太原理工大学13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工程：无线网络通信技术实验实验地点：行勉楼A302专业班级：软件1319班学号：2023005655学生姓名：张卫东指导教师：张魏2023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1319实验成绩学生姓名张卫东学号2023005655实验日期2023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MATLABR2023a四、主要操作方法与实验步骤:程序代码%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*nbN=length(t);%采样数%%%%%%%%%%%%%%%%%%%调制局部%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:nbdata1((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:nbdata0((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2qdata=datanrz(2:ml:nb);%QPSK信号的调制fori=1:nb/2ich(2*((i-1)/delta_T+1):2*(i/delta_T))=idata(i);endforii=1:N/Ta(ii)=(1/sqrt(2))*cos(2*pi*fc*t(ii));endidata1=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/2qch(2*((j-1)/delta_T+1):2*(j/delta_T))=qdata(j);endforjj=1:N/Tb(jj)=(1/sqrt(2))*sin(2*pi*fc*t(jj));endqdata1=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/2ifistl(2*(p/nb)*(i-1)+(1*(p/nb)))>=0in(i)=1;elsein(i)=0;endifqstl(2*(p/nb)*(i-1)+(1*(p/nb)))>=0qn(i)=1;elseqn(i)=0;endend%%%%%%%%%%%%%%%%%并串转换fori=1:nb/2y(2*i-1)=in(i);y(2*i)=qn(i);endfori=1:nbyy((i-1)/delta_T+1:i/delta_T)=y(i);enddatayNfigure;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1319实验成绩学生姓名张卫东学号2023005655实验日期2023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。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MATLABR2023a四、主要操作方法与实验步骤:根本原理：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，它是由线性反应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阶移位存放器序列生成器。图2-14阶移位存放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),那么周期序列输出为：000111101011001。图2-2是反应移存器生成的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阶移位存放器序列生成器产生的序列中，“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:mb4=a4;b3=a3;b2=a2;b1=a1;a4=b3;a3=b2;a2=b1;a1=xor(b1,b4);ifb4==0u(i)=0;elseu(i)=b4;endendm=ufprintf('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1319实验成绩学生姓名张卫东学号2023005655实验日期2023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、要求等根本概念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、假设发送码组为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MATLABR2023a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);afork=1:2sum=zeros(1,m);fori=1:mforj=1:nsum(i)=sum(i)+a(i,j);z=sum(i);endifrem(z,2)==k-1a(i,n+1)=0;elsea(i,n+1)=1;endendifk==1fprintf('偶校验：')elsefprintf('奇校验：')endaend2、假设发送码组为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];afork=1:2sum=zeros(1,m);fori=1:mforj=1:nsum(i)=sum(i)+a(i,j);z=sum(i);endifrem(z,2)==k-1a(i,n+1)=0;elsea(i,n+1)=1;endendifk==1fprintf('偶校验：')aendend五、实验结果与分析六、讨论、心得在该实验进行过程(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1319实验成绩学生姓名张卫东学号2023005655实验日期2023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MATLABR2023a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