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通信原理實驗指導書

發布時間:2020-09-23 點擊數:161

解決方案詳情

基于軟件無線電的教學實驗課程

實驗舉例:頻率調制 (Frequency Modulation)
實驗目標
本實驗需要在LabVIEW軟件平臺和USRP軟件無線電平臺上完成調頻收發信機。要求可以通過普通FM收音機接收到發射端發送的wav音頻文件,驗證發射機的正確性;通過接收空中的FM調頻廣播,驗證接收機的正確性。本實驗將加深對頻率調制相關概念的理解,并初步掌握 LabVIEW 軟件平臺和USRP軟件無線電平臺的使用方式。
實驗介紹
本實驗包括發送端和接收端兩個主程序。
 1、發射端
發射端主程序的前面板如左圖所示。前面板左側為參數輸入部分,可以設置聲音文件路徑、USRP配置等各類程序控制參數;前面板右側為輸出部分,可以顯示發射聲音信號的時域波形和頻域波形;如果程序運行出錯的話錯誤指示燈會變紅,簡易錯誤處理會彈出對應的錯誤提示對話框。主程序中,與USRP相關的程序已經寫好,除此之外,發射端的主程序主要的內容包含打開音頻文件、讀取聲音波形、進行FM調制,三個功能模塊。
2、接收端
接收端主程序的前面板如右圖所示。前面板左側同樣為參數輸入部分,可以配置USRP的各項參數以及聲卡的采樣率;前面板右側為輸出部分,可以顯示對接收到的聲音信號進行解調后的時域波形和頻域波形。
同樣,該主程序也已經完成了USRP相關的內容,可以參考,同時,在主程序的下方還實現了有關聲音播放的內容,可以直接使用。所以主要的內容是有關FM解調的子程序。

實驗舉例:頻率調制 (Frequency Modulation)
實驗任務
本次實驗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
子程序來實現對聲音波形的FM調制和解調。在完成整個實驗后需要上交這兩個子程序以及實驗報告。
實驗步驟
1、完成Exercises FM Modulation.vi子程序
在這個子程序中需要分兩步來完成對聲音信號的FM調制。由于聲卡對聲音信號的采樣率并不是所需要的采樣率,因此首先要對輸入的聲音波形數據進行重采樣,目的是把信號的采樣率調整成前面板上設置的I/Q采樣率。
接下來是對重采樣后的波形數據進行FM調制。

2、Exercises FM Demodulation.vi子程序
在這個子程序中需要完成對接收信號的FM解調。通過在實驗背景里介紹的理論分析可以得知,在程序中只需要將接收到的基帶波形信號轉化為極坐標的形式, 得到相位信息后再對其進行差分運算即可得到調制前的原始信號。此外與發送端類似,同樣需要對解調后的信號進行重采樣,使得其采樣率能夠匹配聲卡的采樣率。

3、實驗結果驗證


實驗擴展
1、找出一些能證明所設計的FM收發信機性能優劣的技術指標。
2、嘗試使用另一種解調算法來實現解調

LabVIEW+USRP實驗教學歷程與反饋

• 能夠感受到真實無線信號,激發學生學習興趣,有助于加深原理和概念的理解
• 采用圖形化編程,可視性好,實驗難度適中
• 實驗功能由軟件定義,一套設備可以支撐多門實驗課程
• 可用于實驗教學、課程設計、學科競賽、畢業設計等,應用面廣
• 符合通信產業發展方向,與科學研究和設備研發緊密對接

LabVIEW+USRP實驗教學思考與探索

2014年8月,代表中國高校在美國德克薩斯州奧斯汀舉行的NI Week 2014 Academic Forum上做特邀報告,介紹軟件無線電教學實踐經驗。
2015年5月20日,北京交通大學電子信息工程學院與美國國家儀器(NI)公司聯合共建 軟件無線電教學示范中心 。

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