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通信原理实验指导书

发布时间:2020-09-23 点击数:122

解决方案详情

基于软件无线电的教学实验课程

实验举例:频率调制 (Frequency Modulation)
实验目标
本实验需要在LabVIEW软件平台和USRP软件无线电平台上完成调频收发信机。要求可以通过普通FM收音机接收到发射端发送的wav音频文件,验证发射机的正确性;通过接收空中的FM调频广播,验证接收机的正确性。本实验将加深对频率调制相关概念的理解,并初步掌握 LabVIEW 软件平台和USRP软件无线电平台的使用方式。
实验介绍
本实验包括发送端和接收端两个主程序。
 1、发射端
发射端主程序的前面板如左图所示。前面板左侧为参数输入部分,可以设置声音文件路径、USRP配置等各类程序控制参数;前面板右侧为输出部分,可以显示发射声音信号的时域波形和频域波形;如果程序运行出错的话错误指示灯会变红,简易错误处理会弹出对应的错误提示对话框。主程序中,与USRP相关的程序已经写好,除此之外,发射端的主程序主要的内容包含打开音频文件、读取声音波形、进行FM调制,三个功能模块。
2、接收端
接收端主程序的前面板如右图所示。前面板左侧同样为参数输入部分,可以配置USRP的各项参数以及声卡的采样率;前面板右侧为输出部分,可以显示对接收到的声音信号进行解调后的时域波形和频域波形。
同样,该主程序也已经完成了USRP相关的内容,可以参考,同时,在主程序的下方还实现了有关声音播放的内容,可以直接使用。所以主要的内容是有关FM解调的子程序。

实验举例:频率调制 (Frequency Modulation)
实验任务
本次实验中大部分的程序已提供,只需要完成Exercises FM Modulation.vi子程序和Exercises FM Demodulation.vi
子程序来实现对声音波形的FM调制和解调。在完成整个实验后需要上交这两个子程序以及实验报告。
实验步骤
1、完成Exercises FM Modulation.vi子程序
在这个子程序中需要分两步来完成对声音信号的FM调制。由于声卡对声音信号的采样率并不是所需要的采样率,因此首先要对输入的声音波形数据进行重采样,目的是把信号的采样率调整成前面板上设置的I/Q采样率。
接下来是对重采样后的波形数据进行FM调制。

2、Exercises FM Demodulation.vi子程序
在这个子程序中需要完成对接收信号的FM解调。通过在实验背景里介绍的理论分析可以得知,在程序中只需要将接收到的基带波形信号转化为极坐标的形式, 得到相位信息后再对其进行差分运算即可得到调制前的原始信号。此外与发送端类似,同样需要对解调后的信号进行重采样,使得其采样率能够匹配声卡的采样率。

3、实验结果验证


实验扩展
1、找出一些能证明所设计的FM收发信机性能优劣的技术指标。
2、尝试使用另一种解调算法来实现解调

LabVIEW+USRP实验教学历程与反馈

• 能够感受到真实无线信号,激发学生学习兴趣,有助于加深原理和概念的理解
• 采用图形化编程,可视性好,实验难度适中
• 实验功能由软件定义,一套设备可以支撑多门实验课程
• 可用于实验教学、课程设计、学科竞赛、毕业设计等,应用面广
• 符合通信产业发展方向,与科学研究和设备研发紧密对接

LabVIEW+USRP实验教学思考与探索

2014年8月,代表中国高校在美国德克萨斯州奥斯汀举行的NI Week 2014 Academic Forum上做特邀报告,介绍软件无线电教学实践经验。
2015年5月20日,北京交通大学电子信息工程学院与美国国家仪器(NI)公司联合共建 软件无线电教学示范中心 。

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