通信综合课程设计报告
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学号：
2023 年 11 月
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一. 设计任务
设计一个无线收发系统，实现图片传输，并对传输可靠性进行评估。
在发送端，通过图片编码模块，将 JPG 图片转成二进制比特，然后设
计合适的传输方案，实现无线信号的发送。同时，设计相应的接收端
算法，实现无线信号的接收与图片的恢复，并对误码率性能进行统计。
在设计的过程中，在一定带宽与发送功率的限制下，应尽可能降低误
码率。
二. 系统模型与原理
2.1 发送端系统模型
2.1.1 发送端总体框图
2.1.2 帧结构设计
同步序列
编码数据
同步序列：该字段由 256 位的 PN 序列组成，用于接收端判断从
哪开始接收数据，同步序列的长度决定了接收端同步成功的几率，长
度越大，成功率越高，但是也会增大开销，因此综合考虑之后选择了
256 位。
图片编码
插入同步序列
成型滤波
QPSK 调制
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编码数据：该字段长度由发送端产生的图片数据长度决定，用于
在接收端还原图片。
2.1.3 调制
在该课程设计中，在发送端和接收端都采用 QPSK 进行调制解调。
将信息速率为 Rb 的二进制序列 s(n)(0,1 序列)，通过双极性转换得
到双极性不归零码 a(k)，串并转换后将分成两路速率减半的二进制序
列得到基带波形 I(t)，Q(t)这两路码元在时间上是对齐的，称这两路信
号分别是同相支路和正交支路，后续进行上采样，成型滤波器，最后
通过 IQ 调制实现 QPSK 信号的波形生成。QPSK 规定了四种载波相位，
分别为 45°，135°，225°，315°，载波相位的关系如表所示：
我们在该课程设计中使用的 MT Modulate QAM.vi 模块的 QPSK 是
使用 B 方式进行实现。
在调制前加入了成型滤波器，其作用是为了限制发送信号的带宽，
但是同样要考虑码间串扰的问题，因此选择使用根升余弦滤波器，与
接收端的匹配滤波器一起组成升余弦滤波器，消除码间串扰。
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2.2 接收端系统模型
2.2.1 接收端总体框图
2.2.2 帧同步
帧同步是一种用于保证数据同步的技术，其通过在数据传输过程
中插入同步字节或同步信号来实现。该技术在计算机网络和数据通信
领域被广泛应用。在数据传输过程中，可能会发生数据错误或丢失的
情况。为确保数据的可靠性，在每个帧中添加了校验和。接收端在提
取数据后，根据校验和对数据进行验证。如果校验和不正确，说明数
据出现错误，可以请求重新发送。
在帧同步中，待传输的数据被划分为固定长度的帧，每个帧包含
同步字节、数据和校验码等信息。关键之处在于确保每个帧的长度固
定，这样接收端才能准确地辨识和提取帧。为此，在每个帧的开头插
入一个特定的同步字节，用于标识帧的起始位置。选择适当的同步字
节非常重要，它应该是不常出现在数据中的字节，以免与数据混淆。
接收端通过检测同步字节来辨识帧的起始位置。当接收到同步字节时，
接收端就知道新的帧开始了，并开始提取数据和校验码等信息。最后，
根据帧的结构，接收端提取数据和其他附加信息。这个过程通常包括
数据提取和校验码验证等一系列操作。
QPSK 解调
删除同步序列
图片解码
误码率及同步
错误数统计
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2.2.3 解调
由于 QPSK 信号可以产生同相和正交的 2 路 BPSK 叠加而成，因此
在解调时，对 2 路信号分别进行 BPSK 信号的相干解调，将得到的数
据最后经过并串转换，得到传输信息比特。QPSK 比较接收端收到的
星座点与调制使用的发射星座点的距离，选择距离最小的点，解调为
对应的双比特码元。
在解调内还有一个根升余弦匹配滤波器，其一个作用是与发送端
的成型滤波器共同组成无码间串扰的系统，另一个作用是将接受信号
的瞬时信噪比最大化，有利于后续的解调。
三. 设计方案
3.1 硬件设计
(USRP X2920 硬件介绍及硬件连接框图）
