调制： 3滚降系数8.0=α的升余弦滚降滤波器。 五、实验步骤及内容 通过实验平台的菜单窗口提示，利用键盘选择菜单内容，逐级进入该实验操作界面， 根据操作步骤的提示，利用示波器在指定接口进行输出信号波形观察。 具体步骤如下： l、检查实验平台左上方和右下方的Power Switch是否处于关闭(OFF)状态： 2、检查实验平台的电源线是否连接正确，若连接正确，实验平台右下方的Power Ready 指示灯会亮起： 3、将实验平台左上方的Power Switch.置为开启(ON)状态，实验系统进入启动状态， 观察实验平台中部的显示屏直至进入“高级软件无线电教学系统”； 4、按下”确认（回车)”键进入系统实验列表； 5、选择“2”按Enter键，进入基带实验列表； 6、选择“1”按Eter键，屏幕显示“进入实验中，请稍候”提示框，直至进入基带调制实 验。 I)DBPSK调制 选择“3”进入DBPSK调制仿真实验窗，将示波器分别观测实验平台TXI和TXQ端 口，按照软件无线电实验平台界面的提示进行后续操作，通过示波器观察输出波形和频 谱。 2)DQPSK调制方式 择“4”进入DQPSK调制仿真实验窗，将示波器分别观测实验平台TXI和TXQ端口， 通过示波器观察输出波形和频谱。 J
5 1 DBPSK调制； 2 DQPSK调制； 3 滚降系数8.0=α的升余弦滚降滤波器。 五、实验步骤及内容 通过实验平台的菜单窗口提示，利用键盘选择菜单内容，逐级进入该实验操作界面， 根据操作步骤的提示，利用示波器在指定接口进行输出信号波形观察。 具体步骤如下： 1、 检查实验平台左上方和右下方的Power Switch是否处于关闭（OFF）状态； 2、 检查实验平台的电源线是否连接正确，若连接正确，实验平台右下方的Power Ready 指示灯会亮起； 3、 将实验平台左上方的Power Switch置为开启（ON）状态，实验系统进入启动状态， 观察实验平台中部的显示屏直至进入“高级软件无线电教学系统”； 4、 按下”确认（回车）”键进入系统实验列表； 5、 选择“2”按Enter键，进入基带实验列表； 6、 选择“1”按Enter键，屏幕显示“进入实验中，请稍候”提示框，直至进入基带调制实 验。 1) DBPSK调制 选择“3”进入DBPSK调制仿真实验窗，将示波器分别观测实验平台 TXI和TXQ端 口，按照软件无线电实验平台界面的提示进行后续操作，通过示波器观察输出波形和频 谱。 2) DQPSK调制方式 择“4”进入DQPSK调制仿真实验窗，将示波器分别观测实验平台TXI和TXQ端口， 通过示波器观察输出波形和频谱