無線通信第二次Labview實(shí)驗(yàn)

《無線通信基礎(chǔ)》課程研究性學(xué)習(xí)手冊(cè)數(shù)字調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)Ⅱ時(shí)間：2016年5月15日目錄一．實(shí)驗(yàn)任務(wù) 11.發(fā)送端top_tx主程序 12.發(fā)送端top_rx主程序 13.添加QPSK調(diào)制解調(diào)模塊 1二.理論分析 21.發(fā)送端介紹 22.接收端介紹 4三.實(shí)驗(yàn)步驟 71.設(shè)置IP 72.更改參數(shù) 73.運(yùn)行程序 7四.結(jié)論及分析 71.BPSK信號(hào)發(fā)送接收實(shí)驗(yàn) 72.QPSK調(diào)制解調(diào) 8五．遇到的問題及解決 10六．?dāng)U展問題 10七.心得與體會(huì) 11八.參考文獻(xiàn) 12本模塊主要實(shí)現(xiàn)USRP的初始化，是配置一些基本USRP參數(shù)的模塊。主要分三個(gè)模塊：niUSRPOpenTxSession,niUSRPConfigureSignal和niUSRPCommit。niUSRPOpenTxSession將設(shè)備的ip地址作為設(shè)備名稱輸入得到所有子NI-USRP之間的會(huì)話認(rèn)證。niUSRPConfigureSignal是對(duì)輸入信號(hào)的各種參量（如采樣率，天線增益，載頻）的認(rèn)證。niUSRPCommit起到一個(gè)對(duì)任意改變參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，并將會(huì)話認(rèn)證轉(zhuǎn)成ip地址輸出的作用。程序中給信號(hào)加上了error，我們可在最后的errorout中查看輸出。1.2transmitterMod本模塊是調(diào)制程序的核心，實(shí)現(xiàn)的是基帶信號(hào)的產(chǎn)生，包括信源編碼，調(diào)制，脈沖成形等重要功能。首先通過TX_init得到符號(hào)速率和數(shù)量從而繪出星座圖和眼圖，然后將輸入的符號(hào)序列通過調(diào)制轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，再在前面加入保護(hù)間隔和控制序列，進(jìn)行脈沖成型，然后通過設(shè)置的AWGN信道輸出。1.3Tx-prepare-for-transmit本模塊的作用是對(duì)調(diào)制完的信號(hào)幅度進(jìn)行歸一化。確保IQ數(shù)據(jù)沒有超過1，否則發(fā)生數(shù)據(jù)溢出。1.4TXRF_send圖7TXRFsend本模塊實(shí)現(xiàn)的功能是把調(diào)制完的數(shù)據(jù)寫入U(xiǎn)SRP，實(shí)現(xiàn)發(fā)送。將參數(shù)傳遞到NiUSRPWriteTXdata，之后以CDB的形式發(fā)送。2.接收端介紹本實(shí)驗(yàn)接收端端的解調(diào)主程序包含5個(gè)功能模塊，其功能分別如下所述。2.1RXRF_init本模塊的作用實(shí)現(xiàn)USRP初始化。與發(fā)送端相似，先通過niUSRPOpenTxSession將設(shè)備的ip地址轉(zhuǎn)成會(huì)話認(rèn)證，再將會(huì)話和相干頻率與時(shí)基時(shí)鐘源作為niUSRPcommit的會(huì)話認(rèn)證輸入，然后才能允許輸出。2.2RXRF_config本模塊的作用是配置USRP的參數(shù)。正常接收時(shí)，將設(shè)置好的調(diào)制參數(shù)與usrp的配置參數(shù)傳遞過來，經(jīng)niUSRPConfigureSignal認(rèn)證后輸出。2.3RXRF_recv本模塊的作用是接收射頻信號(hào)，并且下采樣到中頻。將接收端的采樣率和捕捉時(shí)間相乘取整作為采樣點(diǎn)數(shù)，會(huì)話，觸發(fā)電平等參量傳遞給收端的觸發(fā)捕捉模塊進(jìn)行接收得到IQ波形。將相干位置作為參量控制捕捉的停止，以便其他程序開啟運(yùn)行，同時(shí)通過檢測(cè)包確保如果沒有出現(xiàn)error接收端將不發(fā)生超時(shí)。2.4receiver本模塊是解調(diào)程序的核心，實(shí)現(xiàn)的是恢復(fù)出原數(shù)據(jù)流。包括匹配濾波，同步，信道估計(jì)，均衡，解調(diào)，檢測(cè)誤碼率等重要功能。它主要完成三個(gè)任務(wù)，首先通過確定符號(hào)速率從而得到保護(hù)序列和訓(xùn)練序列，然后把基帶信號(hào)通過匹配濾波，同步，信道估計(jì)和均衡解調(diào)得到比特流，并畫出接收信號(hào)的星座圖和眼圖。2.5RXRF_close.(SubVI)本模塊的作用是關(guān)閉USRP會(huì)話。將ip地址作為參數(shù)確保相應(yīng)的USRP關(guān)閉，再將信號(hào)調(diào)制解調(diào)過程中的錯(cuò)誤和保護(hù)序列以及訓(xùn)練序列對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤一起合并輸出，作為最終error。

三.實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)置IP經(jīng)過查詢我們得知所用的USRP的IP地址為192.168.10.55，所以我們將電腦IP地址改為同一網(wǎng)段的192.168.10.1。2.更改參數(shù)我們實(shí)驗(yàn)過程中主要更改的前面板的參數(shù)有IP地址：192.168.10.55Oversamplefactor：調(diào)到30和25無法正常運(yùn)作，后改成20和18都可以Capturetime：我們嘗試找最低臨界值，在30ms時(shí)程序崩潰，50及以上乃至400ms都可以，不過越大程序運(yùn)行越慢此外，我們用的頻率是980MHz。3.運(yùn)行程序點(diǎn)擊tx端的連續(xù)運(yùn)行，然后點(diǎn)擊rx端的單步運(yùn)行，等待，就可以看到收到的文本和星座圖，眼圖。

四.結(jié)論及分析1.BPSK信號(hào)發(fā)送接收實(shí)驗(yàn)完整的發(fā)送端和接收端BPSK運(yùn)行截圖如下。運(yùn)行時(shí)，先運(yùn)行top-tx發(fā)送前面板，然后連續(xù)運(yùn)行top-rx前面板即可。 2.QPSK調(diào)制解調(diào)QPSK信號(hào)發(fā)送端和接收端完整前面板如圖所示：與BPSK同樣的道理，由于實(shí)際信道中的噪聲，收端的星座圖星座點(diǎn)變大，眼圖中眼皮也變厚了，但是只要信噪比在一定的范圍內(nèi)，仍然可以正常的解調(diào)。

五．遇到的問題及解決問題1：我們連好程序之后，無法正常接收，錯(cuò)誤顯示卻是在給定程序中而不是自己設(shè)計(jì)的模塊里。如圖所示。解決：通過請(qǐng)教助教，我們得到解答。是前面參數(shù)有錯(cuò)誤才導(dǎo)致這種現(xiàn)象的發(fā)生，所以我們仔細(xì)檢查了每個(gè)模塊，更改好參數(shù)問題得到解決。問題2：為了更深入的探究我們嘗試更改了很多參數(shù)，尋找其影響特性，結(jié)果導(dǎo)致程序多次崩潰。解決：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)程序模塊較多，所以在捕捉時(shí)間不合理等情況發(fā)生時(shí)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)會(huì)崩潰，所以在我們選取合適范圍內(nèi)的參數(shù)時(shí)程序就可以運(yùn)行了。

六．?dāng)U展問題發(fā)送端與接收端USRP參數(shù)的配置都有什么意義？USRP參數(shù)的設(shè)置對(duì)結(jié)果有什么影響？答：參數(shù)主要有以下幾個(gè)：IP地址的配置：計(jì)算機(jī)和USRP要屬于同一網(wǎng)段，但是不能完全相同。carrierfrequency：頻率需要設(shè)置成相同值，不能太低，大約900以上發(fā)端的發(fā)送天線設(shè)置為tx1,收端的接收天線設(shè)置為rx2。tx1因?yàn)榧瓤梢宰霭l(fā)送端也可以做接收端，但是rx2天線只能接收不能發(fā)送。oversamplefactor和samplerate兩個(gè)參數(shù)，收發(fā)端要調(diào)整為一致，不一致的話無法正確接收接收端的capturetime要設(shè)置的大一點(diǎn)，以保證對(duì)文本和信號(hào)有足夠時(shí)間來捕捉接收。收發(fā)端的調(diào)制方式要選擇相同。否則無法運(yùn)行。在本實(shí)驗(yàn)中，控制序列的調(diào)制方式是QPSK，改變控制序列的調(diào)制方式對(duì)同步結(jié)果有什么影響？答：QPSK的同步性能要優(yōu)與BPSK,。由于接收端控制序列的解調(diào)方式也是QPSK，改變控制序列的調(diào)制方式將不能實(shí)現(xiàn)正常解調(diào)，同步結(jié)果將產(chǎn)生錯(cuò)誤。除非將收發(fā)端的調(diào)制方式都統(tǒng)一改變，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的正確接收。七.心得與體會(huì)本次試驗(yàn)分為兩個(gè)模塊，即發(fā)送端與接收端。我們小組遇到最大的問題就是發(fā)送端可以工作，接收端無論怎樣調(diào)整程序都無法成功接收，找不到哪里出錯(cuò)，實(shí)驗(yàn)無法繼續(xù)進(jìn)行，非?？鄲?。這就要考驗(yàn)我們的耐心，涉及到參數(shù)的配置問題，稍有不同，就得不到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外我們對(duì)Labview的使用及其不熟練，我們還是應(yīng)當(dāng)多多接觸Labview，更加熟練的使用Labview。平時(shí)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)也為