2024年《现代通信与安全综合实验》实验报告.docx
《現代通信与安全综合试验》
---通信基础试验
试验一消除码间干扰
试验目的
理解码间干扰产生机理；
加深理解带限通道最佳传播的基本工作原理与升余弦滚降滤波器的使用；
学会通过调整不一样参数观测采样点克制码间干扰的能力。
试验原理
升余弦滚降信号用来消除码间干扰，实际实現時采用的方式是由发送端的基带成形滤波器和接受端的匹配滤波器两个环节共同实現。传播系统的传递函数是两者的乘积，因此每个环节均為平方根升余弦滚降滤波器。发射端和接受端同步使用根升余弦脉冲成形滤波器可以实現升余弦滤波器的效果，消除码间干扰（ISI），并且是匹配滤波，可以实現最佳接受。
匹配滤波器总的频响為RC谱（无ISI）
根升余弦滤波器（RRC）
试验环节
理解ISI
用VectorSource模块生成了四组序列，每组都是100位0、1构成的序列。為了以便，四组数据均只包括1比特数据為1，且每组序列中1互相偏移一种位置。
其中，第一组序列内容设置如下
通过使用InterpolationFIRFilter模块实現sps（samplepersecond）倍过采样（例如这里sps=4，Interpolation参数為4），并使用了一种均方根升余弦滤波器。（过采样的数字信号处理起来对低通滤波器的规定相对较低，假如不过采样，滤波的時候滤波器需要很陡峭，指标会很严格。）InterpolationFIRFilter滤波器参数设置如下：
其中eb表达ExcessBW（带外带宽）因子取值，该参数来调整滤波器的滚降因子系数。ntaps表达滤波器的抽头数。
其中，QTGUITimeSink模块的参数设置如下：
消除ISI
通过使用DecimatingFIRFilter模块与第一部分的InterpolationFIRFilter组合起来形成了一种奈奎斯特升余弦滤波器（匹配滤波器）。输出時域波形，对比发送端成形滤波器输出信号和升余弦匹配滤波器的输出信号。
DecimatingFIRFilter滤波器参数设置如下：
Decimation=1
Taps=rrc_rx
模块搭建流图截图
仿真成果截图
试验成果分析
仿真成果对比分析
问：均方根升余弦滤波器（成形滤波器）的输出信号图形中，在每个符号的理想采样点处，其他符号与否存在某些功率能量串扰，与否会导致理想采样点处的符号发生失真。在奈奎斯特升余弦滤波器（匹配滤波器）的输出信号图形中，在每个符号的理想采样点处，其他符号的功率与否克制為0，每个采样点处的某个符号与其他符号之间与否消除了码间干扰？
答：均方根升余弦滤波器（成形滤波器）的输出信号图形中，在每个符号的理想采样点处，其他符号存在某些功率能量串扰，会导致理想采样点处的符号发生失真。在奈奎斯特升余弦滤波器（匹配滤波器）的输出信号图形中，在每个符号的理想采样点处，其他符号的功率克制為0，每个采样点处的某个符号与其他符号之间消除了码间干扰。
问：理解怎样通过使用匹配滤波器来完全消除ISI？
在奈奎斯特升余弦滤波器（匹配滤波器）的输出信号图形中，在每个符号的理想采样点处，其他符号的功率都是0，这也就意味着，只要采样時刻把握精确，每个采样点处的某个符号与其他符号之间没有任何码间干扰。
问：可以修改sps、带外带宽eb、滤波器的抽头数ntaps等数值，并对比观测这些参数对采样点的影响。
答：sps越大，采样点个数越多；eb越大，采样点个数同样越多，ntaps越大
试验結论
通过匹配滤波器可以完全消除ISI，在每个符号的理想采样点处，其他符号的功率克制為0，每个采样点处的某个符号与其他符号之间消除了码间干扰。
试验总結
通过本次试验，增長了对GNURadio软件的使用程度，对构造匹配滤波器来完全消除ISI有了深入的理解和体会，可以消除码间干扰。
试验二時钟恢复
试验目的
理解時钟同步产生机理；
加深理解并掌握同步的基本措施。
试验原理
发射端和接受端的時钟不也許做到百分之百的同步，这重要是由于：1)发射端和接受端的开始采样時间不一致；2)任何两个设备的時钟无法做到完全同步。该技术的大体原理為，该算法对输入信号进行差分计算，并在一系列的滤波器中设置不一样的時间偏移，只要滤波器的数量足够多，到达了時钟恢复所需的数量，其中的一种滤波器就可以输出对的的時间所对应的相位。
试验环节
時钟同步误差影响
為了模拟发射端和接受端之间的時钟差异，需要采用了PolyphaseArbitraryResampler模块，并通过其参数ResamplingRate来调整了发射端和接受端的采样時间，既设置ResamplingRate=1.2。这个1.2数值是為了明显展示出時钟的差异性，实际上現实系统中这个時钟差异取值都在百万分之一的量级。
有許多种可以用来实現接受端時钟同步的措