当前位置:首页 >> 信息与通信 >>

数字通信技术实验指导


数字通信技术
实验指导书

电子与信息工程学院
2015 年 6 月

1

实验一 分组交织编码的 MATLAB 实现 1 实验目的
1、掌握分组交织编码的原理; 2、进一步学习 Matlab 软件的使用和编程; 3、提高独立设计实验的能力。

2 实验要求

>1、课前预习实验,实验原理必须论述清楚; 2、实验报告中列出所有的 Matlab 源程序并解释代码; 3、实验结果(波形图)必须粘贴在实验报告中; 4、实验报告上写上自己的学号和姓名。

3 实验代码与结果
1、长度≤N 的长突发错误通过解交织被离散为随机错误,错误码元之间的最小间隔为 M。
s1=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24] x1=reshape(s1,4,6) %交织器的输入按列写入 x1(2,4)=0;x1(2,5)=0; x1(2,6)=0;x1(3,1)=0;x1(3,2)=0 %产生长度为5的长突发错误 s2=reshape(x1',1,24) %交织器的输出按行读出 x2=reshape(s2,6,4)' %解交织器的输入按行写入 s3=reshape(x2,1,24) %解交织器的输出按列读出 s3(1,3)=3;s3(1,7)=7; s3(1,14)=14;s3(1,18)=18;s3(1,22)=22 %通过分组码纠正随机错误 a=[s1,s2,s3] %对比三个输出 plot(s1,s2)

2

25

20

15

10

5

0

0

5

10

15

20

25

2、对于周期性的单个错误(间隔为 N) ,通过解交织后会转化为长度为 M 的单个长突 发错误。
s1=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24] x1=reshape(s1,4,6) x1(1,3)=0;x1(2,3)=0; x1(3,3)=0;x1(4,3)=0 s2=reshape(x1',1,24) x2=reshape(s2,6,4)' s3=reshape(x2,1,24) a=[s1,s2,s3] plot(s1,s2)
25

20

15

10

5

0

0

5

10

15

20

25

3

实验二 直接序列扩频的 SIMULINK 实现 1 实验目的
1、掌握直接序列扩频的原理; 2、进一步学习 SIMULINK 的使用; 3、提高独立设计实验的能力。

2 实验要求
1、课前预习实验,实验原理必须论述清楚; 2、实验报告中列出 SIMULINK 的仿真图和注释; 3、实验结果(波形图)必须粘贴在实验报告中; 4、实验报告上写上自己的学号和姓名。

3 实验原理
一、 直接序列扩频通信系统的发射机设计图(BPSK调制)
图4.1是直接序列扩频通信系统的发射机设计图,其中d(t)是代表信源信息,c(t)代 表的是扩频码,这两个相乘后得到扩频后的序列,再将此序列送入调制器中,使用 载波对其进行载波调制,将其频谱搬移到合适频谱位置上,然后发射出去。

二、扩频调制仿真模块
打开Matlab,在Command Windows里面输入Simulink,这时Matlab会调用出 Simulink仿真工具箱。在扩频调制模块中我们需要的模块有:PN码发生器(PN

4

Sequence Generator)、极性转换器(Unipolar to Bipolar Converter)、伯努利二进制 发生器(Bernoulli Binary Generator)、乘法器(Product)、零阶保持器(Zero-Order Hold)、示波器(Scope)、频谱分器(Spectrum Scope)。

1. 1.模块的查找与连接
对于这些模块的查找,我们只需要在Simulink的搜索栏里输入相应的名称,并且此 种查找方式支持模糊查询,即不用完全输入全名,如图4.3。 依照这个方式,我们可以很方便的找到相应的模块,并且依照图4.2依次连接起来。

2.各个模块的参数设置
PN码发生器:PN码发生器用于生成扩频码序列,生成的是{0,1}分布的序列,在进 行载波调制前,扩频后的序列需要是{-1,+1}分布的序列。因此在进行扩频调制前, PN码需要经过极性转换器将其转换为{-1,+1}分布的序列,经过扩频处理后,才能 进行BPSK调制。对于PN码发生器的参数设置,如图4.4。

5

PN码发生器产生的是m序列码。在参数设计中Generator polynomial是m序列的参数 设置,本次仿真中设置的是101011001。 初始状态(Initial states)设置,这个值可以设定为任何非全零状态的值。 偏移覆盖矢量(Output mask vector)设置,主要作用是平移生成的PN码,该参数和 初始状态共同作用,平时只需要保持默认值0就行。 采样时间(Sample time)设置,其实就是PN码速率设定,前面我们已经介绍过 关于码序列的性质,由于我们采用的8阶的m序列,在一个周期里有255个码片,所 以这里把码速率设定为255kbit/s。

伯努利二进制发生器:由于本文主要是进行扩频调制的仿真,不用通过信道, 也无需解调仿真,因此在信源方面直接采用简单的信源发生装置,而没有采用信道 编码。伯努利二进制发生器能够产生{0,1}分布的序列,然后经过极性转换器变换成
6

{-1,+1}分布的序列,进行扩频后,进入BPSK调制模块。伯努利二进制发生器的参 数设置如图4.5。 在伯努利二进制发生器中,我们主要设置其采样时间(Sample time),即就是 信源的码速率设置,这里我们设置为1kbit/s。 极性转换器:如图4.6,是极性转换器的的参数设置框,在参数设置框中,M-ary Number是极性转换设置,假设输入是{0,1},如果将此参数设置为2,则输出为{-1, +1}, 如果设置为3, 则输出为{-1,0,+1}。 在本次仿真中我们需要将其转换为{-1, +1}, 则将此参数设置为2即可。 扩频调制模块中有两个极性转换器, 这两个功能是一样的, 则参数设置也是一样的。

Zero-Order Hold 模块:Zero-Order Hold 模块是零阶保持模块,本次仿真中采用了 两个这样的模块。Zero-Order Hold1 的采样率设置为1/1e5,Zero-Order Hold2采样率 设置为1/2.55e6.如图4.7。

频谱示波器:频谱示波器的参数设置比较复杂,如图4.8所示。

7

频谱示波器的参数设置分为4个部分:第一部分为示波器属性(Scope Properties),主要负责设置示波器的输入特性;第二部分为显示特性(Display Properties),主要负责显示界面的设置;第三部分为坐标轴属性(Axis Properties), 主要负责横纵坐标的设置;第四部分是线性属性(Line Properties),这部分保持默 认设置。下面我们只介绍需要设置的参数,其余保持默认值。 第一部分中,频谱单位设置(Spectrum units)设置,这里我们设置为dBm。 频谱类型(Spectrum type)设置中我们选择双边频谱(Two-sided)。Buffer input 表示帧长度,如果要设置它,我们必须选中它,这样才会弹出设置框。如果不选中 它的话,无法进行FFT变换,因此我们必须选中它。这里保证帧长度覆盖一个PN码 周期,具体的设定需要考虑实际情况,本次仿真中设定帧为512bit。 第二、四部分保持默认设置。 第三部分中,主要是根据频谱图调整Y轴的最大最小值,是的频谱显示更清晰, 更直观。依据实际情况而定。

8

4 仿真结果与分析
依照上面的步骤,我们已经设置好了整个扩频调制仿真模块,现在我们运行这个模 块,进行扩频调制仿真,仿真结束后,双击“Compare Wave 2”示波器,即可以观察 到输入信号和已扩信号的波形比较图,如图 4.9。图中下半部分是输入信号的波形, 上半部分是已扩信号的波形。

9

10

现在我们来看看扩展前的频谱图和扩展后的频谱图,如图4.10和图4.11。从两个 频谱图中可以明显的看出, 扩频前的信息频宽是1Hz, 扩频后的信息频宽是255KHz, 信号的频宽被扩展了255倍。在设置PN码发生器的参数时,将PN码的长度设置为了 255bit,理论上可以将信号展宽255倍,由仿真结果可以看出,完全符合扩频调制理 论预期值。

11

实验三 BPSK 调制的 SIMULINK 实现 1 实验目的
1、掌握 BPSK 调制的原理; 2、进一步学习 SIMULINK 软件的使用; 3、提高独立设计实验的能力。

2 实验要求
1、课前预习实验,实验原理必须论述清楚; 2、实验报告中列出 SIMULINK 的仿真图和注释; 3、实验结果(波形图)必须粘贴在实验报告中; 4、实验报告上写上自己的学号和姓名。

3 实验原理
BPSK载波调制模块
图 4.12 是 BPSK 扩频载波调制模块,在这个模块中主要是使用正弦载波与已扩序列 进行载波调制。

各模块的参数设置
正弦波发生器(Sine Wave):如图4.13 为正弦波发生器参数设置图,从图中可 以看出,输出正弦波的公式为S(t)=Amp*Sin(Freq*t+ Phase) + Bias。从公式里 面我们可以看出,需要设置的有Amp,Freq,Phase,Bias。Amp 就是正弦波的幅 度(Amplitude),在这次仿真中我们设置为1,即就是正弦波的幅度为1V。Bias
12

为幅度偏移,主要控制正弦波在Y 轴上的偏移量,这里我们需要正弦波在{-1, +1}之间, 所以我们应该默认幅度偏移量为 0。在这里Freq为角频率,因为我们 本次载波仿真中载波选择的频率是 510KHz, 因此在这个参数中我们 Frequence设 置为510000*2*pi。Phase为相位初始值设置,由于没有相位偏移,这里我们默认 设置为0。Sample Time为采样时间,默认为0。 Zero-Order Hold 模块:由于我们的载波采用的是 510KHz 的正弦波,因此图中 的两个 Zero-Order Hold 模块的采样率均设置为 1/5.1e6。

频谱示波器:在做扩频调制时,我们已经对频谱示波器做了详细的介绍,在 这里就不在叙述。 对于载波调制模块中的这个频谱示波器的参数设置我们完全参 考扩频模块中的频谱示波器参数设置。

4 实验结果与分析
结合前面的扩频模块部分,运行整个扩频调制模块,等待结束后。双击“Compare Wave 3”示波器,显示调制后的波形,如图4.14。在图中,上半部分是输入信号

13

的波形,中间部分是载波的波形,下半部分是载波调制后的信号。从图中我们明 显的可以看出, 当输入信号的极性变换后, 调制后的波形信号有明显的相位翻转, 因此BPSK调制成功。 下面我们在看看频谱图,如图 4.15,,对照前面扩频后的频谱图,我们发现信号 的频谱中心频率被搬移到了 510KHz 的位置,与频谱搬移的理论吻合,因此此次 仿真达到了 BPSK 调制的效果。

14

15

实验四 直接序列扩频以及 QPSK 调制 1 实验目的
1、掌握 QPSK 调制的原理; 2、进一步学习 SIMULINK 软件的使用; 3、提高独立设计实验的能力。

2 实验要求
1、课前预习实验,实验原理必须论述清楚; 2、实验报告中列出 SIMULINK 的仿真图和注释; 3、实验结果(波形图)必须粘贴在实验报告中; 4、实验报告上写上自己的学号和姓名。

3 实验原理
一、直接序列扩频系统发射机设计图(QPSK调制方式)
从图 4.16 中,我们可以看出 QPSK 调制可以看成是两路 BPSK 调制,对于输入的信 号,我们首先进行一次串/并变换,把一路信号变换成两路信号,分别是 I 路信号和 Q 路信号,然后对这两路信号分别进行 BPSK 调制,最后在输出端将这两路信号相加, 总体实现 QPSK 扩频调制。

二、直接序列扩频系统发射机仿真图(QPSK调制)
如图4.17,是以QPSK为载波调制方式的直接序列扩频系统。在仿真图中,
16

我们采用的是伯努利二进制发生器作为信源,然后使用Buffer和Demux两个模块 将信源分为两路信号I路和Q路,然后使用两个能够产生m序列的PN码发生器对 两路信号分别进行扩频调制。 将扩频后的两路信号送入载波调制模块,在载波调 制模块中, 使用了两个正弦波发生器,由于仿真中两个正弦波发生器是同时工作 的,因此在这里,我们只需要对另一个正弦波发生器延迟相位,I路和Q路信号分 别与这两个正交的载波信号相乘,将频谱搬移到中频段,然后将两路信号相加。 因此QPSK调制就是对两路信号分别进行BPSK调制,然后将两路信号叠加。

1.各模块参数设置
伯努利二进制发生器:设置伯努利二进制发生器的采样时间设置为1/2e3。 PN 码发生器:两个 PN 码发生器的 m 序列的参数设置分别为:1 0 0 0 1 1 1 0 1 和 1 0 1 0 1 1 1 0 1。初始值均为 0 0 0 0 0 0 0 1。 串并变换模块: 图中的串并变换模块是由一个Buffer模块和一个分线器组成的。 由于 串并变换是将一路信号换成两路信号的,所以在Buffer模块里的Output buffer size设 置为2。在Demux模块中的Number of outputs设置为2.这样我们就可以实现信号的串 并变换。设置如图4.18和图4.19。

17

Zero-Order Hold:在7个Zero-Order Hold模块中,我们依照其编号顺序对其采样时 间设置为:1/8e6、1/1e5、1/1e5、1/8e6、1/5.1e6、1/5.1e6、1/5.1e6。 Sine Wave:在两个正弦波发生器设置中,他们的频率都设置为510KHz,即就是在 Frequency参数设置中设置为510000*2*pi。由于两个正弦波的相位相差pi/2,因此我 们把Q路的Sine Wave中的Phase设置为pi/2。如图4.20。

18

频谱示波器: 图中所有频谱示波器的参数设置与上两次实验中BPSK中的频谱示波器 的参数设置一样,因此在这里不再敖述。

4 实验结果与分析
依照图4.16,我们连接好各个模块,然后依照前面的各模块设置参数,设置好各个 模块,开始仿真,等仿真结束后,我们双击示波器Compare Scope1,我们可以看到 串并变换的结果,如图4.21。

19

串并变化分析:在图4.21中,上部分是有伯努利二进制发生器产生的信源信号,中 部为经过串并变换后的I路信号,下部为经过串并变换的Q路信号,从图中可以明显 的看出,串并变换后,信号的频率是原来信号的一半,即码率是原来的1/2。 I路信号的扩频分析:查看I路信号的扩展前后的频谱图,如图4.23和4.24,从两个频 谱图中我们可以明显的看出,I路信号被成功的扩展了。

20

I路信号BPSK载波调制分析:双击Compare Scope2,我们会看到I路已扩信号经过正
弦载波调制后的波形,如图4.25。图中上部分是载波波形,中部为已扩信号,下部 是载波调制后的的波形,从图中明显可以看出调制后在波的相位发生了翻转,完成
21

了I路扩频信号的BPSK调制。然后查看载波调制的频谱图,如图4.26。从图中明显可 以看得出,已扩信号的中心频率被搬移到了510KHz处,实现频谱搬移。

扩频信号的QPSK的波形分析: 双击示波器Compare Scope4, 如图4.27.我们可以看到 QPSK的调制波形, 上部分为I路信号的载波调制后的波形, 下部分为Q路信号的载波 调制后的波形,中间部分是两路信号叠加后的波形。从图中的相位变化我们可以看 出此次仿真已经完成了QPSK调制。然后查看QPSK调制后的频谱波形,如图4.28。

对于Q路的信号分析,由于Q路与I路信号是同样的方法,所以在这里就不再赘述。
22

对于 Q 路的信号分析, 由于 Q 路与 I 路信号是同样的方法, 所以在这里就不再赘述。

23


相关文章:
数字通信技术实验指导
数字通信技术实验指导书 电子与信息工程学院 2015 年 6 月 1 实验一 分组交织编码的 MATLAB 实现 1 实验目的 1、掌握分组交织编码的原理; 2、进一步学习 Matlab...
数字通信技术实验指导书
数字通信技术实验指导书 1 前言 数字通信技术课程是一门理论性与实践性都很强的专业课。 如何 加强理论课程的学习, 加深学生对本课程中的基本理论知识及基本...
数字通信技术实验指导书2013
数字通信技术实验指导书(仅供电子工程学院内部使用) 实验一、数字信源实验一、 实验目的: 1、 了解单极性码、双极性码、非归零码和归零码等基带信号的产生...
数字通信技术实验报告
数字通信技术实验报告_调查/报告_表格/模板_实用文档。数字通信技术 实验一: clear all [x,fs,bits]=wavread('myheart.wav'); z=sign(x); Max=max(abs(x...
数字通信技术实验指导书
数字通信技术上机实验指导数字通信技术上机实验指导书隐藏>> 《数字通信技术实验指导书 徐州师范大学计算机科学与技术学院 2009.11 1 前言 数字通信技术课程是一...
数字通信技术-实验指导书3-renshijin
数字通信实验指导数字通信实验指导隐藏>> 《数字通信技术实验指导书 徐州师范大学计算机科学与技术学院 2009 年 11 月 1 前言 数字通信技术课程是一门理论性与...
通信实验思考题
通信原理实验指导书思考题答案 实验一思考题 P1-4: 1、 位同步信号和帧同步信号在整个通信原理系统中起什么作用? 答:位同步和帧同步是数字通信技术中的核心问题...
数据通信实验指导书
数据通信实验指导书_工作总结/汇报_总结/汇报_实用文档。数 据实 验指 通导 ...实验二 2ASK 数字调制与解调一、实验目的: 1.用 MATLAB 仿真技术实现数字调制...
数字通信实验讲义
数字通信技术实验指导书 55页 免费 数字通信QAM调制及其MAT... 4页 1下载券数...实验一一、实验目的 脉冲编码调制 1、掌握均匀 PCM 的概念,工作原理,理解量化...
通信原理实验指导书
通信原理》课程主要介绍传 输及复用技术。本实验系统涵盖了数字频带传输的主要...本实验设备还有待进一步完善,实验指导书中也难免有不当之处,期望同学们及有 关...
更多相关标签:
通信原理实验指导书 | 移动通信实验指导书 | 光纤通信实验指导书 | 数字电路实验指导书 | 数字逻辑实验指导书 | 数字信号处理实验指导 | 数字通信原理实验报告 | 数字通信技术 |