基于LabVIEW和USRP/PXI實驗教學與科研電子信息工程學院北京交通大學1.背景2.理念3.實驗4.實施5.展望6.問題目錄

CONTENTS1.背景研究型大學要建立"以研究為本"的本科教育

研究型大學擁有大批知名的專家學者、先進的科研設施和研究成果；本科教育是研究型大學可持續發展的基礎，改變傳統教學“以知識為本”模式為“以研究為本”模式。本科生實驗教學是貫徹這一理念有效途徑

科研成果進本科實驗，科研與教學實驗對接，為學生搭建學習研究的平臺。軟件無線電是無線電工程現代方法

利用NI-USRP給出GSM-R、TETRA測試接收機利用PXI構建信道仿真儀被著名大學stanford、UT、UCSD采用1.背景光通信技術基礎無線通信基礎交換與通信網技術光纖通信系統(研究性專題)移動通信系統(研究性專題)多媒體通信(研究性專題)信息網絡基礎(研究性專題)下一代互聯網(研究性專題)通信網絡安全（研究性專題）無線通信技術課程設計計算機網絡課程設計現代交換技術課程設計數字通信技術課程設計數字圖象處理技術課程設計通信原理大三上大三下大三小學期通信原理實驗通信工程綜合實驗理論設計實現2.理念模擬通信的調幅、調頻；數字通信的采樣/量化/信源編碼/基帶傳輸/信道編碼/調制和解調無線通信的分集/均衡/擴頻/OFDM/MIMO實驗盡可能的用聲音、文本、圖像和視頻作為檢驗實驗是否完成的手段，體會書本理論知識如何融入真實生活設計成系統型的實驗，學生填空完成部分關鍵模塊，體會自己工作在系統中的價值激發學生興趣，調動學習主動性提高學生成就感，建立個人自信心3.實驗1信源編碼2信道編碼3數字傳輸4數字調制5解調解碼6幅度調制7頻率調制通信原理無線通信基礎1信道編碼2分集技術3均衡技術4擴頻通信5OFDM調制解調6MIMO空時編碼7同步3.實驗1信源編碼2信道編碼3數字傳輸4數字調制5解調解碼6幅度調制7頻率調制通信原理3.實驗信源編碼：加深對信源編碼及相關內容的理解，特別是離散余弦變換、樣本量化和Huffman編碼。本實驗主程序包含8個模塊，每一模塊完成一項功能。學生只需要實現部分模塊：離散余弦變換的程序模塊樣本量化的程序模塊Huffman編碼模塊3.實驗信道編碼：領會信道編碼的基本思想。此外，通過比較有無信道編碼模塊的不同系統誤碼率性能，使學生感受到信道編碼技術對于提高系統性能的重要意義。本實驗中學生所需完成模塊：（7，4）碼編碼模塊（7，4）碼譯碼模塊3.實驗數字傳輸：熟悉數字信號傳輸，包括簡單的信道編碼和非理想通信信道對信號傳輸的影響。在本實驗中，學生所需做的工作為：設計理想無噪信道下的UART接收機設計一個簡單的均衡器來估計信道的影響并且在信號解碼前完成對接收信號的均衡。3.實驗數字調制：學習數字調制技術，實現USRP到USRP的無線發送。在本實驗中，學生所需做的工作為：編寫BPSK，QPSK等調制模塊實現脈沖成型濾波器（根升余弦）3.實驗解調解碼：了解解調的相關知識，并實現USRP至USRP鏈路的無線BPSK接收機。在本實驗中，學生所需做的工作為：設計BPSK接收機，包含解調，CRC校驗等3.實驗幅度調制：探究模擬調制中的幅度調制（AM）方案，實現一個幅度調制的收信機，并正確接收空中的中波廣播信號。在本實驗中，學生所需做的工作為：構造一個使用任意幅度調制方式的發信機，信源信號分別為單音正弦信號、多音正弦信號、.wav聲音文件實現一個幅度調制的收信機，并正確接收空中的中波廣播信號。3.實驗頻率調制：實現一個頻率調制的收信機，并正確接收空中的調頻廣播電臺信號。在本實驗中，學生所需做的工作為：構造一個使用任意頻率調制方式的發信機，信源信號分別為單音正弦信號、多音正弦信號、.wav聲音文件實現一個頻率調制的收信機，并正確接收空中的調頻廣播信號。3.實驗無線通信基礎1信道編碼2分集技術3均衡技術4擴頻通信5OFDM調制解調6MIMO空時編碼7同步3.實驗信道編碼：領會信道編碼的基本思想。此外，通過比較有無信道編碼模塊的不同系統誤碼率性能，使學生感受到信道編碼技術對于提高系統性能的重要意義。本實驗中學生所需完成模塊：（2，1，5）碼編碼模塊（2，1，5）碼譯碼模塊3.實驗分集技術：搭建分集系統，采用MRC/ERC/SEL三種合并技術實現無線接收系統。在本實驗中，學生所需做的工作為：設計并實現三種分集合并技術的算法。觀察并分析不同分集方式的誤比特率曲線。3.實驗均衡技術：通過均衡技術減輕或消除無線信道衰落引起的符號間干擾。在本實驗中，學生所需做的工作為：采用線性最小二乘算法，實現直接線性均衡器的設計；改變均衡器基本參數值，觀察并比較系統的性能。

3.實驗擴頻通信：實現擴頻解擴，研究擴頻通信系統的抗衰落、抗干擾性能。在本實驗中，學生所需做的工作為：在發端添加擴頻模塊，并觀察擴頻前后的頻譜變化；在收端相應位置添加解擴模塊，并觀察誤碼率；抗干擾性能3.實驗OFDM調制解調：實現OFDM調制與解調，完成單抽頭均衡，研究各種參數對系統性能的影響。在本實驗中，學生所需做的工作為：OFDM調制。OFDM解調。頻域均衡。

3.實驗MIMO：搭建2X2多天線系統，完成空時編解碼，測試系統性能。在本實驗中，學生所需做的工作為：完成STBC的編解碼程序。實現多天線視頻、圖片傳輸。

3.實驗同步：符號同步、幀同步，載波同步。在本實驗中，學生所需做的工作為：完成符號同步、幀同步，載波同步程序。完成同步性能的測試實現文字傳輸。

4.實施通信原理：2013-2014秋季：國際班17人，2人1組研究型教學16學時必做兩個實驗，一個純軟件的，一個是軟硬件結合無線通信基礎：2013-2014春季：通信工程280人，2人1組4學時6選14.實施教師分析與學生體驗：通信原理信源編碼通信原理未涉及數字解調涉及幀同步、CRC校驗，有一定難度無線通信基礎信道編碼不涉及硬件，難度小Atthelab,IfinallyusetheUSRPmoduletorealizetheamtransmitterandreceiveronmyPC.WithgreatjoylisteningtothemusicthatIhavesend,Ifeelsoexcited,Iforgertoprintscreentheresult…...原來認識完全是來源于外加，缺乏切身的體會……實驗課是很容易敷衍的課程……剛接觸這個實驗時覺得一頭霧水，甚至是覺得力所不能及，但是仔細研究后就發現其實實驗的最關鍵的部分往往卻是最基本的知識……而當比較深刻和透徹的理解基礎知識后，會突然發現程序的實現也變得簡單起來，過于偏重理論和過于偏重實踐都是不可取的。同時也讓我對這個領域有了更大的興趣…..5.科研成果—高速列車通信無線信道仿真仿真平臺整體結構及用戶界面場強衰減仿真圖—實驗室監測終端實際覆蓋電平—高鐵現場5.科研成果2013WirelessCommunicationApplicationAwardofGraphicalSystemdesignessaycompetition.Finished7papersbasedonNIplatform,amongwhich3isEIindex.1.MeirongYang,DongpingYao,BoAi,WeihuaZhang,Adoubledifferentialspace-frequencyMIMOprecodingschemeofLTEinhigh-speedrailwayenvironment,20135thIEEEInternationalSymposiumonMicrowave,Antenna,PropagationandEMCTechnologiesforWirelessCommunications(MAPE),p33-7,2013.(EI20140717299073)2.WeihuaZhang,DongpingYao,MeirongYang,ImplementationofLTE-RtransceiverandtheperformancewithWINNERD2achannelmodel,20135thIEEEInternationalSymposiumonMicrowave,Antenna,PropagationandEMCTechnologiesforWirelessCommunications(MAPE