(1)学习软件无线电的信号采样与高效滤波理论;
(2)学习正交频分复用(OFDM) 技术的基本原理;
(3)掌握0FDM调制与解调技术的实现原理;
(4)掌握数字上下变频的工作原理及实现方法;
(5) 掌握软件无线电0FDM系统的调试与测试方法

本实验涉及到以下的原理概念点，详细介绍见课程书。
(1)软件无线电中的信号采样、多速率信号处理的基本原理。
(2)软件无线电中的高效数字滤波及信号正交变换理论。
(3) OFDM调制与解调技术的实现原理。
(4) OFDM系统的信道建模与信道估计理论

(1)信源:随机M进制序列发生器;
(2)信道编译码模块:卷积编码及维特比译码;
(3)调制/解调模块: QPSK;
(4)串并转换模块:串/并模块、并/串模块;
(5) 导频序列模块:随机导频序列模块;
(6) FFT/IFFT模块: FFT模块、IFFT模块;
(7)信道模块:多径瑞利衰落信道模块、加性高斯白噪声信道模块;
(8)信道估计模块:利用导频序列进行信道估计;
(9)数字上下变频模块: DDS、插值滤波器和载波恢复;
(10)虛拟仪器:双通道示波器、四通道示波器、频谱分析仪、误码率计算模块。
(11) 其他:补零、去零、加循环前缀、去循环前缀。

(1)随机M进制序列发生器:信源长度及进制设置;
(2)卷积编码及维特比译码模块:编码码率与约束长度设置;
(3) QPSK调制/解调模块:调制/解调进制设置
(4)串并转换模块:串并/并串输入与输出参数设置;
(5) FFT/IFFT 模块: FFT/IFFT 序列长度设置;
(6)信道模块:采样时间、最大多普勒频移、各径时延及衰减参数、信噪比参.数设置;
(7)信道估计模块:导频序列长度设置;
(8)数字上下变频模块: DDS采样频率、滤波器参数设置;
(9)补零、去零、加循环前綴、去循环前缀模块:补零/去零长度、加/去循环前綴参数设置。

从教师的角度入手:
(1)采用什么教学方法去开展此实验项目，为什么要采用这种教学方法，能达到什么目的?
在示范教学中，以实际应用为目的，强调关键步骤和注意事项，使学生根据实验要求完成实验设计，同时将知识贯通，理论与技能并重。强调以学生为中心的实验教学理念，主张以学生学习为主，教师指导为辅，师生共同完成设计型实验项目从而使学生获取知识。在设计全过程的每一个环节由教师和系统指导，发现问题并及时修正。由于教学活动的重点放在实验设计过程.上， 这有利于学生掌握知识同时将所学的知识运用到实际通信系统设计中，知行合一。例如，在本实验中，学生通过搭建软件无线电0OFDM系统，掌握了移动通信系统设计的总体框架，掌握了目前通信领域的前沿技术一- -OFDM 技术的基本原理，掌握了利用软件无线电技术构建通信系统的设计方法。学生通过设置该实验中各模块的参数，学习了OFDM是如何有效对抗频率选择性衰落和窄带干扰的，以及影响系统性能的相关参数有哪些。学生通过完成实验项目,既掌握实践技能。又掌握相关理论知识，既学习了课程，又学习了工作方法，有效调动了学生学习的积极性。
(2)实施过程指的是教师开展此项目的整个完整的教学流程。结合仿真实验台完整的教学流程如图1所示:

(3)开展此实验项目能达到什么效果。软件无线电技术是无线通信系统中通过各基本单元的软件重配置方式实现各种无线通信功能的-种开放式体系结构。本实验涵盖无线通信及信号处理理论基础，以软件无线电0OFDM无线通信系统为虚拟仿真主体，研究以软件重配置的方式实现信号的产生、处理与传输。在相关研究中，真实实验存在实验设备条件不足、射频电路调试困难以及天线成本高损耗大等困难。本平台开设的软件无线电0FDM系统仿真实验项目，不仅可以解决真实实验的问题，也能使学生通过自

行设定相应参数，将不可及的抽象概念转化为直观、可控的仿真图形、数据等。学生可进行重复模拟，全面深刻的认知和理解基于软件无线电的多种关键技术。例如，学生通过该实验,可掌握软件无线电中的信号采样与多速率信号处理的基本原理，高效数字滤波及信号正交变换理论，0FDM 调制与解调技术的实现原理等相关知识，从而加深学生对软件无线电系统设计、通信算法设计、信号处理以及性能分析等认知程度，提高学生专业兴趣和理论联系实际的能力。

图1结合仿真实验台完整的教学流程

从学生的角度出发

编写整个实验项目的具体操作步骤每个操作步骤都有具体的输入(学生与软件之间的操作交互)，输入完后都有相

应的输出结果。

(I)搭建基于软件无线电的0FDM系统仿真模型如图2所示。

本实验的系统仿真模型包括三个部分。第一部分对应于发射机链路，第二部分对应于信道，第二部分对应于接收机链路，整个系统包含信源产生器、信道编/解码、数字调制/解调、IFFT/FFT、 加/去保护间隔、信道估计/信道补偿、数字.上下变频以及信道。
在发射端，随机二进制序列经过信道编码后，根据采用的调制方式，完成相应的调制映射，形成调制信息序列，之后对该信息序列进行IFFT,将数据的频谱特性变换为时域特性，从而得到OFDM已调信号的时域抽样序列，再进行串并转换，同时加上保护间隔(即循环前缀)，然后经过数字上变频，从而得到OFDM已调信号的频带时域波形，最后经过信道进行传输。在接收端，先对接收信号进行数字下变频，去掉保护问隔，得到0FDM已调信号的抽样序列，再对该抽样序列进行FFT即得到原调制信息序列，然后经过解调及信道译码，输出二进制比特信息，最后得出在不同信噪比情况的下系统误码率。根据上述系统仿真模型，要求学生按以下步骤搭建虚拟仿真系统:信源产生器->卷积编码->QPSK调制->串并转换->随机导频序列->插入导频->补零->IFFT->并串转换->加循环前缀->数字上变频->信道->数字下变频->去循环前缀->串并转换->FFT->去零->信道估计->信道补偿->并串转>QPSK解调->维特比译码->误码率计算。
2.各步骤功能说明及参数设置
步骤1:添加信源产生模块并设置参数:

信源产生模块的主要目的是产生随机二进制序列。该随机序列码率为1Mbps，所产生的序列是以帧(frame) 的形式产生，每帧的数据是100位，输出到卷积编码模块的数据为100x1的数据格式。参数设置:信源长度为10000，输出为2进制随机序列。

步骤2:添加卷积编码模块并设置参数:

无线通信系统中采用信道编码的主要目的是信息通过信道发生错误时能进行纠错。本实验中通过码率为1/2、约束长度为7的(2,1,7) 卷积码对信源进行编码。该编码模块将100个信息比特编成200个比特，适合以串行形式进行传输。在编码器复杂性相同的情况下，卷积码的性能优于分组码。本实验中卷积码将信息位数为100 编码为200位的二进制数据,所以一帧的数据经编码后帧长变为200，经卷积编码输出的数据为20x1的数据格式。

步骤3:添加QPSK调制模块并设置参数:
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性。四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。QPSK 是在M=4时的调相技术，它规定了四种载波相位，分别为45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制数据，即把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种组合，为00，01，10, 11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成，分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
参数设置:输入数据的进制数设置为4。

步骤5:添加随机导频序列模块并设置参数:
随机导频序列模块是指信号发送端在每条信道上同时向信号接收端发送导频序列，接收端测量由发送导频序列的远端串扰引起的误差，并将误差数据汇总成截取误差，通过设计导频序列，以实现帧级的捕获和脉冲级跟踪。
参数设置:产生的导频数据的个数设置为12,子载波个数设置为100,导频之间间隔的符号个数设置为7。

步骤6:添加插入导频模块并设置参数:
插入导频模块是将特殊的收发两端共知的序列在时频二维空间均匀插入，目的在于使得接收端很方便地提取出相应的信道信息，调制后的信号经过串并转换和随机导频序列二者合并，输入到导频插入模块，导频插入模块之后是IPPT模块，因此在本模块还实现了对数据顺序的变换，使其符合IFFT输入要求。参数设置:子载波个数设置为100，导频之间间隔的符号个数设置为7。