2022年通信工程实验报告 .pdf

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1、通信工程实验报告班级：通信 2012-04 班学号：20122211 姓名：刘涛名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 37 页 -1 实验一：FPGA 实验_BDPSK 调制解调器设计一、实验目的 学习BDPSK 原理的硬件实现方法。学习用 VerilogHDL 硬件描述语言建模时序逻辑电路的能力。二、实验报告要求由于在 BPSK 解调中，相干载波恢复可能出现相位模糊，所以在实际应用中经常采用 BDPSK（二进制差分相移键控）方式。BDPSK 方式不需要在解调端恢复相干参考信号，非相干接收机容易制造而且成本低，因此在无线通信系统中被广泛使用。在 BDPSK 系统 中，输

2、入的二进制序列先进行差分编码，然后再用BPSK 调制器调制。BDPSK 调制系统的结构图。（Microsoft Visio 中截图）BDPSK 调制器模块的 VerilogHDL 代码及注释。功能仿真和时序仿真结果的波形。（ModelSim 中截图）（选做）开发板验证后的波形。（示波器上拍照）三、实验结果1、调制器和解调器的外引脚图和内部结构图图 1.1 调制器的外部引脚名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 37 页 -2 图 1.2 调制器的内部结构图 1.3 解调器的外部引脚图 1.4 解调器的内部结构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 3

3、7 页 -3 2、调制器模块和解调器模块的VerilogHDL 代码及注释（1）差分编码module chafen(reset_n,clk,a,b);input reset_n;input clk;input a;output b;reg c;assign b=a c;always(posedge clk or negedge reset_n)if(!reset_n)c=0;else begin c=b;end Endmodule（2）控制器module Controller(clk,reset_n,data,address,clk_DA,blank_DA_n,sync_DA_n);input

4、 clk;input reset_n;input data;output 4:0 address;output clk_DA;/数模转换器控制信号output blank_DA_n;/数模转换器控制信号output sync_DA_n;/数模转换器控制信号reg 4:0 address_data;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 37 页 -4 reg c;always(posedge clk or negedge reset_n)begin if(!reset_n)c=1bz;else c=data;end always(posedge clk or negedg

5、e reset_n)begin if(!reset_n)address_data=5b00000;else if(c=data)address_data=address_data+5b00001;else begin case(data)1b0:address_data=5b00000;1b1:address_data=5b10000;default:address_data=5bzzzzz;endcase end end assign address=address_data;assign clk_DA=clk;assign blank_DA_n=1b1;assign sync_DA_n=1

6、b1;Endmodule（3）查找表module LookUpTable(clk,reset_n,address,dataout,);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 37 页 -5 input clk;input reset_n;input 4:0 address;output 7:0 dataout;reg 7:0 LUT 0:31;always(posedge clk or negedge reset_n)begin if(!reset_n)begin/用 C 编程计算出的查找表采样值填在这里LUT 0 =8h7f;/0 LUT 1 =8h97;LUT 2 =

7、8haf;LUT 3 =8hc5;LUT 4 =8hd9;LUT 5 =8he8;LUT 6 =8hf4;LUT 7 =8hfc;LUT 8 =8hfe;LUT 9 =8hfc;LUT 10 =8hf5;LUT 11 =8hea;LUT 12 =8hda;LUT 13 =8hc7;LUT 14 =8hb2;LUT 15 =8h9a;LUT 16 =8h81;/180 LUT 17 =8h69;LUT 18 =8h51;LUT 19 =8h3b;LUT 20 =8h27;LUT 21 =8h17;LUT 22 =8hb;LUT 23 =8h3;LUT 24 =8h0;LUT 25 =8h1;LU

8、T 26 =8h8;LUT 27 =8h13;LUT 28 =8h22;LUT 29 =8h35;名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 37 页 -6 LUT 30 =8h4a;LUT 31 =8h62;end end assign dataout=LUT address;endmodule 功能仿真和时序仿真结果的波形图 1.5 功能仿真图 1.6 时序仿真名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 37 页 -7 实验二 MATLAB 实验_OFDM 误码率仿真（AWGN）一、实验目的：1、掌握 OFDM 的基本原理。2、掌握用 Matlab 搭建

9、 OFDM 系统的基本方法3、用 MATLAB 进行 OFDM 系统在 AWGN 信道下误码率分析。二、实验内容（1）发送部分 对产生的 0、1 比特流进行 16QAM 调制，映射到星座图上，即将数据变为复平面内的数据；将变换后的数据进行串并转换进行 IFFT 变换后在进行并串转换。为了避免多径造传播成的 IS I 干扰，要对每一个 OFD M 符号加循环前缀（CP）。为 了避免码间干扰，CP 中的信号与对应 OFDM 符号尾部宽度为 Tg 的部分相同，Tg 为人为设定。本实验中为 OFDM 符号长度的 1/4。加保护间隔。为了最大限度的消除码间干扰，该保护间隔一般大于多径信道的最大时延，这样

10、一个符号的多径干扰就不会对下一个符号造成干扰。将产生的 OFDM 符号组成一个串行序列，即组帧。（2）信道部分：AWGN 信道（3）接收部分：解帧，将接收的序列分解为一个个独立的 OFDM 符号。去掉保护间隔，将加在每个符号前的保护间隔去掉。将去掉保护间隔的 OFDM 符号进行串并转换，为下一步快速傅里叶变换做准备。将并行的信号进行快速傅里叶变换得到对应的时域信号。进行并串转换，再进行 QAM 解调，解调之前要进行均衡处理。解调之后得到之前生 成的 0、1 比特流。设计仿真方案，得到在数据传输过程中不同信噪比的 BER 性能结论，要求得到的 BER 曲线较为平滑。四、实验报告要求所有程序完整的

11、源代码（.m 文件）以及注释。仿真结果。对于所有的图形结果（包括波形与仿真曲线等），将图形保存成.tif 或者.emf 的格式并插入 word 文档。三、实验结果1、所有程序完整的源代码（.m 文件）以及注释clear all;close all;fprintf(OFDM 基带系统 nn);名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 37 页 -8%参数设置%carrier_count=256;%FFT 数目number_symbol=1500;%OFDM符号数目()Guard_count=carrier_count/4;%循环前缀Pilot_interval=15;%导频间

12、隔Pilot_count=ceil(number_symbol/Pilot_interval);%每一行导频的个数modulation_mode=16;%16QAMSNR=-2:35;k=log2(modulation_mode);%主程序循环%for number_snr=1:length(SNR)fprintf(nnn仿真信噪比 ,SNR(number_snr);%产生发送的随机序列%Source_Bits=randi(0 1,1,k*(carrier_count*number_symbol);%16QAM调制%QAM_16_IQ=-3-1 3 1;QAM_input_I=QAM_16_I

13、Q(Source_Bits(1:4:end)*2+Source_Bits(2:4:end)+1);%00:-3 01:-1 11:1 10:3 QAM_input_Q=QAM_16_IQ(Source_Bits(3:4:end)*2+Source_Bits(4:4:end)+1);%00:-3 01:-1 11:1 10:3 Modulated_Sequence_Tx1=QAM_input_I+1i*QAM_input_Q;%串并变换%Modulated_Sequence_Tx=reshape(Modulated_Sequence_Tx1,carrier_count,number_symbol

14、);%产生已知的导频序列%Pilot_symbols=(round(rand(carrier_count,Pilot_count)*2-1);%导频符号的插入%for kk=1:Pilot_count名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 37 页 -9 Modulated_Sequence_Tx_insert(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+1)=Pilot_symbols(:,kk);Modulated_Sequence_Tx_insert(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+2:(kk-1)*(Pilot_interval

15、+1)+16)=Modulated_Sequence_Tx(:,(kk-1)*Pilot_interval+1:(kk-1)*Pilot_interval+15);end%IFFT变换%Time_signal_Tx1=ifft(Modulated_Sequence_Tx_insert);%加循环前缀%Time_signal_Tx_cp1(1:Guard_count,:)=Time_signal_Tx1(carrier_count-Guard_count+1:carrier_count,:);Time_signal_Tx_cp1(Guard_count+1:Guard_count+carrier

16、_count,:)=Time_signal_Tx1(1:carrier_count,:);%并串变换%Time_signal_Tx_cp=reshape(Time_signal_Tx_cp1,1,(Guard_count+carrier_count)*(number_symbol+Pilot_count);%高斯信道和瑞利信道%Time_signal_Tx_cp_channel1=awgn(Time_signal_Tx_cp,SNR(number_snr),measured);%串并变换%Time_signal_Tx_cp_channel=reshape(Time_signal_Tx_cp_c

17、hannel1,carrier_count+Guard_count,number_symbol+Pilot_count);%信号接收去循环前缀%Time_signal_Rx_channel(1:carrier_count,:)=Time_signal_Tx_cp_channel(Guard_count+1:carrier_count+Guard_count,:);%FFT变换%frequence_signal_Rx_channel1=fft(Time_signal_Rx_channel);%获取导频符号处的序列信道估计%名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 37 页

18、-10 for kk=1:Pilot_countPilot_symbols_channel(:,kk)=frequence_signal_Rx_channel1(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+1);frequence_signal_Rx_channel(:,(kk-1)*Pilot_interval+1:(kk-1)*Pilot_interval+15)=frequence_signal_Rx_channel1(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+2:(kk-1)*(Pilot_interval+1)+16);end%并串变换%frequence_

19、signal_Rx_channel_desert=reshape(frequence_signal_Rx_channel,1,(carrier_count)*number_symbol);%16QAM解调%QAM_input_I=real(frequence_signal_Rx_channel_desert);QAM_input_Q=imag(frequence_signal_Rx_channel_desert);for a=1:(carrier_count*number_symbol)if QAM_input_I(a)-2)&(QAM_input_I(a)0)&(QAM_input_I(a)

20、=2)receive_Bits(a*k-3)=1;receive_Bits(a*k-2)=1;else receive_Bits(a*k-3)=1;receive_Bits(a*k-2)=0;endendfor a=1:(carrier_count*number_symbol)if QAM_input_Q(a)=-2%&QAM_input_Q(a)-2)&(QAM_input_Q(a)0)&(QAM_input_Q(a)=2)receive_Bits(a*k-1)=1;receive_Bits(a*k)=1;else receive_Bits(a*k-1)=1;receive_Bits(a*k

21、)=0;endend名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 37 页 -11%误码率计算%Num,Rat=biterr(Source_Bits,receive_Bits);biterr_total(number_snr)=Rat;fprintf(nn误码率为%fnn,biterr_total(number_snr);end%画图%figuresemilogy(SNR,biterr_total,bp-,LineWidth,2);axis(-2 35 10-5 0.9)xlabel(SNR);ylabel(BER);title(OFDM 基带系统（高斯信道）);2、仿真结果

22、-4-3-2-101234-4-3-2-10123416QAM 调 制 后 星 座 图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 37 页 -12 010002000300040005000600070008000-0.500.5Amplitude(volts)Time(samples)循 环 前 后 缀 不 叠 加 的 OFDM Time Signal010002000300040005000600070008000-0.500.5Amplitude(volts)Time(samples)循 环 前 后 缀 叠 加 的 OFDM Time Signal00.050.10.

23、150.20.250.30.350.40.450.5-40-30-20-1001020Magnitude(dB)Normalized Frequency(0.5=fs/2)加 窗 的 发 送 信 号 频 谱名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 37 页 -13 010203040506070809010000.20.40.60.81输 出 待 调 制 的 二 进 制 比 特 流010203040506070809010000.51接 收 解 调 后 的 二 进 制 比 特 流-4-3-2-101234-4-3-2-101234XY坐 标 接 收 信 号 的 星 座 图

24、名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 37 页 -14 2 4 63021060240902701203001503301800极 坐 标 下 的 接 收 信 号 的 星 座 图图 2.1 仿真结果名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 37 页 -15 实验三、MATLAB 实验_OFDM 误码率仿真（衰落）一、实验目的：1、了解瑞利信道产生的原因及其特征。2、用MATLAB 进行OFDM 系统在瑞利信道下误码率分析。二、实验报告要求1.所有程序完整的源代码（.m 文件）以及注释。2.仿真结果。对于所有的图形结果（包括波形与仿真曲线等），将图

25、形保存成.tif 或者.emf 的格式并插入 word 文档。三、实验结果1、所有程序完整的源代码（.m 文件）以及注释clear all;close all;fprintf(OFDM 基带系统 nn);%参数设置%carrier_count=256;%FFT 数目number_symbol=1500;%OFDM符号数目()Guard_count=carrier_count/4;%循环前缀名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 37 页 -16 Pilot_interval=15;%导频间隔Pilot_count=ceil(number_symbol/Pilot_int

26、erval);%每一行导频的个数modulation_mode=16;%16QAMSNR=-2:35;k=log2(modulation_mode);%主程序循环%for number_snr=1:length(SNR)fprintf(nnn仿真信噪比 ,SNR(number_snr);%产生发送的随机序列%Source_Bits=randi(0 1,1,k*(carrier_count*number_symbol);%16QAM调制%QAM_16_IQ=-3-1 3 1;QAM_input_I=QAM_16_IQ(Source_Bits(1:4:end)*2+Source_Bits(2:4:

27、end)+1);%00:-3 01:-1 11:1 10:3 QAM_input_Q=QAM_16_IQ(Source_Bits(3:4:end)*2+Source_Bits(4:4:end)+1);%00:-3 01:-1 11:1 10:3 Modulated_Sequence_Tx1=QAM_input_I+1i*QAM_input_Q;%串并变换%Modulated_Sequence_Tx=reshape(Modulated_Sequence_Tx1,carrier_count,number_symbol);%产生已知的导频序列%Pilot_symbols=(round(rand(ca

28、rrier_count,Pilot_count)*2-1);%导频符号的插入%for kk=1:Pilot_count Modulated_Sequence_Tx_insert(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+1)=Pilot_symbols(:,kk);Modulated_Sequence_Tx_insert(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+2:(kk-1)*(Pilot_interval+1)+16)=Modulated_Sequence_Tx(:,(kk-1)*Pilot_interval+1:(kk-1)*Pilot_interval+1

29、5);end%IFFT变换%Time_signal_Tx1=ifft(Modulated_Sequence_Tx_insert);%加循环前缀%Time_signal_Tx_cp1(1:Guard_count,:)=Time_signal_Tx1(carrier_count-Guard_count+1:carrier_count,:);Time_signal_Tx_cp1(Guard_count+1:Guard_count+carrier_count,:)=Time_signal_Tx1(1:carrier_count,:);%并串变换%Time_signal_Tx_cp2=reshape(T

30、ime_signal_Tx_cp1,1,(Guard_count+carrier_count)*(number_symbol+Pilot_count);%高斯信道和瑞利信道%名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 37 页 -17 raysign=raylrnd(1,1,(number_symbol+Pilot_count)*(Guard_count+carrier_count);Time_signal_Tx_cp=Time_signal_Tx_cp2.*raysign;Time_signal_Tx_cp_channel2=awgn(Time_signal_Tx_cp,

31、SNR(number_snr),measured);Time_signal_Tx_cp_channel1=real(Time_signal_Tx_cp_channel2)./raysign+1i*(imag(Time_signal_Tx_cp_channel2)./raysign);%串并变换%Time_signal_Tx_cp_channel=reshape(Time_signal_Tx_cp_channel1,carrier_count+Guard_count,number_symbol+Pilot_count);%信号接收去循环前缀%Time_signal_Rx_channel(1:ca

32、rrier_count,:)=Time_signal_Tx_cp_channel(Guard_count+1:carrier_count+Guard_count,:);%FFT变换%frequence_signal_Rx_channel1=fft(Time_signal_Rx_channel);%获取导频符号处的序列信道估计%for kk=1:Pilot_count Pilot_symbols_channel(:,kk)=frequence_signal_Rx_channel1(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+1);frequence_signal_Rx_channel

33、(:,(kk-1)*Pilot_interval+1:(kk-1)*Pilot_interval+15)=frequence_signal_Rx_channel1(:,(kk-1)*(Pilot_interval+1)+2:(kk-1)*(Pilot_interval+1)+16);end%并串变换%frequence_signal_Rx_channel_desert=reshape(frequence_signal_Rx_channel,1,(carrier_count)*number_symbol);%16QAM解调%QAM_input_I=real(frequence_signal_Rx

34、_channel_desert);QAM_input_Q=imag(frequence_signal_Rx_channel_desert);for a=1:(carrier_count*number_symbol)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 37 页 -18 if QAM_input_I(a)-2)&(QAM_input_I(a)0)&(QAM_input_I(a)=2)receive_Bits(a*k-3)=1;receive_Bits(a*k-2)=1;else receive_Bits(a*k-3)=1;receive_Bits(a*k-2)=0;en

35、dendfor a=1:(carrier_count*number_symbol)if QAM_input_Q(a)=-2%&QAM_input_Q(a)-2)&(QAM_input_Q(a)0)&(QAM_input_Q(a)=0)-(y=0)-(y在 MA5300上建立业务 VLAN 把 ADSL 端口划入业务 VLAN配置以太网端口参数 配置 ADSL 端口参数 把两台 PC设在同一个 IP 网段里 把 PC接在 ADS端口上 PC自动获取 IP。1、简述非拨号方式上网的原理答：ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）是一种新的

36、数据传输方式。它因为上行和下行带宽不对称，因此称为非对称数字用户线环路。它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。即使边打电话边上网，也不会发生上网速率和通话质量下降的情况。通常ADSL在不影响正常电话通信的情况下可以提供最高3.5Mbps 的上行速度和最高24Mbps的下行速度。ADSL是一种异步传输模式（ATM）。在电信服务提供商端，需要将每条开通ADSL业务的电话线路连接在数字用户线路访问多路复用器（DSLAM）上。而在用户端，用户需要使用一个 ADSL终端（因为和传统的调制解调器（Modem）类似，所以也被称为“猫”）来连接电话

37、线路。由于ADSL使用高频信号，所以在两端还都要使用ADSL信号分离器将ADSL数据信号和普通音频电话信号分离出来，避免打电话的时候出现噪音干扰。通常的 ADSL终端有一个电话Line-In，一个以太网口，有些终端集成了ADSL信号分离器，还提供一个连接的Phone接口。某些 ADSL调制解调器使用USB接口与电脑相连，需要在电脑上安装指定的软件以添加虚拟网卡来进行通信。2、实验成功后观测到的现象和拍照截图现象：PC机上能够PING通。拍照截图：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 32 页，共 37 页 -32 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 33 页，共 37

38、 页 -33 实验七：光传输实验链形传输组网一、实验目的 学习链形组网的交换机连接方式。学习链形组网的电话业务和数据业务的配置方法。二、实验报告要求1.参考图 2，画出 3 台交换机的业务连接图，并标注所选用的时隙。简要描述最后的验证方法，以及误码仪上的现象。三、实验结果1、3 台交换机业务连接图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 34 页，共 37 页 -34 2、要描述最后的验证方法，以及误码仪上的现象答：验证方法：在配线架上的用户传输时隙中任选一路，用误码仪测试误码。“当前误码率”为 0，并且“无误码秒”连续增加，表示当前方向的数据业务配置正确。注意测试任意两台交换机的通信

39、时，既要正向测试，也要反向测试。（每路时隙有两个接口，上接口是该时隙的接收口，下接口是该时隙的发送口；误码仪也有两个接口，左接口Tx 为发送口，右接口Rx 为接收口。例如交换机1 和交换机2 使用时隙 1 进行通信，当正向测试交换机1 到交换机2的通信时，误码仪的左接口接交换机1 时隙 1的上接口，右接口接交换机2时隙 1 的下接口；反向测试交换机2 到交换机 1 的通信时，误码仪的左接口接交换机2 时隙 1 的上接口，右接口接交换机1 时隙 1）误码仪上的现象：分别测试交换机1 和交换机2 之间的时隙1，交换机2 和交换机3 之间的时隙3，交换机 1 和交换机3 之间的时隙5，误码仪上均显示

40、当前误码率”为 0，并且“无误码秒”连续增加。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 35 页，共 37 页 -35 实验八：光传输实验环形传输组网一、实验目的 学习环形组网的交换机连接方式。学习环形组网的电话业务和数据业务的配置方法。二、实验报告要求1.参考图 2，画出 3 台交换机的业务连接图，并标注所选用的时隙。简要描述最后的验证方法，以及误码仪上的现象。三、实验结果1、3 台交换机业务连接图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 36 页，共 37 页 -36 2、要描述最后的验证方法，以及误码仪上的现象答：验证方法：在配线架上的用户传输时隙中任选一路，用误码仪测试

41、误码。“当前误码率”为 0，并且“无误码秒”连续增加，表示当前方向的数据业务配置正确。注意测试任意两台交换机的通信时，既要正向测试，也要反向测试。（每路时隙有两个接口，上接口是该时隙的接收口，下接口是该时隙的发送口；误码仪也有两个接口，左接口Tx 为发送口，右接口Rx 为接收口。例如交换机1 和交换机2 使用时隙 1 进行通信，当正向测试交换机1 到交换机2的通信时，误码仪的左接口接交换机1 时隙 1的上接口，右接口接交换机2时隙 1 的下接口；反向测试交换机2 到交换机 1 的通信时，误码仪的左接口接交换机2 时隙 1 的上接口，右接口接交换机1 时隙 1）误码仪上的现象：分别测试交换机1 和交换机2 之间的时隙3，交换机2 和交换机3 之间的时隙5，交换机 1 和交换机 3 之间的时隙7，分别测试交换机2 和交换机1 之间的时隙4，交换机 3 和交换机 2 之间的时隙6，交换机 3 和交换机1 之间的时隙8，误码仪上均显示当前误码率”为0，并且“无误码秒”连续增加。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 37 页，共 37 页 -