数字基带仿真实验数字基带仿真实验目录实验一 数字基带仿真实验 1一．实验目的 1二．实验设备与软件环境 1三．实验内容 1四．实验要求 1五．实验原理 21.差错控制编码的基本原理 22）CRC码编码的基本原理 22. 跳频的基本原理 2六．实验结果 41.基带包的差错控制技术 42.跳频扩频实验 63.加密解密实验 11七．思考题 13实验二 通信传输有效性和可靠性分析实验 15一．实验目的 15二．实验设备与软件环境 15三．实验内容 151.性能仿真 152.数据速率 153.文件传输 16四．实验要求 16五．实验原理 161. 停止等待协议基本原理 162. 连续ARQ协议基本原理 173. 检错重发ARQ协议基本原理 17六．实验结果 171. 性能仿真 172.数据传输速率的分析（点对点通信）： 21七．思考题 26实验三 无线多点组网实验 27一．实验目的 27二．实验设备与软件环境 27三．实验内容 27四．实验要求 28五．实验原理 281. 计算机通信网的相关知识 282. Ad hoc网络 283. 路由选择 29六．实验结果 30七．思考题 32实验四 语音传输实验 34一．实验目的 34二．实验设备与软件环境 34三．实验内容 34四．实验要求 34五．实验原理 351. 基带信号编码的基本原理 352. SCO链路和ACL链路的异同 353. 随机错误和突发错误 35六．实验结果 362.蓝牙语音链路建立和断开的过程 41七．思考题 43数字基带仿真实验 实验一 数字基带仿真实验一．实验目的1. 了解汉明码、CRC码的基本原理。
2. 了解跳频、扩频的基本原理3. 了解常规和公开密钥密码体制的工作原理4. 认识无线通信系统的基带信号处理方法二．实验设备与软件环境本实验一人一组，其中硬件：PC机一台软件：Windows 2000或 Windows 操作系统， TTP基带仿真软件； Visual C++ 三．实验内容1. 蓝牙基带包的差错控制技术1) 包头检查(HEC)，用于保证包的完整性；2) 数据有效载荷信息的循环冗余校验；3) 包的前向纠错(FEC)控制2. 蓝牙系统的跳频原理1) 查询状态的跳频原理；2) 查询扫描状态的跳频原理；3) 连接状态的跳频原理3. 数据流的加密与解密1) 蓝牙加密技术（常规密钥密码体制的加密与解密）；2) RSA公开密钥密码体制的加密与解密过程四．实验要求1. 差错控制实验：记录包头校验、有效载荷校验、1/3 FEC以及2/3 FEC再有误码和无误码情况下的输入输出结果并加以分析2. 跳频实验：记录在查询状态、查询扫描状态以及连接状态下，不同查询设备时钟和接入码下产生的频点并加以分析3. 加密解密实验中，记录密钥参数、密码流参数、明文和秘文4. 编程实验结果比较分析五．实验原理1.差错控制编码的基本原理数字信号在传输过程中，常常由于信道特性不理想，信道加性噪声的影响而产生误码。
差错控制编码方法是有效降低信道误码率的方法之一1）汉明码编码的基本原理汉明码是一种能够纠正一位错码且编码效率较高的线性分组码，利用奇偶校验位的概念，通过在原有数据中插入若干校验码来进行错误检查和纠正的编码技术接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生差错，则信息码元与监督码元之间的校验关系将受到破坏，从而可以发现错误，乃至纠正错误在接收端通过纠错译码自动纠正传输中的差错来实现码纠错功能，称为前向纠错FEC 汉明码通过信息码位与生成矩阵相乘产生相应的汉明码字，其码长为，其中信息码位长为，监督码位长为（n为汉明码长度，k为信息位长度）汉明码的译码可以采用计算校正子，然后确定错误图样并加以纠正的方法2）CRC码编码的基本原理CRC码（即校验和）加在帧尾，使CRC码的帧的多项式能被生成多项式除尽；收方接收时去除它，若有余数，则传输出错CRC码算法：设为r阶，在帧的末尾加r个0，使帧为m+r位，相应多项式为；按模2除法用对应于的位串去除对应于的位串；按模2减法从对应于的位串中减去余数（等于或小于r位），结果就是要传送的带校验和的多项式2. 跳频的基本原理跳频扩频是一种利用载波频率的跳变来实现频谱展宽的扩频技术。
其方法是把一个宽频段分成若干个频率间隔（称为频道或频隙），由一个伪随机序列控制发射机在某一特定的驻留时间所发送信号的载波频率发送端在时钟控制下，伪码发生器产生伪随机序列去控制频率合成器生成跳频载波序列，称做跳频图案接收端的预调制滤波器是一种中心频率随信号跳频式样而同步跳变的窄带滤波器（通频带允许所需信号通过），目的在于增加接收机的时间选择性，减少强干扰对接收机可能引起的阻塞现象接收端利用与本地相同的跳频序列图案产生跳频载波序列，若跳变规律相同时，经过变频以后，将得到一个固定的中频信号，即把原来的频率跳变解除，这一过程称为解跳或去跳若外来跳频图案与本地图案不一样，则得不到一个固定的中频信号，解调后只是一些噪声而得不到有用的输出因此，时间同步是跳频通信的关键技术调制方式可根据跳频信号的特征进行选择，在跳频系统中不宜采用对相位要求严格的调制方式因为在跳频通信系统中，接收机的本地载波要做到与外来信号的载波在相位上保持相干是很困难的因此，宜采用非相干检测方式3. 保密通信的基本原理在通信过程中，某些信息需要加密对明文进行加密需要加密密钥，对密文进行解密需要解密密钥加密密钥和解密密钥可以相同也可以不同。
信息发送方用加密密钥，通过加密设备或算法，将信息加密后发送出去；接收方在收到密文后，用解密密钥将密文解密，恢复为明文如果传输中有人窃取，由于没有解密密钥，他只能得到无法理解的密文，从而对信息起到保密作用 常用的密码体制有常规密钥密码体制和公开密钥密码体制蓝牙加密技术属于常规密钥密码体制所谓常规密钥密码体制，即加密密钥与解密密钥是相同的密码体制常规密钥密码体制的保密性取决于对密钥的保密，而算法是公开的RSA属于公开密钥密码体制公开密钥密码体制使用不同的加密密钥与解密密钥，是一种由已知加密密钥推导出解密密钥在计算上是不可行的密码体制 常规密钥密码体制，是指加密密钥与解密密钥是相同的加密体制公开密钥（public key）密码体制最主要的特点就是加密和解密使用不同的密钥，每个用户保存着一对密钥──公开密钥PK和秘密密钥SK，因此，这种体制又称为双钥或非对称密钥密码体制在这种体制中，PK是公开信息，用作加密密钥，而SK需要由用户自己保密，用作解密密钥加密算法E和解密算法D也都是公开的虽然SK与PK是成对出现，但却不能根据PK计算出SK公开密钥算法的特点如下：用加密密钥PK对明文X加密后，再用解密密钥SK解密，即可恢复出明文。
加密密钥不能用来解密，加密和解密的运算可以对调六．实验结果1.基带包的差错控制技术1. 包头检错编码: 图1-1 包头检错图校验，结果正确 图1-2 包头校验图 分析：输入数据为10位的包头信息,低位先入；输出数据为包头信息+ HEC，其中包头信息共10位，低位先出， HEC共8位，低位先出在接收端，输入数据为18位的附加HEC的包头数据若8位寄存器的结果值全为0，则说明包头信息传输正确；反之说明包头信息传输错误，需重传2.循环冗余校验(CRC)编码：图1-3 循环冗余校验编码图校验结果：正确图1-4 循环冗余结果校验图 分析：输入数据为80位的有效载荷信息（低位先入）；输出为有效载荷（80位，低位先出）+ CRC码（16位，低位先出）在接收端，输入数据为96位的附加CRC的有效载荷数据若16位寄存器的结果值全为0，则说明有效载荷信息传输正确；反之说明有效载荷信息传输错误，需重传③前向纠错1/3FEC编码：图1-5 前向纠错1/3FEC编码图译码：结果正确图1-6 前向纠错1/3FEC校验图分析：1/3 FEC仅仅是将每个信息位重复三次若原数据为abc,经过编码后为aaabbbccc。
④前向纠错2/3FEC（缩短的(15,10)汉明码）编码：图1-7 前向纠错2/3FEC编码图译码：结果正确图1-8 前向纠错2/3FEC译码图 分析：LFSR的初始值都为0，每10个信息比特编码成15比特的码字，它可以纠正码字中所有的单个错误和检测所有两个错误2.跳频扩频实验观察当设备处于查询状态、查询扫描状态和连接状态时的跳频图①查询状态时的跳频图案： 图1-9 查询状态时的跳频图案图1查询设备时钟：123456 查询接入码：0111101 跳频个数：70图1-10 查询状态时的跳频图案图2查询设备时钟：1000000 查询接入码：0111101 跳频个数：70图1-11 查询状态时的跳频图案图3查询设备时钟：1000000 查询接入码：1000000 跳频个数：70②查询扫描状态时的跳频图案:图1-12 查询扫描状态时的跳频图案1查询设备时钟：123456 查询接入码：0111101 跳频个数：70图1-13 查询扫描状态时的跳频图案2查询设备时钟：1000000 查询接入码：0111101 跳频个数：70图1-14 查询扫描状态时的跳频图案3主设备时钟：1000000 主设备地址：1111111 跳频个数：70③连接状态时的跳频图案： 图1-15 连接状态时的跳频图案1查询设备时钟：123456 查询接入码：0111101 跳频个数：70图1-16 连接状态时的跳频图案2查询设备时钟：1000000 查询接入码：0111101 跳频个数：70图1-17 连接状态时的跳频图案3查询扫描设备时钟：1000000 查询接入码：1111111 跳频个数：70 分析：跳频是用一定扩频码序列进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，具有较强的随机性。
跳频图案由查询设备时钟、查询扫描设备时钟、查询接入码、主设备时钟、主设备地址等参数的综合选择有关，任一参数改变，跳频图案将会发生变化跳频图案是跳频通信中载波频率变化的规律输入是本地时钟和28比特的地址（即全部LAP和最小4比特UAP）；输出是跳频频率3.加密解密实验 1.常规密钥密码体制图1-18 常规密钥密码体制下的加密解密图2.公开密钥密码体制－－RSA图1-19 公开密钥密码体制下的加密解密图 分析：n的二进制形式为 111010000001，所以将明文的二进制形式以长度为 11 进行分组，对明文的二进制形式进行分组后，各个分组的十进制形式为(高位-->低位)：6 1664 1028 597 1257 96 922 1305 172 1397 1028 1552 1702 1349 801 1421 200 1380 对各分组分别进行加密算法-->得到各分组的密文十进制形式(高位-->低位)：2187 1577 633 1100 792 2668 1924 2834 345。