姓名 孙茜子、李美琪
学号 12211111、12211103
指导教师 徐少毅
时间 2015年04月
1、实验任务：
1、本实验的程序设计流程如图1所示。
图1程序设计流程图
在程序中首先要完成对信源的生成和调制方式的选择，再按照所选的调制方式对信源进行调制；然后对调制后的信号添加噪声；之后对信号进行数字解调来恢复信源信息；最后对比解调后的数据和原始的信源数据，计算误码率。 2、本实验主程序的前面板是完整的，程序结构和大部分的子程序也都已经提供，需要完成的只有subMOD农村新技术、subPulseShaping、subMatchFilter、subDemod这四个子程序。
二、理论分析：
1、本实验包含一个主程序和若干子程序。其中主程序为Digital modulation。Digital modulation主程序的核心程序框图如2所示。
图2 Digital modulation程序框图
主程序中包括四个主程序。subTX子程序用来实现信源的产生、调制和滤波，输出是经过调制后的信号；subAddAWGN子程序的作用是向信号添加AWGN噪声；subRX相关系数矩阵子程序实现subTX子程序的逆过程，即对接收信号进行匹配滤波、解调并还原信源信息；最后subGetBer子程序用来根基信源数据和接收数据计算当前信噪比下的误码率。程序最主要的部分是subTX和subRX两个子程序。
2、subTX子程序的程序框图如3所示。
图3 subTX程序框图
其中subSource子程序的作用是根据要求的信源类型生成信源信息，输出是bit序列；subMOD子程序用来对生成的信源bit序列进行调制，输出是调制后的符号数据；subAddControl子程序的作用是对调制后的符号添加控制序列；subPulseShaping子程序用来对符号数据进行上采样和脉冲成型；最后通过subMakeWave子程序生成输出的已调信号波形。
3、subRX子程序的程序框图如4所示。
图4 subRX程序框图
其中subRXint子程序的作用是计算并调整一些参数；subMatchFilter子程序用来对接收波形进行匹配滤波；subSync子程序的作用是对接收的信号进行同步并去除训练序列，输出是数据符号；subDemod子程序的作用是对接收的数据符号进行解调，输出是解调后的PN序列或是根据bit序列恢复的文本内容。
4、（1）subMOD子程序
这个子程序的作用是实现BPSK或QPSK的基带调制，即将输入的信源bit序列映射到符号域，输出是复数形式的符号。
以BPSK为例，BPSK把一个信息位表示成一个符号，即映射出promax的符号有两种可能的相位。在数学上，每比特调制信号表示为：
(4.1)
式中，是基带调制的频率，是b=0或1时的相位偏移。如果我们选择的两个相位分别是π/2和3π/2的话，可以将调制信号表示为：
(4.2)
对应前面所说的将每一个bit映射成一个复数符号，可以很容易的看出BPSK的映射关系为：将信源0映射成0+i，信源1映射成0-i。
当调制方式为QPSK时，原理与BPSK类似。不同的是QPSK是将信源的2个bit映射成一个复数符号，因此有四种可能的表示符号。例如我们选择相位偏移分别为π/4、3π/4、5π/4和7π/4，则对应的复数符号分别为0.707 + 0.707i、-0.707 + 0.707i、0.707 – 0.707i和-0.707- 0.707i。因此你在subMOD子程序中需要做的就是把输入的信源bit数据流映射到符号域上。例如输入bit数据为11011000，调制方式为QPSK的话，则输出的符号应该为-0.707-0.707i、0.707-0.707i、-0.707+0.707i和0.707+0.707i。
（2）subPulseShaping和subMatchFilter子程序静电测量
世界上哪种动物的眼睛最大?这两个子程序的功能类似，分别是实现发端的脉冲成型滤波和收端的匹配滤波。信号通过滤波器就相当于信号和滤波器的时域脉冲响应做卷积。以发端为例，你首先需要做的就是根据设置的滤波器类型、滤波器长度等输入参数生成脉冲成型滤波器系数。然后根据设置的上采样率对输入符号进行上采样。最后将上采样后的信号与生成的滤波器系数做卷积。得到的便是成型滤波后的输出信号。接收端的实现过程与发射端类似，主要区别在于接收信号已经在发端进行了上采样，因此在收端匹配滤波前不再需要上采样操作。
（3）subDemod子程序
subDemod子程序实现对接收符号的解映射，即发送端subMOD子程序的逆过程。子程序的输入是同步后的数据符号，输出是解调后的bit数据。如果是BPSK调制，你需要将每个输入的数据符号解映射成一位bit数据；如果是QPSK调制，则需要将每个输入符号解映射成两位bit数据。要注意在发送端进行映射的图谱要与接收端解映射的图谱对应，这样才能够正确的解调出数据。
三、实验步骤：
1、subMOD子程序东方莱特
图5 subMOD程序框图
2、subPulseShaping和subMatchFilter子程序
图6 subPulseShaping程序框图
图7 subMatchFilter程序框图
3、subDemod子程序
图8 subDemod程序框图
四、结论及分析：
1、首先在前面板上合理的设置各项参数，信源为文本并使用QPSK调制，还可以通过信噪比范围参数来设置所计算信噪比的最大值。
2、星座图、接收端恢复的文本、误码率曲线、误码率数据
3、改变参数，验证在不同参数下程序是否能够正确运行，并对比运行的结果有何异同
五、遇到的问题及解决方法：
1、
2、
……
6、扩展问题：
1、Samples per symbol和Oversample factor这两个参数的物理意义是什么 ，它们的取值与调制方式之间有什么关系？
SamplesPerSymbol是每个码元的采样点数，Oversample factor，是过采样，是使用远大于奈奎斯特采样频率的频率对输入信号进行采样。
设采样速率为fs，码率为 BautRate，它们之间的关系是fs = SamplesPerSymbol * BautRate。
如果调制方式不同，则每个码元符号含有的比特数不同；过采样目的是改变噪声的分布，减少有用信号带宽内的噪声，然后在通过低通滤波器滤除掉噪声，达到较好的信噪比，提高时域分辨力从而获得更好的时域波形，减轻后续滤波器的指标要求。
调制方式是低阶的，Oversample factor取值小，如BPSK；调制方式是高阶的，Oversample factor取值更大，如QPSK
没啥好改的了，我就把顺序改了一下，删了两句，你在看看
2、为什么要在发送端和接收端分别添加脉冲成型滤波器和匹配滤波器，它们有什么作用？
整体过程是：（发送端）插值（采样）-成形-滤波（LPF)-加载频(载波调制)-加噪声至（接收端）乘本振-低通-定时抽取-判决。
随着传输速率的增大，基带脉冲的频谱将变宽，如果不滤波（如升余弦滤波）进行低通滤波，后面加载频的时候可能会出现困难。成形是实现由消息到波形的转换，成形滤波的作用是保证采样点不失真。
匹配滤波器是指输出信噪比最大的最佳线性滤波器。输出端能够获得最大信噪比就能对受到高斯白噪声干扰的信号进行最佳检测，从而提高系统的检测性能。滤波器的相频特性与信号相频特性共轭，使得输出信号所有频率分量都在输出端同相叠加而形成峰值。当信号
与噪声同时进入滤波器时，匹配滤波器使信号成分在某一瞬间出现尖峰值，而噪声成分受到抑制。
七、心得：本次实验让我们重新复习了基于LABVIEW系统开发的方法，进一步体会了图形化编程语言的优势和便利，以及次开发平台仿真硬件系统的强大功能。通过实践，我们对于数字通信系统，特别是调制、解调方式有了更加深刻的理解。
八、参考文献：
[1]樊昌信，通信原理 北京：国防工业出版社 2006
[2]Robert H.Bishop.LabVIEW8实用教程【M】.乔瑞萍，林欣等译.北京：电子工业出版社，2009
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