太原理工大学12级无线网络通信技术实验报告.docx
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太原理工大学12级无线网络通信技术实验报告.docx
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太原理工大学12级无线网络通信技术实验报告
实验报告
课程名称:
无线网络通信技术
实验项目:
无线网络通信技术实验
实验地点:
逸夫楼502
专业班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
2015年4月10日
太原理工大学实验报告一
学院名称
软件学院
专业班级
实验成绩
学生姓名
学号
实验日期
2015.4.10
课程名称
无线网络
通信技术
实验题目
四相移相键控(QPSK)调制及解调实验
一、实验目的和要求:
1、掌握QPSK调制解调原理及特性。
2、掌握利用MATLAB编程实现调制及解调的方法。
二、实验内容:
1、利用MATLAB编程实现QPSK调制及解调。
2、观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。
3、观察I、Q调制解调过程中各信号变化。
三、主要仪器设备
Win864位操作系统笔记本电脑及MATLABR2009a
四、主要操作方法与实验步骤:
程序代码
%日期2013.1.14
%功能QPSK的调制解调,基带信号点数t(限偶数),基波频率w0可设置
clearall;
nb=32;%传输的比特数
T=1;%基带信号宽度,也就是基波频率
fc=8/T;%载波频率
ml=2;%调制信号类型的一个标志位(选取2的原因见23行)
c=4*nb;%单周期采样点数
delta_T=T/c;%采样间隔
fs=1/delta_T;%采样频率
t=0:
delta_T:
nb*T-delta_T%限定t的取值范围c*nb
N=length(t);%采样数
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制部分
%基带信号的产生
data=fix(2*rand(1,nb));%调用一个随机函数(0or1),输出到一个1*100的矩阵
datanrz=data.*2-1;%变成极性码
fori=1:
nb
data1((i-1)/delta_T+1:
i/delta_T)=datanrz(i);%将极性码变成对应的波形信号
end
%将基带信号变换成对应波形信号
fori=1:
nb
data0((i-1)/delta_T+1:
i/delta_T)=data(i);%将基带信号变成对应的波形信号
end
%串并转换,将奇偶位数据分开
idata=datanrz(1:
ml:
(nb-1));%将奇偶位分开,因此间隔m1为2
qdata=datanrz(2:
ml:
nb);
%QPSK信号的调制
fori=1:
nb/2
ich(2*((i-1)/delta_T+1):
2*(i/delta_T))=idata(i);
end
forii=1:
N/T
a(ii)=(1/sqrt
(2))*cos(2*pi*fc*t(ii));
end
idata1=ich.*a;%奇数位数据与余弦函数相乘,得到一路的调制信号
forj=1:
nb/2
qch(2*((j-1)/delta_T+1):
2*(j/delta_T))=qdata(j);
end
forjj=1:
N/T
b(jj)=(1/sqrt
(2))*sin(2*pi*fc*t(jj));
end
qdata1=qch.*b;%偶数位数据与余弦函数相乘,得到另一路的调制信号
st=idata1-qdata1;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%信道中
SNR=0;%信噪比
stn=awgn(st,SNR);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%解调%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%设计滤波器%%%%%%%%
[B,A]=butter(3,0.01,'low');
[h1,w]=freqz(B,A);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%相干解调
ist=stn.*a;
p=length(ist)
qst=stn.*(-b);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%滤波
istl=filter(B,A,ist);
qstl=filter(B,A,qst);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%抽样判决%%%%%%%%%%
fori=1:
nb/2
ifistl(2*(p/nb)*(i-1)+(1*(p/nb)))>=0
in(i)=1;
elsein(i)=0;
end
ifqstl(2*(p/nb)*(i-1)+(1*(p/nb)))>=0
qn(i)=1;
elseqn(i)=0;
end
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%并串转换
fori=1:
nb/2
y(2*i-1)=in(i);
y(2*i)=qn(i);
end
fori=1:
nb
yy((i-1)/delta_T+1:
i/delta_T)=y(i);
end
data
y
N
figure;
subplot(4,1,1)
plot(data0*0.7),title('基带信号,4096维二进制序列,对应向量是data0');
subplot(4,1,2)
plot(data1*0.7),title('双极性信号,4096维双极性序列,对应向量是data1');
subplot(4,1,3)
plot(ich*0.7),title('I路数据,4096维双极性序列,对应向量是ich');
subplot(4,1,4)
plot(qch*0.7),title('Q路数据,4096维双极性序列,对应向量是qch');
figure;
subplot(4,1,1)
plot(ist),title('相干解调I路信号,4096维且值为(-1,1)的序列,对应向量是ist');
subplot(4,1,2)
plot(qst),title('相干解调Q路信号,4096维且值为(-1,1)的序列,对应向量是qst');
subplot(4,1,3)
plot(istl),title('I路解调波形,4096维且值为(-1,1)的序列,对应向量是istl');
subplot(4,1,4)
plot(qstl),title('Q路解调波形,4096维且值为(-1,1)的序列,对应向量是qstl');
%%%%%%%%%%%%%%%%%画图%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
figure;
subplot(4,2,1);
plot(data0*0.7),title('基带信号');
subplot(4,2,2);
psd(abs(fft(data0))),title('基带信号频谱');
subplot(4,2,3);
plot(st),title('调制信号');
subplot(4,2,4);
psd(abs(fft(st))),title('调制信号频谱');
subplot(4,2,5);
plot(stn),title('stn信道波形');
subplot(4,2,6);
psd(abs(fft(stn))),title('经过高斯信道信号频谱');
subplot(4,2,7);
plot(yy*0.7),title('解调后的基带信号');
subplot(4,2,8);
psd(abs(fft(yy))),title('解调后的基带信号频谱');
五、实验结果与分析
实验截图:
六、讨论、心得
在实验过程中了解了QPSK调制解调的原理及其特性,以及掌握利用了MATLAB编程实现QPSK实现调制及解调。
基带信号与解调之后的基带信号一致。
七.辅导教师点评:
教师签字:
太原理工大学实验报告二
学院名称
软件学院
专业班级
实验成绩
学生姓名
学号
实验日期
2015.4.14
课程名称
无线网络
通信技术
实验题目
m序列产生及其特性实验
一.实验目的和要求:
通过本实验掌握m序列的产生方法、特性及应用。
二、实验内容:
1、按照课本P182图5-5,设计4阶m序列产生方法。
并编写MATLAB程序,要求输出周期为15的m序列“000111101011001”
2、编写程序验证m序列的相关性质,如平衡特性,游程分布特性,延位相加特性。
要求至少验证一条性质。
三、主要仪器设备
Win864位操作系统笔记本电脑及MATLABR2009a
四、主要操作方法与实验步骤:
基本原理:
CDMA通信要求扩频序列具有良好的伪随机特性。
由于随机噪声难以重复产生,而伪随机噪声便于重复产生,因而伪随机序列(PN序列)被广泛应用于扩频通信。
目前应用最广的是m序列,它是由线性反馈移存器产生的周期最长的二进制数字序列。
码分多址系统主要采用两种长度的m序列:
一种是周期为
的m序列,又称短PN序列;另一种是周期为
的m序列,又称为长PN码序列。
m序列主要有两个功能:
①扩展调制信号的带宽到更大的传输带宽,即所谓的扩展频谱;②区分通过多址接入方式使用同一传输频带的不同用户的信号。
1、产生原理
图2-1给出了一个4阶移位寄存器序列生成器。
图2-14阶移位寄存器序列生成器
该序列生成器能够产生周期为15的0,1二值序列。
设初始状态(a1,a2,a3,a4)=(1,0,0,0),则周期序列输出为:
000111101011001。
图2-2是反馈移存器生成的m序列状态图。
图2-24阶m序列状态图
第1时刻:
a4=1,a3=0,a2=0,a1=0此时,a4⊕a1=1a4
第2时刻:
a4=1,a4àa3=1,a3àa2=0,a2àa1=0,因此
a4,a3,a2,a1=1,1,0,0,此时a4⊕a1=1àa4
à
第3时刻:
a4=1,a4àa3=1,a3àa2=1,a2àa1=0,因此
a4,a3,a2,a1=1,1,1,0,其它时刻和此类似。
最后如图2-1。
(3)m序列的特点
①平衡特性
●在m序列的一周期中,“1”的个数仅比“0”的个数多1,即“1”的个数为(N+1)/2,“0”的个数为(N-1)/2。
(N为周期)
●例如,由4阶移位寄存器序列生成器产生的序列000111101011001中,“1”的个数为8,“0”的个数为7。
②游程分布特性
●把一个序列中取值相同的那些连在一起的元素合称为一个“游程”。
●在一个游程中元素的个数称为游程长度。
例如,同样是在000111101011001序列,共有000、1111、0、1、0、11、00和1共8个游程。
●其中,长度为4的游程有1个;长度为3的游程有1个;长度为2的游程有2个;长度为1的游程有4个。
●在m序列中,长度为1的游程占游程总数的1/2;长度为2的游程占游程总数的1/4;长度为3的游程占游程总数的1/8……。
③延位相加特性
一个m序列M1与其经任意次迟延移位产生的另一个不同序列M2进行模2相加,得到的仍是M1的某次迟延移位序列M3。
即:
M3=M1⊕M2
例如,m=7的m序列M1=1110010,M2=0111001,1110010⊕0111001=1001011。
而将M1向右移位5次即得到1001011序列。
实验步骤:
(1)按照图2-1,设计4阶m序列产生方法。
(2)编写MATLAB程序并上机调试,最后要求输出周期为15的m序列“000111101011001”。
(3)编写程序验证m序列的相关性质,要求至少验证一条性质。
程序代码:
clearall;
a1=1;a2=0;a3=0;a4=0;
m=15;
fori=1:
m
b4=a4;b3=a3;b2=a2;b1=a1;
a4=b3;a3=b2;a2=b1;
a1=xor(b1,b4);
ifb4==0
u(i)=0;
else
u(i)=b4;
end
end
m=u
fprintf('1的个数')
sum(m==1)
fprintf('0的个数')
sum(m==0)
五、实验结果与分析
验证m序列的平衡特性:
在m序列的一周期中,“1”的个数仅比“0”的个数多1。
即“1”的个数为(N+1)/2,“0”的个数为(N-1)/2.
六、讨论、心得
学会了使用延位相加法以及模二运算产生m序列,在遇到不懂的地方上网查找了资料,最后成功的完成了实验。
七、辅导教师点评:
教师签字:
太原理工大学实验报告三
学院名称
软件学院
专业班级
实验成绩
学生姓名
学号
实验日期
2015.4.16
课程名称
无线网络
通信技术
实验题目
信道编码
一、实验目的和要求:
1、学习并理解信道编码的目的、要求等基本概念
2.学会使用MATLAB实现奇偶监督码的检错模拟与分析
二、实验内容:
1、输入任意行任意列的一个二进制序列,也即发送码组,再加上1位监督位,在接收端使用奇偶监督码中的偶数监督码进行检错。
2、若发送码组为1100111,要求加上1位监督位,在接收端使用奇偶监督码中的偶数监督码进行检错。
三、主要仪器设备
Win864位操作系统笔记本电脑及MATLABR2009a
四、主要操作方法与实验步骤:
1、输入任意行任意列的一个二进制序列,也即发送码组,再加上1位监督位,在接收端使用奇偶监督码中的偶数监督码进行检错。
代码如下:
clc;clear;
m=input('请输入行:
');
n=input('请输入列:
');
a=randint(m,n);
a
fork=1:
2
sum=zeros(1,m);
fori=1:
m
forj=1:
n
sum(i)=sum(i)+a(i,j);
z=sum(i);
end
ifrem(z,2)==k-1
a(i,n+1)=0;
else
a(i,n+1)=1;
end
end
ifk==1
fprintf('偶校验:
')
else
fprintf('奇校验:
')
end
a
end
2、若发送码组为1100111,要求加上1位监督位,在接收端使用奇偶监督码中的偶数监督码进行检错。
代码如下:
clc;clear;
m=input('请输入行:
');
n=input('请输入列:
');
a=[1100111];
a
fork=1:
2
sum=zeros(1,m);
fori=1:
m
forj=1:
n
sum(i)=sum(i)+a(i,j);
z=sum(i);
end
ifrem(z,2)==k-1
a(i,n+1)=0;
else
a(i,n+1)=1;
end
end
ifk==1
fprintf('偶校验:
')
a
end
end
五、实验结果与分析
六、讨论、心得
在该实验进行过程中用到了两个重要函数1.randint(m,n),其意义是在命令窗口中输入n列。
2.rem(x,y)表示求x除以y的余数。
学会了如何使用MATLAB实现奇偶监督码的检错模拟与分析
七.辅导教师点评:
教师签字:
太原理工大学实验报告四
学院名称
软件学院
专业班级
实验成绩
学生姓名
学号
实验日期
2015.4.17
课程名称
无线网络通信技术
实验题目
基于Simulink的通信系统建模与仿真
实验目的和要求:
1、通过利用matlabsimulink,熟悉matlabsimulink仿真工具。
2、通过实验更好地掌握课本相关知识,熟悉2ASK的调制与解调。
二、实验内容:
使用MATLAB中的Simulink工具箱搭建ASK调制及解调的框图(使用模拟相乘法及相干解调法)
三、主要仪器设备
Win864位操作系统笔记本电脑,及软件MATLABR2009a
四、主要操作方法与实验步骤:
(一)首先进入matlab,在命令窗口输入simulink,进入simulink界面。
如下图:
然后单击此窗口中的File菜单中的选项New中的Model命令,出现如下窗口:
(二)然后使用Simulink中的工具,画出如下的ASK调制及解调的框图。
(三)simulink中包括很多模块,比如积分模块,传递函数模块等,simulink功能非常强大。
要想在simulink中建模,首先要建立一个空白页,然后将所需要的模块从模块库中拖入,然后对模块设置参数即可。
完成框图后,再单击File菜单中的Save命令进行保存,保存的扩展名为.mdl文件。
(四)把上述框图画好后,进行保存,然后单击simulation(仿真)菜单中的start开始仿真。
再双击元件scope(示波器)即可查看信源波形及解调信号波形。
如下面图所示。
五、实验结果与分析
由仿真结果可知,相比而言,ASK调制在解调时对于滤波器与噪声参数的设置最为敏感,在理论值情况下,其解调波形边沿仍存在不规则形状。
1.ASK信号解调时对于滤波器参数敏感,应注意根据实际调整滤波器参数。
而且,与其他数字调制方式相比,ASK对噪声更为敏感。
2.当ASK信号信源幅度为1时,判决器判决门限并非0.5,而应该设置为0.25。
这是因为:
假设信源为m(t),载波为cos
,则解调信号为m(t)*co
=m(t)*(
)=
+
,经过低通滤波器后仅剩下
一项,故判决时应将门限设置此项的一半,即0.25。
六、讨论、心得
在该实验的进行过程中,出现了许多困难,最后在解决困难的过程中总结出了:
要注意示波器的两个输入,才能链接序列产生器。
利用MATLAB的Simulink的工具,很容易的进行2ASK的调制与解调的仿真实验。
七.辅导教师点评:
教师签字:
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 太原 理工大学 12 无线网络 通信 技术 实验 报告