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目录
一、音频传输系统设计..................................................................................................................1
1.设计目的................................................................................................................................1 2.设计内容................................................................................................................................1 3.实现步骤................................................................................................................................1 4.结论及思考............................................................................................................................5
二、数字传输系统设计..................................................................................................................7
1.设计目的................................................................................................................................7 2.设计内容................................................................................................................................7 3.实现步骤..............................................................................................................................11 4.结论及思考..........................................................................................................................17
三、总结与收获............................................................................................................................18 指导教师意见................................................................................................................................19
《通信原理》课程设计报告
一、音频传输系统设计
1.设计目的通信的基本形式是在信源和信宿之间建立一条传递信息的通道,通信系统通常由 信源,变换器,信道,反变换器,信宿以及等效噪声等几部分构成.通过这次音频传输系统设计,我们可以深刻体会到信号在通信系统中的传输和处理过程有一个更加清晰的认识和理解,对于模拟通信系统,考查学生对调制技术的理解和使用, 同时,通过音频传输系统的设计,我们更加深刻理解了模拟通信系统设计,以及模拟通信系统下最重要的调制技术的应用和设计,锻炼了我们独立思考和分析工程问题的能力,同时,通过设计和实现,我们对复杂的工程问题会有更加深刻的认识,对一个完整的模拟通信系统会有一个更加清晰和完善的概念.2.设计内容
利用NI-USRP节点设备接收实际的广播信号.结合LABVIEW,实现对音频信号的调制解调,观察接收信号的质量并进行分析.3.实现步骤
音频传输系统包括发送端和接收端: 音频传输系统TX.vi: 发射端主程序的前面板如图,前面板左侧为参数输入图部分。
（1）首先,用NI-USRP Configuration Utility观察确保硬件与电脑连接上，以及硬件的地址。
（2）然后修改发送端前面板的“设备的IP地址”。
（3）可以设置声音文件路径（labview只能识别wav格式音频文件）。
（4）USRP配置各类程序控制参数，包括IQ速率，可以更改，但是发送端与接收端的IQ速率要相同，载波频率就是频点频率。
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此模块的作用是根据输入的路径获取音频文件，对应于程序框图SUBVI OPEN Waveform File.vi，输入是外部音频文件的路径，要求必须是wav格式。如果留空，则会自动选择默认音频文件，输出时声音文件的引用句柄，每次从声音文件中读取的样点数以及任务id。此外，这个子程序还留有一个选择是否同时播放的选项，程序的前面板会有一个勾选框，可以选择是否在发送的同时也播放声音。
2.读取声音波形
这个模块的作用是将打开音频文件模块中得到的声音文件转换成波形数组形式输出，同时，还将波形数据写进声音输出设备，使得在发送端可以听到将要发送的声音，如果在前面板勾选了同时播放声音这个选项，那么就可以通过电脑声卡播放出声音，对应于程序框图中的SubVI Read Waveforem File.vi子程序。
输出是波形数据、任务ID以及文件标示和同时播放声音这个选项。3.进行FM调制
该模块的作用是对音频进行FM调制，对应于Exercises FM Modulation.vi
图1-3FM调制图
该模块的输入是声音波形数据，IQ 采样率和频偏，输出是经过FM调制后的时域波形，调制后的波形数据进入niUSRP Write Tx Data（poly）函数。根据前面板上配置后的各项参数发射到空间中，以供接收端程序，普通的FM收音机或者有FM接收功能的手机接收。
该模块需要分两步完成对声音信号的FM调制。
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4.结论及思考
思考：
1.频偏的意义是什么？它怎样影响调制信号？从听众的角度，能做些什么来解决这些影响，做一些测试验证观点。
mf = 最大频偏低频信号的频率，B = 2*（mf+1）F，影响带宽，而带宽影响噪声，所以同时频偏也影响输出信噪比。
从听众的角度来讲，因为公共广播的频带范围是有限的，为87.5～108MHz，以100KHz为步进搜索电台。我们在使用通信系统时应该避开这些公共频带。
2.找出一些能证明所设计的FM收发机性能优劣的技术指标
采样率的大小：接收机的采样效率越高，相同信噪比下收听效果越好。天线增益：天线增益越小，接收效果越好。结论：
1.利用NI-USRP节电设备，结合LabVIEW，我实现了对音频信号的调制解调，收听到了包含有噪声的音乐。
2.提高接收质量：有很多因素影响FM通信系统的有效性和可靠性，如带宽、频偏、增益和载波频率对FM通信系统的影响较大。经测试，提高增益和减小频偏可以有效改善质量。
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3、信源编码
该模块主要是完成霍夫曼编码—基于有序频率二叉树的编码。
图2-2信源编码
4、信道编码
这里主要是使用的(7,4)分组编码
5、脉冲调制
主要完成添加训练队列以及脉冲成形滤波的功能。其中添加训练序列主要是为了接收端可以频偏校正。
6、信道设置
主要在信道中加入白噪声。
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前面板左下方是接受信号的它的星座图,和误码率曲线。可以通过这些来判断程序是否正确。
图2-5数字传输系统接收端
而对接收端的程序框图进行分析：
1、初始化
实现USRP初始化和配置USRP的参数，此时注意与发送对应。如图所示。
图2-6初始化框图
2、信号检测
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2.设计内容
1）完成信道编码即（7,4）分组编码的过程，此时需要完成Exercises Encode-74.vi，学习（7,4）分组码译码的过程。
2）将脉冲调制模块的QPSK/BPSK程序图补充完整 3）学习信源编码即霍夫曼编译码的过程 3.实现步骤
1）发送端接收端程序结构：
图2-6发送端（1）
图2-7发送端（2）
发送端程序框图：
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设置生成矩阵，然后输入前面板的生成矩阵内，打开程序框图，进行设计。
图2-9分组码程序框图
设计图如下：
输入后将长串输入数据流进行长度为4的分块。也即为4维数组。和G矩阵相乘，之后再转化为一维数组。由于矩阵乘法是数值相加的过程，而分组编码是异或过程，因此需要将矩阵内每个元素除二取余，余数即为正确的异或过程。
分组码译码： 首先设计校验矩阵H。接着设计程序框图如下：
图2-10解调程序框图
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入信号平均能量，将此能量与符号能量相乘乘上信号幅值，得到输出信号
图2-12 BPSK设计
BPSK。BPSK解调如图所示。输入数据流对2取余，输出到下一个框图，0对应1，1对应-1.4）利用USRP设备实现图像发送 首先设置硬件设备，选择好天线，然后打开发送端和接收端。得到结果如下：
图2-13发送和接收图像
在图像传输过程中会出现噪声干扰，通过增大增益可以使噪声减小。
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（备注：此处要求手写，不得拷贝，要有自己的心得体会）
本人签名：
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