无线信道仿真在通信原理实验教学中的研究

"移动通信"和"通信原理"两门课程中涉及的无线通信信道具有理论性强、概念抽象的特点,将基于Matlab的无线信道仿真引入"通信原理实验"课程教学中。采用Matlab对多径时变衰落信道和Jakes信道进行建模,通过课堂演示教学与仿真实验教学相结合,该教学内容克服了硬件实验对于无线信道建模实现的困难,便于学生直观理解多径时变衰落信道的基本概念。实践证明:将无线信道仿真引入"通信原理实验"课程教学中,在提高教学效果的同时,也为学生进一步的学习研究奠定了基础。     

无线衰落信道模拟系统传输实验教学研究

针对无线衰落信道下模拟系统性能理论分析较难且抽象不易理解的问题,提出并实现了一种基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的无线衰落信道模拟及传输性能演示实验系统。该系统首先利用正交调制方式产生不同模拟调制波形,然后通过基于谐波叠加原理(Sum of Sinusoids,So S)模拟产生的瑞利衰落和高斯噪声信道,最后在接收端正交解调还原信息信号,并比较不同噪声及衰落对各种模拟调制方式的性能影响。实验教学表明,该系统有助于理解无线信道衰落知识以及信道对传输信号的失真影响,为学生进一步学习无线通信理论奠定基础。     

基于传输线的无线信道多径实验模块

无线通信中信道环境复杂,存在多径效应,使传输信号受到符号间干扰,引起失真,严重影响通信系统的性能。为了模拟多径信道,分析了射频电路里的传输线。传输线与无线信道的特征阻抗都恒定不变,信号路径数量可变,传播的信号相位都呈现周期性变化,传播延迟与距离呈线性关系。在每条传输线中增加可变电阻模拟信号在自由空间的衰减,采用微波电路实现无线通信实验中的多径模块,模拟无线信道的多径效应。多径模块可与发射机和接收机构成一个完整的无线通信系统实验平台。     

基于MIMO-OFDM的无线通信系统在煤炭矿井中的应用

我国是世界上煤炭开采大国,由于煤炭开采环境的特殊性,矿井下的无线通信环境与地面的无线通信环境相差甚远,若直接将用于广阔空间的无线通信技术应用到煤炭矿井中会产生无线信号的多径衰落等不可预期的问题,严重影响矿井下的无线通信质量.本文首先从理论上分析了煤炭矿井中多径无线信道的复杂性,并采用瑞利多径信道模型对其进行仿真建模.采用无线通信中多输入多输出技术(MIMO)和正交频分复用技术(OFDM),设计了一套基于MIMO-OFDM的矿井无线通信系统,以减少多径衰落现象对无线信号的消极影响.最后通过MATLAB软件对该系统进行仿真分析,实验结果证明本系统具有抗多径衰减的功能.     

基于mini-LED的光无线通信实验平台建设北大核心

为提升学生在通信系统方面的实践动手能力,设计开发了基于mini-LED的光无线通信实验平台,开展数字光信号调制、传输和解调的实践教学。该平台以mini-LED作为通信光源,包括自由空间和水下两种传输信道环境,在收发端以离线数字信号处理方式进行信道均衡和信号恢复。基于该实验平台,通过参与实验搭建、信道调试与数据分析,可帮助学生理解通信概念与理论,加强学生解决通信系统实际问题的能力,提升学生对光无线通信的系统设计与仿真实践能力。     

基于WARP的无线通信实验研究平台设计

针对无线通信研究与教学实验软硬件分离导致的实验结果不准确与实验效果不直观问题,设计实现了基于Matlab与Wireless Open Access Research Platform(WARP)的可视化实验研究平台。该平台基于WARPLAB环境,并以802.11n物理层标准为原型实现了2×2 MIMO-OFDM传输系统。基于该平台可以进行MIMO无线通信、信源编解码、实测信道参数与OFDM无线通信理论等研究教学实验活动。     

无线通信系统中纠错编码的实验开发

针对无线通信课程中纠错编码部分在教学中存在的问题,探讨用Microsoft Visual C++6.0编程软件进行辅助实验教学。低密度奇偶校验码(LDPC)由于其较好的纠错性能而得到学术界的广泛关注。本文通过开发LDPC码的交织技术在抗击衰落信道中的实验,编写其中的相关程序并仿真,使学生更深入地理解纠错编码原理。这样,通过实验教学方式调动学生的学习积极性,提高学生的实验动手能力,从而提高了教学质量和教学效果。     

Rummler信道模型的Systemview仿真研究

无线信道是移动通信的传输媒介,信道性能优劣直接影响通信质量,要提高无线通信质量就必须改善信道性能.阐述了移动信道的特点,介绍了几种典型移动信道的模型,重点分析了Rummler信道模型,在此基础上构建出Rummler信道的仿真电路.采用电路与通信系统专用仿真软件Systemview对其进行仿真,给出了仿真波形图,并对仿真结果进行了分析.仿真结果表明Rummler信道模型可以适应不同环境的电波传播衰落,具有更强的灵活性.     

基于SystemView的AM通信系统仿真设计

利用System View实现了AM通信系统。在发送端,产生了临界调幅的AM信号,信道考虑了加性高斯白噪声信道,接收端采用相干解调器解调。利用Sink库显示模块显示了AM系统中的标志性波形,并利用System View的分析功能求出各标志性信号的频谱并予以显示。实验表明,System View非常适合通信原理课程实验。     

基于USRP的多天线信道测量教学平台实现研究

通信原理实验是绝大多数电子信息类专业所开设的对通信原理这一专业课的配套实验课程,其目的是通过教学实验,引导学生验证课程所学的知识,同时启发学生探究工程实践技术。传统的通信原理实验课基于集成实验箱接线的模式,限制了学生的自主创新和进一步探究技术细节。论文以面向本科通信工程、电子信息科学技术专业的本科教学、实验验证为基调,引入软件无线电的思想,以无线信道测量系统的搭建为实践案例,利用通用软件无线电平台USRP,搭建了一套一发六收的信道测量教学平台。基于该平台,论文对室外情景进行了细致的测量,并对其时延扩展和角度扩展进行了分析比较,解释了测量结果的合理性。通过这些测量和分析,最终验证了信道测量教学平台的功能,证实了在通信原理实验课中引入软件无线电思想的合理性、有效性。