太原理工大学14级无线网络通信技术实验报告Word文档格式.docx
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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
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
%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:
nb）;
%QPSK信号的调制
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））;
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:
qch（2*（（j-1）/delta_T+1）:
2*（j/delta_T））=qdata（j）;
forjj=1:
b（jj）=（1/sqrt
（2））*sin（2*pi*fc*t（jj））;
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）））>
qn（i）=1;
elseqn（i）=0;
%%%%%%%%%%%%%%%%%并串转换
y（2*i-1）=in（i）;
y（2*i）=qn（i）;
nb
yy（（i-1）/delta_T+1:
i/delta_T）=y（i）;
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'
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'
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'
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'
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%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
subplot（4,2,1）;
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
2017.4.10
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。
2、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。
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,a4a3=1,a3a2=0,a2a1=0,因此
a4,a3,a2,a1=1,1,0,0,此时a4⊕a1=1a4
第3时刻：
a4=1,a4a3=1,a3a2=1,a2a1=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：
a1=1;
a2=0;
a3=0;
a4=0;
m=15;
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;
m=u
fprintf（'
1的个数'
）
sum（m==1）
0的个数'
sum（m==0）
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.
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
信道编码
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
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。
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）;
n
sum（i）=sum（i）+a（i,j）;
z=sum（i）;
ifrem（z,2）==k-1
a（i,n+1）=0;
a（i,n+1）=1;
ifk==1
偶校验：
奇校验：
a=[1100111];
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
太原理工大学实验报告四
无线网络通信技术
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。
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）
Win864位操作系统笔记本电脑，及软件MATLABR2009a
（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。
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。
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。
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