通信原理实验报告

1、技术文件完成时间：2013 年 7 月 16 日设计小组： 051 ：( 组长) 、设计小组、交通大学 电子信息与电气通信原理实验-实验 7信道估计和均衡班级学号具体负责的工作F10030025100109175整体设计，具体指挥，实验仿真与实践F10030035100309264实验仿真，撰写F10030025100309242实验仿真，撰写摘要：本文主要介绍了信道估计和均衡中的模块设计，并用 LabView 对实验进行仿真，分析了仿真结果，回答了实验指导书上一些问题，以加深对原理的理解。最后，用 USRP 系统进行了实验测试，并对实验结果进行了分析。当然，笔者写出了遇到和解决方法。本文试读

2、对象为通信行业，或者本专业的初学者。：Channel Equalization, USRPAbstract:This reportroduced the design of Channel equalization, and we use LabView as a platform to simulate it.Theysis and results arehis report. Also, we discussed some questions from the instructor aiming ofunderstanding more about the theory. And then

3、, we discussed the results in USRP system. Of course, wementioned the problem we met and the solution we took. This report fit for the IE spelist and studentswho arehis major.Key words:Channel Equalization，USRP目 录实验目的1实验准备的内容2模块设计2LLSE.vi 的设计2Toeplitz.vi 的设计3direct_equalizer.vi 的设计42.2 仿真调试现象及分析、遇到和

4、解决方法52.3 回答问题61)在实现 toeplitz.vi 时，要求使用给定的 Toeplitz 阵首行和首列元素，把对应Toeplitz 阵生成完整。注意到首行第一个元素应和首列第一个元素相等。那么，请回答，如果对你的 VI 输入的这两个元素不相等，会得到什么样的结果？6采用 USRP 的实验内容9实验方法9实验现象与结果91.参考文献14附录 B简明：15程序、1. 实验目的理解信道估计的基本概念及其工程应用价值；理解信道估计和信道均衡的基本算法；利用 NIUSRP 和 LabView 数字通信实验，实践均衡器的原型设计和性能评测。、2. 实验准备的内容2.1 模块设计图 2.1 基带

5、数据传输系统模型图 2.2 实际的基带传输系统模型2.1.1 LLSE.vi 的设计表 2.1 关于LLSE.vi 的描述当AA可逆（ A为A的共轭转置阵），最优近似解 x = （A* A）-1 A* b此时，最小误差平方为e = |Ax b|2 = b* b b* Ax如图2.3所示的程序框图则是完成上述两个表达式的计算。图 2.3 LLSE.vi 程序框图、2.1.2 toeplitz.vi 的设计表 2.2 关于 toeplitz.vi 的描述当给定了 toeplitz 矩阵的行和列之后就可以确定这个矩阵。该矩阵的每一行都是上一行向右移位一位之后首位用列中的相应元素替换掉。故根据这个性质

6、来构造图 2.4 所示，循环体中则是完成了移位并添加到矩阵中的功能。toeplitz矩阵的程序框图如图 2.4 toeplitz.vi 程序框图、2.1.3 direct_equalizer.vi 的设计表 2.3 关于direct_equalizer.vi 的描述direct_equalizer.vi 可以调用 toeplitz.vi 和 LLSE.vi 来实现均衡器的功能。首先根据输入的训练比特序列能够得到 LLSE.vi 中使用的 b，将输入的序列根据滤波器时延参数截断后构造出 toeplitz.vi 输入的行向量和列向量，输出得到了 LLSE.vi 输入端的矩阵 A，最后就能够得到最小

7、二乘近似解。程序框图如图 2.5 所示。图 2.5 direct_equalizer.vi 程序框图、2.2 仿真调试现象及分析、遇到和解决方法仿真调试较为正常，根据试验输出，可以得到预期结果，基本实现了程序的功能。对于 LLSE.vi 如下结果：图2.6LLSE.vi 前面板输入输出结果图对于 Toplizer.vi 如下结果：图 2.7toplizer.vi 前面板输入输出结果图仿真结果正常。、2.3 回答问题1)在实现 toeplitz.vi 时，要求使用给定的 Toeplitz 阵首行和首列元素，把对应 Toeplitz 阵生成完整。注意到首行第一个元素应和首列第一个元素相等。那么，请

8、回答，如果对你的 VI 输入的这两个元素不相等，会得到什么样的结果？结果如下图所示图 2.8 toplizer.vi 前面板输入输出结果图图上发现对于本程序只是以第一行的第一个元素为标准，并不把列上的第一个元素作为考虑，所以对于程序结果并不影响。2)用信道特性h0 = 1,h1 = 0.35e j /4 测试你的信道均衡算法。你可以在模拟器前面板修改均衡器长度值。请回答，在不加噪声情况下，如果你把均衡器长度定为 1，接收星座图会发生什么样的情况？均衡器长度逐渐增大时，如图 2.9 和图 2.10 所示，星座图越来越紧凑，采样误差减小。而当均衡器长度为 1 时每个象限内出现 4 个点，且成菱形分

9、布。、图 2.9接收信号星座图(equalizer length=1)Equalizer length=5Equalizer length=6图 2.10 接收信号星座图Equalizer length=83)用同一个信道，观察不同均衡器长度情况下，你的均衡器误码率性能岁 SNR 的变化情况。分别对 1 1 f L + = 和 1 6 f L + = 两种情况，作图表现 BER 作为 SNR 函数的状况。SNR 变化范围取 0dB 到 14dB，步长 2dB。使用下列参数，其余参数取默认值。Modulation type = QPSKPacket length (bits) = 500 Equ

10、alization method = Direct Equalizer length ( 1 f L + ) =1, 6ISI Channel = h0 = 1,h1 = 0.35e j /4使用数据导出到文件中，再采用画图得到如下：、图 2.11 不同均衡器长度下 BER vs. SNR 曲线当均衡器长度较大时，误码率更低。、3. 采用 USRP 的实验内容3.1 实验方法首先载入两个子 vi 到 direct_equalizer.vi 中， 再将其放入 equalizer.vi 中替换实验中的direct_equalizer.vi，再把这修改好的 receiver.vi 载入到 top_r

11、x.vi 中，其他参数不变。接入 USRP，修改参数，分别按照窄带和宽带两个参数设置。窄带参数设置如下：Packet length = 500 bitsTX sle rate = 20 MS/secTX oversle factor = 200RX sle rate = 2 MS/secRX oversle factor = 20Equalizer length = 1 Capture time = 3.5 msec其余未列出的参数取默认值。接着，为观察无线信道对 QAM 接收星座图的影响，然后对receiver.vi 框图进行一些改变和重新连线。把为“recovered symbols”的连

12、线连到 synchronize.vi的输出，而不是 strip_control.vi。这将让你能观察到均衡器前端的信号星座图。注意由于这一改变其实旁路了 strip_control.vi，它将绘出整个接收序列造成的星座图，也就是说训练数据和数组末尾任何附加的符号或 0 都包含在内。宽带信道参数设置如下：Packet length = 500 bitsTX sle rate = 4 MS/secTX oversle factor = 4RX sle rate = 2 MS/secRX oversle factor = 2Channel estimaength = 6Equalizer lengt

13、h = 6Capture time = 80 sec3.2 实验现象与结果这部分只展示了实验现象截图，相关部分的现象描述将在 3.3 部分的回答问题部分给出。、图 2.12 宽带信道使能均衡器的功率时延图图 2.13 宽带信道使能均衡器的星座图、图 2.14 宽带信道未使能均衡器的功率时延图图 2.15 宽带信道未使能均衡器的星座图、图 2.16 窄带信道未使能均衡器的星座图图 2.17 窄带信道使能均衡器的星座图3.3 回答实验指导手册问题、1.中窄带信道的符号宽度是多少？答：窄带信道的符号宽度 = 1/ symbol rate = 10 us中宽带信道的符号宽度是多少？答：宽带信道的符号宽

14、度 =1/ symbol rate = 1 us假设连续时间信道 h () 在 0,2.5sec)区间取非零值，那么窄带和宽带两种情形下，对应的离散时间信道 h n 分别应有多少个非零抽头？换言之，如果 T nb 和 Twb 分别为窄带和宽带系统的符号宽度，求两种情形下集合2.3.答：区间长度 delta = 2.5 us。窄带信道 1 个抽头，宽带信道 3 个抽。两个系统中哪一个能更精确地“解得”信道特性 h ()？4.答：宽带信道的抽头数，能够更加精确地解得信道特性。窄带部分问题：5.你的系统符号速率是多少？答：系统的符号速率 = s你系统的通带带宽是多少？le rate/ oversle factor = 100KHz6.答：系统的通带带宽在 USRP 调试时使用了 40MHz基于你的观察，描述星座图劣化的情况。为观察无线窄带信道效果，你可能需要 “auto-scale”你星座图的轴点。答：星座图劣化情况：幅度减小，相位也发生了随机偏移。“auto-scale”使得星座图的坐标轴步长变小，坐标轴显示的范围更小，更容易显示较小的幅度值7.宽带部分问题：8.你的系统符号速率是多少？答：系统的符号速率 = s你系统的通带带宽是多少？le rate/ oversle factor = 1MHz9.答：系统的通带带宽在 USRP 调试时使用了 40MHz基于你观测的数据，作图描