太原理工大学14级无线网络通信技术实验报告.docx
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太原理工大学14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：
致远楼B502
专业班级：
软件1417班学号：
2014005993
学生姓名：
曹旭清
指导教师：
张巍
2016年4月22日
太原理工大学实验报告一
学院名称
软件学院
专业班级
软件1417
实验成绩
学生姓名
曹旭清
学号
2014005993
实验日期
2017.4.3
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
软件1417
实验成绩
学生姓名
曹旭清
学号
2014005993
实验日期
2017.4.10
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。
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。
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,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：
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
软件1417
实验成绩
学生姓名
曹旭清
学号
2014005993
实验日期
2017.4.10
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
软件1417
实验成绩
学生姓名
曹旭清
学号
2014005993
实验日期
2017.4.10
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：
升级会员 