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 ********

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

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：