《 软件无线电 》实验报告
一、基于XSRP的CDMA通信系统设计
二、基于XSRP的OFDM通信系统设计
三、基于XSRP的TD-LTE物理层链路协议实现
(1)初步掌握典型无线通信系统的系统构成、应用场景、关键技术及主要参数,结合资料查询,能对相关通信工程问题进行分析并得出有效结论。
(2)根据通信系统的技术要求,能应用XSRP软件无线电平台、Labview和Matlab软件设计合适的系统结构和功能单元,并选择合适算法编写应用程序。
(3)理解掌握软件无线电通信系统的基本原理和关键技术,能设计实验方案,构建实验系统,规范地进行实验并获取数据,正确分析和解释实验结果。
(4)能在通信系统的设计、调试和测试过程中有效利用相关仪器、计算机等现代工具进行模拟、测试、分析、性能评估,并理解其中存在的局限性。
### 一、基于XSRP的CDMA通信系统设计
#### 1.1 系统设计原理
在基于XSRP的CDMA通信系统设计中,重点在于理解并实现3GPP定义的WCDMA系统物理层处理流程。具体而言,整个设计遵循WCDMA系统物理层标准,但在某些细节上进行了适当调整以适应XSRP平台的硬件资源限制。例如,可能会对部分参数进行调整或简化某些处理步骤。
**系统架构概述:**
- **信源编码**:将原始信息转化为适合传输的形式。
- **传输信道编码**:添加错误校正码,提高数据传输可靠性。
- **添加CRC比特**:用于接收端的数据完整性检查。
- **交织**:用于分散突发错误的影响。
- **扩频**:使用伪随机序列对数据进行扩展,增加抗干扰能力。
- **加扰**:通过对信号进行特定的变换来减少码间干扰和多径效应的影响。
- **物理信道映射**:将处理后的数据映射到物理信道上。
#### 1.2 系统功能验证
在功能验证阶段,需要通过实际操作来确保系统按照预期工作。这包括以下几个关键步骤:
- **连接设备**:确保XSRP设备与PC之间的USB和网络连接正常。
- **配置IP地址**:设置PC和XSRP设备的IP地址,以便进行数据传输。
- **硬件初始化**:接通电源并等待设备启动完成。
- **运行实验程序**:使用Labview打开实验程序,如CDMA_Tx_Main.vi,观察并记录输出结果。
### 二、基于XSRP的OFDM通信系统设计
#### 2.1 系统设计原理
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)是一种高效的数字调制技术,被广泛应用于现代通信系统中。基于XSRP平台的OFDM通信系统设计,重点在于理解并实现OFDM的关键技术,如子载波分配、保护间隔插入、循环前缀等。
**系统架构概述:**
- **FFT/IFFT**:使用快速傅里叶变换(FFT)和逆快速傅里叶变换(IFFT)来进行数据的频率域处理。
- **保护间隔**:在每个符号之间插入一段保护时间,以消除符号间的干扰。
- **循环前缀**:将一部分数据复制到每个符号的前端,用于克服多径传播带来的时延。
- **调制/解调**:采用QAM(Quadrature Amplitude Modulation,正交幅度调制)等调制方式对数据进行调制和解调。
#### 2.2 系统功能验证
功能验证主要包括以下步骤:
- **参数配置**:配置XSRP平台的射频参数和其他系统参数。
- **实验运行**:运行基于XSRP的OFDM通信系统实验程序。
- **结果分析**:分析实验结果,评估系统的性能指标,如误码率(BER)、吞吐量等。
### 三、基于XSRP的TD-LTE物理层链路协议实现
#### 3.1 系统设计原理
TD-LTE(Time Division Duplex Long Term Evolution,时分双工长期演进)是一种移动通信标准,支持高速数据传输。基于XSRP平台的TD-LTE物理层链路协议实现,重点在于理解和实现TD-LTE的关键技术,如时分双工(TDD)、资源块分配、MIMO等。
**系统架构概述:**
- **资源分配**:合理分配时隙和频段资源,实现高效的数据传输。
- **MIMO**:利用多输入多输出技术提高数据传输速率和稳定性。
- **调度算法**:采用适当的调度算法来优化资源分配。
- **信令交互**:实现终端与基站之间的信令交互,确保数据传输的正确性和完整性。
#### 3.2 系统功能验证
功能验证同样包括以下几个步骤:
- **参数配置**:配置TD-LTE系统的各种参数,包括射频参数等。
- **实验运行**:运行基于XSRP的TD-LTE物理层链路协议实验程序。
- **结果分析**:分析实验结果,评估系统的性能指标,如吞吐量、延迟等。
### 结论
通过以上三个实验的设计与实施,学生可以深入理解典型无线通信系统的系统构成、应用场景、关键技术及主要参数,并能够应用XSRP软件无线电平台、Labview和Matlab软件设计合适的系统结构和功能单元,选择合适算法编写应用程序。此外,还可以学会如何设计实验方案,构建实验系统,规范地进行实验并获取数据,正确分析和解释实验结果,最终达到对无线通信系统设计、调试和测试全过程的有效掌握。
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