太原理工大學13級無線網(wǎng)絡通信技術實驗報告

實驗報告課程名稱：無線網(wǎng)絡通信技術實驗工程：無線網(wǎng)絡通信技術實驗實驗地點：行勉樓A302專業(yè)班級：軟件1319班學號：2023005655學生姓名：張衛(wèi)東指導教師：張魏2023年4月22日太原理工大學實驗報告一學院名稱軟件學院專業(yè)班級軟件1319實驗成績學生姓名張衛(wèi)東學號2023005655實驗日期2023課程名稱無線網(wǎng)絡通信技術實驗題目四相移相鍵控〔QPSK〕調(diào)制及解調(diào)實驗一、實驗目的和要求：1、掌握QPSK調(diào)制解調(diào)原理及特性。2、掌握利用MATLAB編程實現(xiàn)調(diào)制及解調(diào)的方法。二、實驗內(nèi)容:1、利用MATLAB編程實現(xiàn)QPSK調(diào)制及解調(diào)。2、觀察I、Q兩路基帶信號的特征及與輸入NRZ碼的關系。3、觀察I、Q調(diào)制解調(diào)過程中各信號變化。三、主要儀器設備Win864位操作系統(tǒng)筆記本電腦及MATLABR2023a四、主要操作方法與實驗步驟:程序代碼%功能QPSK的調(diào)制解調(diào)，基帶信號點數(shù)t〔限偶數(shù)〕，基波頻率w0可設置clearall;nb=32;%傳輸?shù)谋忍財?shù)T=1;%基帶信號寬度，也就是基波頻率fc=8/T;%載波頻率ml=2;%調(diào)制信號類型的一個標志位〔選取2的原因見23行〕c=4*nb;%單周期采樣點數(shù)delta_T=T/c;%采樣間隔fs=1/delta_T;%采樣頻率t=0:delta_T:nb*T-delta_T%限定t的取值范圍c*nbN=length(t);%采樣數(shù)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%調(diào)制局部%基帶信號的產(chǎn)生data=fix(2*rand(1,nb));%調(diào)用一個隨機函數(shù)〔0or1〕，輸出到一個1*100的矩陣datanrz=data.*2-1;%變成極性碼fori=1:nbdata1((i-1)/delta_T+1:i/delta_T)=datanrz(i);%將極性碼變成對應的波形信號end%將基帶信號變換成對應波形信號fori=1:nbdata0((i-1)/delta_T+1:i/delta_T)=data(i);%將基帶信號變成對應的波形信號end%串并轉(zhuǎn)換，將奇偶位數(shù)據(jù)分開idata=datanrz(1:ml:(nb-1));%將奇偶位分開，因此間隔m1為2qdata=datanrz(2:ml:nb);%QPSK信號的調(diào)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;%奇數(shù)位數(shù)據(jù)與余弦函數(shù)相乘，得到一路的調(diào)制信號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;%偶數(shù)位數(shù)據(jù)與余弦函數(shù)相乘，得到另一路的調(diào)制信號st=idata1-qdata1;%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%信道中SNR=0;%信噪比stn=awgn(st,SNR);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%解調(diào)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%設計濾波器%%%%%%%%[B,A]=butter(3,0.01,'low');[h1,w]=freqz(B,A);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%相干解調(diào)ist=stn.*a;p=length(ist)qst=stn.*(-b);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%濾波istl=filter(B,A,ist);qstl=filter(B,A,qst);%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%抽樣判決%%%%%%%%%%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%%%%%%%%%%%%%%%%%并串轉(zhuǎn)換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('基帶信號，4096維二進制序列，對應向量是data0');subplot(4,1,2)plot(data1*0.7),title('雙極性信號，4096維雙極性序列，對應向量是data1');subplot(4,1,3)plot(ich*0.7),title('I路數(shù)據(jù)，4096維雙極性序列，對應向量是ich');subplot(4,1,4)plot(qch*0.7),title('Q路數(shù)據(jù)，4096維雙極性序列，對應向量是qch');figure;subplot(4,1,1)plot(ist),title('相干解調(diào)I路信號，4096維且值為(-1,1)的序列，對應向量是ist');subplot(4,1,2)plot(qst),title('相干解調(diào)Q路信號，4096維且值為(-1,1)的序列，對應向量是qst');subplot(4,1,3)plot(istl),title('I路解調(diào)波形，4096維且值為(-1,1)的序列，對應向量是istl');subplot(4,1,4)plot(qstl),title('Q路解調(diào)波形，4096維且值為(-1,1)的序列，對應向量是qstl');%%%%%%%%%%%%%%%%%畫圖%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%figure;subplot(4,2,1);plot(data0*0.7),title('基帶信號');subplot(4,2,2);psd(abs(fft(data0))),title('基帶信號頻譜');subplot(4,2,3);plot(st),title('調(diào)制信號');subplot(4,2,4);psd(abs(fft(st))),title('調(diào)制信號頻譜');subplot(4,2,5);plot(stn),title('stn信道波形');subplot(4,2,6);psd(abs(fft(stn))),title('經(jīng)過高斯信道信號頻譜');subplot(4,2,7);plot(yy*0.7),title('解調(diào)后的基帶信號');subplot(4,2,8);psd(abs(fft(yy))),title('解調(diào)后的基帶信號頻譜');五、實驗結果與分析實驗截圖：六、討論、心得在實驗過程中了解了QPSK調(diào)制解調(diào)的原理及其特性，以及掌握利用了MATLAB編程實現(xiàn)QPSK實現(xiàn)調(diào)制及解調(diào)。基帶信號與解調(diào)之后的基帶信號一致。七.輔導教師點評:教師簽字：太原理工大學實驗報告二學院名稱軟件學院專業(yè)班級軟件1319實驗成績學生姓名張衛(wèi)東學號2023005655實驗日期2023課程名稱無線網(wǎng)絡通信技術實驗題目m序列產(chǎn)生及其特性實驗實驗目的和要求：通過本實驗掌握m序列的產(chǎn)生方法、特性及應用。實驗內(nèi)容:1、按照課本P182圖5-5，設計4階m序列產(chǎn)生方法。并編寫MATLAB程序，要求輸出周期為15的m序列“000111101011001〞2、編寫程序驗證m序列的相關性質(zhì)，如平衡特性，游程分布特性，延位相加特性。要求至少驗證一條性質(zhì)。三、主要儀器設備Win864位操作系統(tǒng)筆記本電腦及MATLABR2023a四、主要操作方法與實驗步驟:根本原理：CDMA通信要求擴頻序列具有良好的偽隨機特性。由于隨機噪聲難以重復產(chǎn)生，而偽隨機噪聲便于重復產(chǎn)生，因而偽隨機序列〔PN序列〕被廣泛應用于擴頻通信。目前應用最廣的是m序列，它是由線性反應移存器產(chǎn)生的周期最長的二進制數(shù)字序列。碼分多址系統(tǒng)主要采用兩種長度的m序列：一種是周期為的m序列，又稱短PN序列；另一種是周期為的m序列，又稱為長PN碼序列。m序列主要有兩個功能：①擴展調(diào)制信號的帶寬到更大的傳輸帶寬，即所謂的擴展頻譜；②區(qū)分通過多址接入方式使用同一傳輸頻帶的不同用戶的信號。1、產(chǎn)生原理圖2-1給出了一個4階移位存放器序列生成器。圖2-14階移位存放器序列生成器該序列生成器能夠產(chǎn)生周期為15的0，1二值序列。設初始狀態(tài)〔a1,a2,a3,a4〕=(1,0,0,0),那么周期序列輸出為：000111101011001。圖2-2是反應移存器生成的m序列狀態(tài)圖。圖2-24階m序列狀態(tài)圖第1時刻：a4=1,a3=0,a2=0,a1=0此時，a4⊕a1=1a4第2時刻：a4=1,a4a3=1,a3a2=0,a2a1=0,因此a4,a3,a2,a1=1,1,0,0,此時a4⊕a1=1a4第3時刻：a4=1,a4a3=1,a3a2=1,a2a1=0,因此a4,a3,a2,a1=1,1,1,0,其它時刻和此類似。最后如圖2-1?！?〕m序列的特點①平衡特性在m序列的一周期中，“1〞的個數(shù)僅比“0〞的個數(shù)多1，即“1〞的個數(shù)為(N+1)/2，“0〞的個數(shù)為(N-1)/2?！睳為周期〕例如，由4階移位存放器序列生成器產(chǎn)生的序列中，“1〞的個數(shù)為8，“0〞的個數(shù)為7。②游程分布特性把一個序列中取值相同的那些連在一起的元素合稱為一個“游程〞。在一個游程中元素的個數(shù)稱為游程長度。例如，同樣是在000111101011001序列，共有000、1111、0、1、0、11、00和1共8個游程。其中，長度為4的游程有1個；長度為3的游程有1個；長度為2的游程有2個；長度為1的游程有4個。在m序列中，長度為1的游程占游程總數(shù)的1/2；長度為2的游程占游程總數(shù)的1/4；長度為3的游程占游程總數(shù)的1/8……。③延位相加特性一個m序列M1與其經(jīng)任意次遲延移位產(chǎn)生的另一個不同序列M2進行模2相加，得到的仍是M1的某次遲延移位序列M3。即：M3=M1⊕M2例如，m=7的m序列M1=1110010，M2=0111001，1110010⊕0111001=1001011。而將M1向右移位5次即得到1001011序列。實驗步驟：〔1〕按照圖2-1，設計4階m序列產(chǎn)生方法。〔2〕編寫MATLAB程序并上機調(diào)試，最后要求輸出周期為15的m序列“000111101011001〞?！?〕編寫程序驗證m序列的相關性質(zhì)，要求至少驗證一條性質(zhì)。程序代碼：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的個數(shù)')sum(m==1)fprintf('0的個數(shù)')sum(m==0)五、實驗結果與分析驗證m序列的平衡特性：在m序列的一周期中，“1〞的個數(shù)僅比“0〞的個數(shù)多1。即“1〞的個數(shù)為〔N+1〕/2，“0〞的個數(shù)為〔N-1〕/2.六、討論、心得學會了使用延位相加法以及模二運算產(chǎn)生m序列，在遇到不懂的地方上網(wǎng)查找了資料，最后成功的完成了實驗。七、輔導教師點評:教師簽字:太原理工大學實驗報告三學院名稱軟件學院專業(yè)班級軟件1319實驗成績學生姓名張衛(wèi)東學號2023005655實驗日期2023課程名稱無線網(wǎng)絡通信技術實驗題目信道編碼一、實驗目的和要求：1、學習并理解信道編碼的目的、要求等根本概念2.學會使用MATLAB實現(xiàn)奇偶監(jiān)督碼的檢錯模擬與分析二、實驗內(nèi)容:1、輸入任意行任意列的一個二進制序列，也即發(fā)送碼組，再加上1位監(jiān)督位，在接收端使用奇偶監(jiān)督碼中的偶數(shù)監(jiān)督碼進行檢錯。2、假設發(fā)送碼組為1100111，要求加上1位監(jiān)督位，在接收端使用奇偶監(jiān)督碼中的偶數(shù)監(jiān)督碼進行檢錯。三、主要儀器設備Win864位操作系統(tǒng)筆記本電腦及MATLABR2023a四、主要操作方法與實驗步驟:1、輸入任意行任意列的一個二進制序列，也即發(fā)送碼組，再加上1位監(jiān)督位，在接收端使用奇偶監(jiān)督碼中的偶數(shù)監(jiān)督碼進行檢錯。代碼如下：clc;clear;m=input('請輸入行：');n=input('請輸入列：');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('偶校驗：')elsefprintf('奇校驗：')endaend2、假設發(fā)送碼組為1100111，要求加上1位監(jiān)督位，在接收端使用奇偶監(jiān)督碼中的偶數(shù)監(jiān)督碼進行檢錯。代碼如下：clc;clear;m=input('請輸入行：');n=input('請輸入列：');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('偶校驗：')aendend五、實驗結果與分析六、討論、心得在該實驗進行過程(m,n)，其意義是在命令窗口中輸入n列。2.rem(x,y)表示求x除以y的余數(shù)。學會了如何使用MATLAB實現(xiàn)奇偶監(jiān)督碼的檢錯模擬與分析七.輔導教師點評:教師簽字：太原理工大學實驗報告四學院名稱軟件學院專業(yè)班級軟件1319實驗成績學生姓名張衛(wèi)東學號2023005655實驗日期2023課程名稱無線網(wǎng)絡通信技術實驗題目基于Simulink的通信系統(tǒng)建模與仿真實驗目的和要求：1、通過利用matlabsimulink，熟悉matlabsimulink仿真工具。2、通過實驗更好地掌握課本相關知識，熟悉2ASK的調(diào)制與解調(diào)。二、實驗內(nèi)容: 使用MATLAB中的Simulink工具箱搭建ASK調(diào)制及解調(diào)的框圖(使用模擬相乘法及相干解調(diào)法)三、主要儀器設備Win864位操作系統(tǒng)筆記本電腦，及軟件MATLABR2023a四、主要操作方法與實驗步驟:〔一〕首先進入matlab，在命令窗口輸入simulink，進入simulink界面。如下