无线通信技术课程设计 - 图文

《无线通信》课程设计报告

学 生 梁佳健 学 号 11211157

班 级 通信1107班

第十组

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实验一、DQPSK和GMSK信号调制实验

一、实验目的：

了解GRC的信号处理模块、流程图及其使用方法

了解DPSK、DQPSK调制解调原理 了解GMSK调制解调原理

观察DPSK、DQPSK信号分别通过 AWGN 信道情况下的星座图失真情况 二、实验设备：

PC两台、RFX2400 USRP1两台 三、实验内容：

1. 了解grc的基本操作方法，要求仿真的流程中信号调制方式使用DPSK、DQPSK。 2. 通过单机实验和GnuRadio+USRP的实验两种实验方式进行仿真。 3. 比较同一调制方式，在不同SNR下的误码率，并且分析结果。

4. 画出信号通过信道前后的时域波形图、频谱图、星座图、比较两者的不同并且分析原因。 5. 画出不同信噪比情况下的星座图，解释其对于误码率的影响。 四、实验原理： 1、DQPSK：

DQPSK调制原理是利用载波的四种不同相位来表示输入的数字信息，也就是四进制相位键控，它规定了四种调制相位：。所以需要将二进制数字序列中的数据划分为每两个比特为一组，也就是有00,01,10和11四种情况，经过差分编码后，分别对应上面的四个相位，其具体对应关系如表1所示。而调制之后的符号星座图的相位路径转换图如图2.1所示。解调端根据星座图和载波相位来判断发送端发送的信息数据。

表1 相位转换

二进制比特1 1 0 0 1 二进制比特2 1 1 0 0

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相位 +/4 +3/4 -3/4 -/4 调制符号星座图和可能变换路径

2、GMSK：

将基带信号经过高斯滤波器之后，再进行MSK（Minimum Shift Keying）即最小频移键控调制，从而形成调制信号的过程教叫做GSMK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）即高斯滤波最小频移键控调制。它具有良好的频谱和功率特性。 高斯滤波

原始数据经过高斯滤波器之后的响应可由下式来表示：

其中，调频指数，意味着对应调制数据源，一个码元内的最大相移为。下式为GMSK调制符号表达式。

五、实验步骤和结果分析。 1.DQPSK实验 1.1单机实验 (1)实验框图：

(2)不同信噪比下的误码率。

下面这些图是在保证其他参数不变的条件下，通过逐渐增大噪声的幅度值，即不断减小信噪比SNR，观测到的误码率数值和星座图。我们发现，随着信噪比的不断减小，误码率的值不断增加。

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噪声幅度Amplitude=0.12

噪声幅度Amplitude=0.25

同时，我们还发现问题，就是噪声幅度的取值必须在一定的范围内才能够观测到误码率

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的取值。

（3）信号通过信道前后的时域波形图：

信号通过信道前后的频谱图：

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信号通过信道前后的星座图

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我们观察上面的图形发现：信号在经过信道以后的时域波形较之原来发生了失真，而频谱图的主瓣也有较大衰减，星座图与信号在经过信道前的情况相比也一定程度上偏离了理想点。我们分析，信号在经过信道前后变化的原因主要是信道中存在高斯噪声，而且噪声的幅度越大，经过信道后的信号波形失真越严重，频谱衰减越厉害。 （4）不同信噪比情况下的星座图：

下面是在保持其他参数不变的情况下，通过不断增加噪声的幅度，即不断减小SNR的值，观察到的信号经过信道后的星座图。

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分析结果：噪声对信号的影响很大，噪声幅度越大，引起的损伤越大，符号点相对于中心点随机向外扩散的越严重。即符号点相对集中的时候，误码率较小；反之，符号点相对分散的时候，误码率较大。 1.2双机实验 (1)发送框图：

接收框图：

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(2)误码率：

分析：实验中，我们通过不断调整信号的增益，以此改变SNR，来观察误码率的变化。我们发现，随着SNR的取值变大，BER也在变大。 (3)信号经过信道后的时域波形图和频谱图：

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我们观察上面的图形发现：与单机实验类似，信号在经过信道以后的时域波形较之原来发生了比较大的失真，而频谱图的主瓣也有一定程度的衰减，经过信道后的信号的星座图的符号点一定程度上偏离了理想点。我们分析，信号在经过信道前后变化的原因主要是信道中存在高斯噪声，而且噪声的幅度越大，经过信道后的信号波形失真越严重，频谱衰减越厉害，星座图符号点扩散越严重。 （4）不同信噪比下的星座图：

图a 图b

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上图显示的分别为信号源及信宿（通过编码、调制、信道、解调、译码等一过程）的时

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域波形，通过观察完全一致，符合我们所设置的矢量源。接下来我们观测了其误码情况。随信噪比不同降低误码率增大。

1.2 以（2，1，8）卷积码为信道编码，用DBPSK进行调制。 实现框图：

（2，1，8）卷积码单机实验框图

相比（2，1，3）卷积码单机框图，只需要修改码型及路径。其余一致。 运行结果

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同理，上图显示的分别为信号源及信宿（通过编码、调制、信道、解调、译码等一过程）的时域波形，通过观察也完全基本一致，符合我们所设置的矢量源。通过前后的时域波形，很难比较它与（2，1，3）卷积码的性能。不过通过观察误码率，（2，1，8）卷积码的误码率，相对于（2，1，3）码其性能有所改善。这也是源于其约束长度的增加。

1.3 无信道编码，同样用 DBPSK进行调制。 实现框图：

与实验一中调制实验基本相同，调制方式改为DBPSK，并且矢量源设置为1,0,0,1,1，便于与有信道编码情况下进行比较。

运行结果：

上图为无信道编码情况下，直接用DBPSK调制，得出的误码率，为0.3321Unit,比上步骤中（2，1，3）卷积码单机实验中的误码率大，得出结论通过信道编码可以改善误码率。 2、双机实验：

2.1 以（2，1，3）卷积码为信道编码，用DBPSK进行调制。 实现框图：

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（2，1，3）卷积码双机实验发送框图

流程图与上述单机实验类似，不同的是在信源后去掉Throttle模块，并且在发送之前要加上一个Multiply Const模块，用于信号放大，这里我们设置的是12k。最后就是USRP Sink模块，我们设置的发送频率是2.45GHz，DAC内插的数值是128。

（2，1，3）卷积码双机实验接收框图

首先是USRP Source，ADC抽样的数值为64，接收频率为2.45GHz，下面的流程图与单机时是完全一致的。 运行结果：

下图为（2，1，3）卷积码双机实验发送端信源时域图以及信道前时域图。

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下图为（2，1，3）卷积码双机实验接收端信宿图以及信号经过信道后的时域波形图及误码率数值。

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2.2 以（2，1，8）卷积码为信道编码，用DBPSK进行调制。 实现框图：

（2，1，8）卷积码双机实验发送框图

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（2，1，8）卷积码双机实验接收框图

相对于（2，1，3）卷积码双机实验，同样只是码型及其路径选择的变化。运行结果：

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上图为（2，1，8）卷积码双机实验接收端信宿时域图以及信道后的时域图，并且给出了误码率大小。

2.3 无信道编码双机实验，同样用DBPSK进行调制。 实现框图：

与实验一调制实验相同，将调制方式改为DBPSK，并且信号源改为矢量源1，0，0，1，1，便于与上述有信道编码的相比较。 运行结果：

上图为无信道编码情况下，直接用DBPSK调制，得出的误码率，为0.5375Unit,比上步骤中（2，1，3）卷积码双机实验中的误码率大，得出结论通过信道编码可以改善误码率。

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六、实验所遇到问题及感想：

本次实验中我们发现最大的问题就是首先对于linux系统以及GNU软件的不熟悉，其次是对于相关通信原理以及无线通信的理论知识理解不深，知识不够巩固。具体来说在实验中我们遇到了很多问题，比如说不清楚画流程图各个模块参数的含义以及如何设置，导致一直报错，另外是细节问题，比如说双机实验时候忘记了发送端设置为enable。实验过程中我们也发现了一点小问题，有时候总是提示can't open usrp，在排除画图或者参数错误之后我们发现在此重新启动，结果运行正常，这点我们不太明白。

通过这次实验使我们更加熟悉了通信链路过程中每一环节的作用及重要性，巩固了理论知识，同时也增强了我们的动手能力，发现问题解决问题以及分析问题的能力，这是一次很有价值的课程设计，我们都收获颇多。

实验三、直接序列扩频通信技术的仿真

一、实验目的

了解m序列产生及相关性原理。 了解直接序列扩频通信模型。 了解应用m序列进行扩频通信的原理。

扩频增益与扩频因子的概念及与m序列长度的关系。 了解直接序列扩频频谱扩展原理。 了解解扩同步和判决的方法。

了解不同扩频增益对系统抗干扰能力的影响。 了解不同信道条件下的系统性能。

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2．双机实验 2.1实验步骤

（1）、选取两台电脑，分别连接成收发的电路。调整各个模块参数。

（2）、调整USRP Sink和USRP Source的频率与设备一致，组装好设备，分别连至两台电脑上，使两台设备的天线尽量靠近。 （3）、先后点击发送端、接收端的（4）、截图并分析结果。 2.2双机实验框图 发送框图：

按钮运行，观察示波器输出。

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接收框图：

2.3实验结果分析 （1）发送端波形

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接收端波形

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（2）pn相关性检测

实验感想：

每次接触一门新的工具，开头的过程总是无比痛苦，一开始我们还真的连怎么打开页面都不知道，不过慢慢的也就了解了！我总觉得，如何搭建框图其实只是一个很小的部分，为什么这么搭建，结果为什么是这样才是我们应该关注的。本次无线课设，自己动手，把理论的一个个公式变成直观的图形，让人更加形象的理解，非常有用，虽然还不是真正的硬件的无线通信息系统。同时还能让人意识到，理论跟实际的差别。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5e88.html