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《无线通信基础》课程研究性学习手册数字调制解调实验Ⅰ姓名:学号:同组成员:指导教师:李瑞涛时间:2015年5月目录一、实验任务:...............................................................................................................................31、subMOD子程序.................................................................................................................32、subPulseShaping和subMatchFilter子程序......................................................................33、subDemod子程序..............................................................................................................44、实验结果验证.....................................................................................................................4二、理论分析:.............................................................................................................................41、BPSK与QPSK调制.............................................................................................................42、脉冲成型滤波.....................................................................................................................5三、实验步骤:.............................................................................................................................51、BPSK调制程序设计............................................................................................................52、BPSK解调程序设计:........................................................................................................63、QPSK调制程序...................................................................................................................64、QPSK解调程序...................................................................................................................75、脉冲成形滤波器程序设计.................................................................................................76、匹配滤波器程序设计.........................................................................................................8四、结论及分析:...........................................................................................................................91、BPSK调制解调程序验证....................................................................................................92、QPSK调制解调程序验证.................................................................................................103、更改参数对实验结果的影响...........................................................................................12五、遇到的问题及解决方法:.....................................................................................................13六、扩展问题:.............................................................................................................................14七、心得:.....................................................................................................................................14八、参考文献:.............................................................................................................................15一、实验任务:本实验主程序的前面板是完整的,程序结构和大部分的子程序也都已经提供,需要自己完成的只有subMOD、subPulseShaping、subMatchFilter、subDemod这四个子程序。需要按照下面的步骤正确的完成这四个子程序,在完成实验后上交完整的程序以及实验报告。1、subMOD子程序这个子程序的作用是实现BPSK或QPSK的基带调制,即将输入的信源bit序列映射到符号域,输出是复数形式的符号。以BPSK为例,BPSK把一个信息位表示成一个符号,即映射出的符号有两种可能的相位。在数学上,每比特调制信号表示为:bmbtfts2cos(4.1)式中,mf是基带调制的频率,b是b=0或1时的相位偏移。如果我们选择的两个相位分别是π/2和3π/2的话,可以将调制信号tsb表示为:12sin2cos002sin2cos0biftfjtfbiftfjtftsmmmmb(4.2)对应前面所说的将每一个bit映射成一个复数符号,可以很容易的看出BPSK的映射关系为:将信源0映射成0+i,信源1映射成0-i。当调制方式为QPSK时,原理与BPSK类似。不同的是QPSK是将信源的2个bit映射成一个复数符号,因此有四种可能的表示符号。例如我们选择相位偏移分别为π/4、3π/4、5π/4和7π/4,则对应的复数符号分别为0.707+0.707i、-0.707+0.707i、0.707–0.707i和-0.707-0.707i。因此你在subMOD子程序中需要做的就是把输入的信源bit数据流映射到符号域上。例如输入bit数据为11011000,调制方式为QPSK的话,则输出的符号应该为-0.707-0.707i、0.707-0.707i、-0.707+0.707i和0.707+0.707i。2、subPulseShaping和subMatchFilter子程序这两个子程序的功能类似,分别是实现发端的脉冲成型滤波和收端的匹配滤波。信号通过滤波器就相当于信号和滤波器的时域脉冲响应做卷积。以发端为例,你首先需要做的就是根据设置的滤波器类型、滤波器长度等输入参数生成脉冲成型滤波器系数。然后根据设置的上采样率对输入符号进行上采样。最后将上采样后的信号与生成的滤波器系数做卷积。得到的便是成型滤波后的输出信号。接收端的实现过程与发射端类似,主要区别在于接收信号已经在发端进行了上采样,因此在收端匹配滤波前不再需要上采样操作。3、subDemod子程序subDemod子程序实现对接收符号的解映射,即发送端subMOD子程序的逆过程。子程序的输入是同步后的数据符号,输出是解调后的bit数据。如果是BPSK调制,你需要将每个输入的数据符号解映射成一位bit数据;如果是QPSK调制,则需要将每个输入符号解映射成两位bit数据。要注意在发送端进行映射的图谱要与接收端解映射的图谱对应,这样才能够正确的解调出数据。4、实验结果验证完成以上几个子程序后,可以通过运行主程序来验证编写的模块是否正确。首先你需要在前面板上合理的设置各项参数,例如信源为文本并使用QPSK调制,你还可以通过信噪比范围参数来设置所计算信噪比的最大值。之后运行程序,如果程序正确的话你可以观察到星座图、误码率数据、接收端恢复的文本等输出信息。然后你可以改变参数,验证在不同参数下程序是否能够正确运行,并对比运行的结果有何异同。最后按照要求完成实验报告。二、理论分析:1、BPSK与QPSK调制BPSK(BinaryPhaseShiftKeying),把模拟信号转换成数据值的转换方式之一,利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的正弦波和相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。BPSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。正交相移键控(QuadraturePhaseShiftKeyin,QPSK)是一种数字调制方式。它分为绝对相移和相对相移两种。由于绝对相移方式存在相位模糊问题,所以在实际中主要采用相对移相方式DQPSK。目前已经广泛应用于无线通信中,成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。数字调制用“星座图”来描述,星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数:(1)信号分布;(2)与调制数字比特之间的映射关系。星座图中规定了星座点与传输比特间的对应关系,这种关系称为“映射”,一种调制技术的特性可由信号分布和映射完全定义,即可由星座图来完全定义。四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为45°,135°,225°,315°,调制器输入的数据是二进制数字序列,为了能和四进制的载波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称为双比
本文标题:北交大无线通信实验一数字调制解调1
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