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2DPSK实验报告1

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1.2 USRP实验在发送代码中加入SendBit、SendBpsk、SendSig波形的绘图函数，用于观察发射波形 2.2 接收机结构 DPSK通信系统接收机

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《通信原理》实验报告

实验名称：

DPSK 通信系统设计实验

院（系）：

电子信息与通信学院

专业班级：

姓名：

学号：

时间：

2020.12.23

地点：

南一楼中 222

实验成绩：

指导教师：

2020 年 12 月 23 日

一．实验任务

1.1 MATLAB 设计性实验

利用卷积编码、DPSK 调制和前导码等技术构建通信系统，学习其发射机结

构和工作原理，学习其接收机结构，实现接收机代码，完成接收信号的滤波、DPSK

解调、定时同步和卷积码译码。

通过该 DPSK 系统实验，对通信系统的一般流程与模块功能有更清晰的认识，

同时掌握差分编解码方法和基于前导码的定时同步方法。

1.2 USRP 实验

在发送代码中加入 SendBit、SendBpsk、SendSig 波形的绘图函数，用于观

察发射波形；在接收代码中加入 RecvSig、RecvSigFiltered、RecvDpskDemod、

RecvCorr、RecvSymbolSampled、RecvBit 的绘图函数，用于观察接收波形。

完成代码嵌入后，运行 Labview 程序，观察实验现象。

二．实验基本原理

2.1 发射机结构

DPSK 通信系统发射机如图 1 所示，具体步骤如下：

卷积编码

随机信源

比特

插入

前导码

差分编码

映射到

BPSK码元

上采样

脉冲成型

滤波

SendBit

SendBpskSendSig

送往

发射电路

图 1 发射机结构

（1）随机信源比特从指定数据文件中读取。

（2）对二进制序列进行卷积编码，编码器参数是[171,133]，编码约束长度

是 7，编码前在信息比特的末尾添加 6 个 0 作为结尾比特。

（3）在编码比特之前插入前导码，前导码由 16 个固定比特组成，用于接收

机的定时同步。

（4）差分编码用于对比特流进行处理，以避免接收端的相位模糊。

（5）差分编码结果映射为 BPSK 码元，注意： 0 映射为+1，1 映射为-1。

（6）对 BPSK 码元上采样，从码元速率 Rs 上采样到系统采样率 Fs。

（7）脉冲成型用平方根升余弦滚降滤波。

（8）最后将信号送往发射电路发射。

2.2 接收机结构

DPSK 通信系统接收机如图 2 所示，具体步骤如下：

匹配滤波

DPSK

解调

搜索

前导码

对码元采

样

卷积码

译码

RecvSig

来自

接收电路

RecvSigFiltered RecvDpskDemod

RecvCorr

RecvSymbolSampled RecvBit

图 2 接收机结构

（1）首先对来自接收电路的信号进行匹配滤波。

（2）然后进行 DPSK 差分相干解调。

（3）通过搜索前导码，确定第一个数据码元的时间位置。

（4）对解调信号进行抽样，得到码元抽样序列。

（5）送入卷积码译码器译码，得到接收比特序列，译码采用 matlab 函数 vitdec,

译码结果要去掉 6 个尾比特。

2.3 关键信号

SendBit：发送的信源比特序列

SendBpsk：差分编码后的 BPSK 码元

SendSig： DPSK 已调信号

RecvSigFiltered：接收信号匹配滤波

RecvDpskDemod：DPSK 解调信号

RecvCorr：前导码相关搜索结果

RecvSymbolSampled：码元抽样

RecvBit：恢复的数据比特

2.4 关键参数

系统参数（不可更改）：

Fs = 200kHz，系统采样率

Rs = 10k 码元/秒，码元速率

SigLen = 200k，发射信号 SendSig 的采样点数

信道参数：

Amax = 1，最大信号幅度

Pmax = pi，最大相位偏差

Fmax = 16，最大频率偏差，单位 Hz

Tmax = 0.005，最大时间偏差，单位秒

SNR = 0，信噪比

2.5 USRP 简介

USRP 作为数字通信系统中的一个软件可重配置的射频硬件，已成为软件无

线电研究领域广泛使用的平台，具有可扩展，便捷，使用简单等特性。本实验采

用设备为 USRP-2920，它的射频范围是 50MHz 至 2.2GHz，瞬时带宽为 20MHz，

数据处理速率十分灵活。本实验中 USRP 设备基于 LabVIEW 平台使用。LabVIEW

是目前应用最广，发展最快，功能最强的图形化软件开发集成环境，使用可视化

技术建立良好的人机界面，常被用于数据采集与仪器控制。此外，LabVIEW 可

支持混合语言编程，开发人员可以很容易地重用已有代码(C 语言代码、MATLAB

脚本等)而不必对代码本身进行过多的修改，这大大降低了代码移植的难度。这

也是使用 USRP 设备的优势之一。

一个 USRP 设备有两个天线接口，因此，利用一台设备就可以实现数据完整

的收发过程。当然，也可以利用两台设备进行实验。当使用两台设备时，LabVIEW

软件通过设备的 IP 地址识别设备，以分别确定发射机与接收机。USRP 设备的

前面板示意图如下所示：

图 1-1 USRP2920 前面板示意图

粗线条方框标注的是本实验需要连接的接口，细线条方框标注的是相应颜色接口

的指示灯。黄色为天线接口，红色为电源接口及指示灯，绿色为网线接口及指示

灯。当连接好电源及网线时，可检查相应指示灯是否正常闪烁，来判断接线是否

正常。USRP 设备通过网线与电脑连接，并且 USRP 默认情况下的 IP 地址为

192.168.10.2，因此实验开始前需要设置电脑的 IP 地址，使其与 USRP 设备的 IP

地址在同一网段（但不能和 USRP 的 IP 地址冲突）。

三．模块设计与实现

3.1 发送端：DpskSysTx.m

1) 参数设置：

a) 代码：

UpSampleRate=Fs/Rs;

CoderConstraint = 7;% 约束长度

Rolloff=1;

Preamble=[1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0];

FilterSymbolLen = 6;

b) 说明：

设置升采样率为系统采样率/码元速率，约束长度为 7（编码器中产生延迟的

移位寄存器的个数+1），并约定了前导码。

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