无线通信技术课程设计

《无线通信》课程设计报告

学生梁佳健

学号11211157

班级通信1107班

第十组

实验一、DQPSK和GMSK信号调制实验

一、实验目的：

了解GRC的信号处理模块、流程图及其使用方法

了解DPSK、DQPSK调制解调原理

了解GMSK调制解调原理

观察DPSK、DQPSK信号分别通过AWGN 信道情况下的星座图失真情况

二、实验设备：

PC两台、RFX2400 USRP1两台

三、实验内容：

1. 了解grc的基本操作方法，要求仿真的流程中信号调制方式使用DPSK、DQPSK。

2. 通过单机实验和GnuRadio+USRP的实验两种实验方式进行仿真。

3. 比较同一调制方式，在不同SNR下的误码率，并且分析结果。

4. 画出信号通过信道前后的时域波形图、频谱图、星座图、比较两者的不同并且分析原因。

5. 画出不同信噪比情况下的星座图，解释其对于误码率的影响。

四、实验原理：

1、DQPSK：

DQPSK调制原理是利用载波的四种不同相位来表示输入的数字信息，也就是四进制相位键控，它规定了四种调制相位：。所以需要将二进制数字序列中的数据划分为每两个比特为一组，也就是有00,01,10和11四种情况，经过差分编码后，分别对应上面的四个相位，其具体对应关系如表1所示。而调制之后的符号星座图的相位路径转换图如图2.1所示。解调端根据星座图和载波相位来判断发送端发送的信息数据。

表1 相位转换

1 0 -/4

调制符号星座图和可能变换路径

2、GMSK：

将基带信号经过高斯滤波器之后，再进行MSK（Minimum Shift Keying）即最小频移键控调制，从而形成调制信号的过程教叫做GSMK（Gaussian Filtered Minimum Shift Keying）即高斯滤波最小频移键控调制。它具有良好的频谱和功率特性。

高斯滤波

原始数据经过高斯滤波器之后的响应可由下式来表示：

其中，调频指数，意味着对应调制数据源，一个码元内的最大相移为。下式为GMSK 调制符号表达式。

五、实验步骤和结果分析。

1.DQPSK实验

1.1单机实验

(1)实验框图：

(2)不同信噪比下的误码率。

下面这些图是在保证其他参数不变的条件下，通过逐渐增大噪声的幅度值，即不断减小信噪比SNR，观测到的误码率数值和星座图。我们发现，随着信噪比的不断减小，误码率的值

不断增加。

噪声幅度Amplitude=0.12

噪声幅度Amplitude=0.25

同时，我们还发现问题，就是噪声幅度的取值必须在一定的范围内才能够观测到误码率的取值。

（3）信号通过信道前后的时域波形图：

信号通过信道前后的频谱图：

信号通过信道前后的星座图

我们观察上面的图形发现：信号在经过信道以后的时域波形较之原来发生了失真，而频谱图的主瓣也有较大衰减，星座图与信号在经过信道前的情况相比也一定程度上偏离了理想点。我们分析，信号在经过信道前后变化的原因主要是信道中存在高斯噪声，而且噪声的幅度越大，经过信道后的信号波形失真越严重，频谱衰减越厉害。

（4）不同信噪比情况下的星座图：

下面是在保持其他参数不变的情况下，通过不断增加噪声的幅度，即不断减小SNR的值，观察到的信号经过信道后的星座图。

分析结果：噪声对信号的影响很大，噪声幅度越大，引起的损伤越大，符号点相对于中心点随机向外扩散的越严重。即符号点相对集中的时候，误码率较小；反之，符号点相对分散的时候，误码率较大。

1.2双机实验

(1)发送框图：

接收框图：

(2)误码率：

分析：实验中，我们通过不断调整信号的增益，以此改变SNR，来观察误码率的变化。我们发现，随着SNR的取值变大，BER也在变大。

(3)信号经过信道后的时域波形图和频谱图：

我们观察上面的图形发现：与单机实验类似，信号在经过信道以后的时域波形较之原来发生了比较大的失真，而频谱图的主瓣也有一定程度的衰减，经过信道后的信号的星座图的符号点一定程度上偏离了理想点。我们分析，信号在经过信道前后变化的原因主要是信道中存在高斯噪声，而且噪声的幅度越大，经过信道后的信号波形失真越严重，频谱衰减越厉害，星座图符号点扩散越严重。

（4）不同信噪比下的星座图：

图a 图b

图c 图d

分析：上图为不同信噪比情况下的星座图，图a到图d显示的是随着信噪比的减小（通过改变发送模块的增益值），星座图符号点随机分布情况更加分散。同时，误码率增加。2.GMSK调制实验

2.1单机实验

(1)实验框图：

(2)不同信噪比下的误码率：

Amplitude=0.12

Amplitude=0.25

分析：以上这些图是在保证其他参数不变的条件下，通过逐渐增大噪声的幅度值，即不断减小信噪比SNR，观测到的误码率数值。我们发现，随着信噪比的不断减小，误码率的值不断增加。同DQPSK的实验，这个实验在调整噪声的幅度值时，同样是有一定的取值范围。（3）信号经过信道前后的时域波形图：

信号经过信道前后的频谱图：

信号经过信道前后的星座图：

结果分析：

我们观察上面的图形发现：信号在经过信道以后的时域波形较之原来发生了失真，而频谱图的主瓣也有较大衰减，星座图与信号在经过信道前的情况相比也一定程度上偏离了理想点。我们分析，信号在经过信道前后变化的原因主要是信道中存在高斯噪声，而且噪声的幅度越大，经过信道后的信号波形失真越严重，频谱衰减越厉害。

（4）不同信噪比情况下的星座图：