《移動通信技術(shù)》實驗教學大綱

1、移動通信技術(shù)實驗教學大綱(18.6)1 實驗課程號：B453L075002 課程屬性：（限選）3 實驗屬性：非獨立設(shè)課4學時學分：總學時36,實驗學時105 實驗應(yīng)開學期：秋季6 先修課程：數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)，信 號與系統(tǒng)，通信原理等。一、課程的性質(zhì)與任務(wù)本實課程是移動通信技術(shù)的配套實驗課，要求 通過實驗課的練習與實踐使學生加深對現(xiàn)代移 動通信技術(shù)的基本概念和基本原理的理解， 并掌 握典型通信系統(tǒng)的基本組成和基本技術(shù)，以適應(yīng) 信息社會對移動通信高級工程技術(shù)人才的需求。二、實驗的目的與基本要求通過實驗使學生對比較抽象的移動通信理論 內(nèi)容產(chǎn)生一個具體的感性認識，通過具體的實驗 操作使學生達到“知

2、其然，且知其所以然”，從 而提高分析問題、解決問題的能力。三、實驗考核方式及辦法實驗成績評分辦法：實驗成績占課程成績的 15%。四、實驗項目一覽表移動通信技術(shù)實驗項目一覽表專業(yè)序?qū)嶒烅椖繉嶒瀸嶒炦m用學類型要求名稱1數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)驗證性必做信息工程/電子信息工程22擴頻技術(shù)驗證性必做信息工程/電子信息工程23抗衰落技術(shù)驗證性必做信息工程/電子信息工程24GSM通信系統(tǒng)實驗綜合性必做信息工程/電子信息工程25CDMA通信系統(tǒng)實驗綜合性必做信息工程/電子信息工程2五、實驗項目的具體內(nèi)容：實驗一 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù)1 本次實驗的目的和要求通過本實驗了解 QPSK, OQPSK,MSK,GMSK 調(diào)

3、制原理及特性、解調(diào)原 理及載波在相干及非相干時的解調(diào)特性。 將它們 的原理及特性進行對比，掌握它們的差別。掌握 星座圖的概念、星座圖的產(chǎn)生原理及方法。2 實驗內(nèi)容1) 觀察I、Q兩路基帶信號的特征及與輸入 NRZ碼的關(guān)系。2) 觀察IQ調(diào)制解調(diào)過程中各信號變化。3) 觀察解調(diào)載波相干時和非相干時各信號的 區(qū)別。4) 觀察各調(diào)制信號的區(qū)別。5) 觀察 QPSK、OQPSK、MSK、GMSK 基帶 信號的星座圖，并比較各星座圖的不同及他 們的意義。3 需用的儀器移動通信原理實驗箱(主控&信號源模塊、 軟件無線電調(diào)制模塊10號模塊、軟件無線電解 調(diào)模塊11號模塊),示波器。4 實驗步驟1) 準備：閱

4、讀實驗教程，了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK的調(diào)制解調(diào)原理；2) QPSK調(diào)制及解調(diào)實驗(1) 按實驗要求完成所有連線，形成調(diào)制 解調(diào)電路。(2) QPSK調(diào)制。設(shè)置主控菜單，選擇QPSK 調(diào)制及解調(diào)；用示波器觀測10號模塊的TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)測試點，觀測基帶信 號經(jīng)過串并變換后輸出的兩路波形，與輸入信號對比；示波器探頭接 10號模塊TH7(l-0ut)和 TH9(Q-0ut),調(diào)節(jié)示波器為 XY模式，觀察 QPSK星座圖；示波器探頭接10號模塊 TH7(I-Out)和TP3(I)，對比觀測I路成形波形的 載波調(diào)制前后的波形；示波器探頭接 10號模塊 TH9

5、(Q-Out)和TP4(Q)，對比觀測Q路成形波形 的載波調(diào)制前后的波形；示波器探頭接10模塊的TP1，觀測I路和Q路加載頻后的疊加信號， 即QPSK調(diào)制信號。(3) QPSK相干解調(diào)實驗。用示波器觀測 10號模塊的 TH3(DIN1)，11號模塊的TH4(Dout)，適當調(diào)節(jié)11號模塊壓控偏置電位器 W1來改變載波相位，對比觀測原始基帶信號和 解調(diào)輸出信號的波形；用示波器觀測 10號模塊 的 TH1(BSIN)，11 號模塊的 TH5(BS-out)，對比 觀測原始時鐘信號和解調(diào)恢復(fù)時鐘信號的波形； 用示波器對比觀測原始I路信號與解調(diào)后I路信 號的波形，以及原始 Q路信號與解調(diào)后Q路信 號的

6、波形。3) OQPSK調(diào)制及解調(diào)實驗。選擇 OQPSK調(diào)制模式，實驗步驟同2)4) MSK調(diào)制及相干解調(diào)實驗。(1) 按實驗要求完成所有連線，形成調(diào)制 解調(diào)電路。(2) MSK調(diào)制。設(shè)置主控菜單，選擇MSK調(diào)制及解調(diào)。示波器探頭接10號模塊 TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)，觀測基帶信號經(jīng)過 串并變換后輸出的兩路波形；示波器對比觀測I路信號成形前后的波形和 Q路信號成形前后的 波形；示波器探頭接 10號模塊TH7(l-0ut)和 TH9(Q-Out)，調(diào)節(jié)示波器為 XY模式，觀察 MSK星座圖；示波器對比觀測I路成形波形的 載波調(diào)制前后的波形和 Q路成形波形的載波調(diào) 制前后的波形；示

7、波器探頭 CH1接10模塊的 TP1，觀測I路和Q路加載頻后的疊加信號，即 MSK調(diào)制信號。(3) MSK相干解調(diào)實驗。示波器探頭接10 號模塊 TH3(DIN1)和 11 號模塊 TH4(Dout)， 適當調(diào)節(jié)11號模塊壓控偏置電位器 W1，同時 按復(fù)位開關(guān)鍵S3，對比觀測原始基帶信號和解 調(diào)輸出信號的波形；示波器探頭接10號模塊TH1(BSIN)和11號模塊TH5(BS-out)，對比觀測 原始時鐘信號和解調(diào)恢復(fù)時鐘信號的波形。示波 器對比觀測原始I路成形信號與解調(diào)后I路成形 信號的波形、原始Q路成形信號與解調(diào)后 Q路 成形信號的波形；示波器探頭CH1接10號模塊 和11號模塊TH10（D

8、A輸出1），對比觀測原始 基帶信號與解調(diào)后但未經(jīng)碼元再生判決的信號。5）GMSK調(diào)制及相干解調(diào)實驗。選擇 GMSK 調(diào)制模式，實驗步驟同4）5 教學方式一教師先講解，并提供部分實驗步驟；學生 自己動手實驗，教師進行輔導(dǎo)。6 考核要求調(diào)試成功并提交實驗報告。7 實驗報告要求1）寫出實驗步驟；2）寫出觀察到的實驗結(jié)果；3）分析實驗結(jié)果，并得出實驗結(jié)論。4）格式符合實驗報告格式書，書寫規(guī)范。實驗二擴頻技術(shù)1 本次實驗的目的和要求掌握m序列、Gold序列、Walsh序列的特 性、產(chǎn)生方法及應(yīng)用；了解直接序列擴頻、解擴 原理和方法。 了解擴頻前后信號在時域及頻域 上的變化。了解解擴前后信號在時域及頻域上

9、的 變化。2 實驗內(nèi)容1）觀察m序列，識別其特征，自相關(guān)特性。2）觀察Gold序列，識別其特征，自相關(guān)特性及 互相關(guān)特性。3）觀察Walsh序列，識別其特征，自相關(guān)特性及 互相關(guān)特性。4）觀察擴頻前后信息碼的時域變化，頻域變化。5) 觀察已調(diào)信號在擴頻前后的頻域變化， 解擴前 后的頻域變化。6) 觀察解擴時本地擴頻碼與擴頻時擴頻碼的同 步情況。3 需用的儀器移動通信原理實驗箱(主控&信號源模 塊、軟件無線電調(diào)制模塊10號模塊、CDMA 發(fā)送模塊14號模塊、CDMA接收模塊15 號模塊),示波器。4 實驗步驟1) 準備：閱讀實驗教程，了解 m序列、Gold 序列和 Walsh序列的特征，了解擴頻

10、解擴 原理。2) m序列產(chǎn)生及其特性實驗。(1) 按實驗要求完成連線。設(shè)置主菜單， 選擇m序列產(chǎn)生及特性。(2) 將14號模塊的撥碼開關(guān)S1、S2、S3、 S4全撥為“ 0000”。將開關(guān)S6撥至“ 127位”， 設(shè)置PN序列長度為127位。按復(fù)位開關(guān)S7。(3) 觀測測試點PN1或PN3，了解m序 列波形；觀測TH9 (相關(guān)函數(shù)值)測試點，了 解m序列自相關(guān)特性。3) Gold序列產(chǎn)生及其特性實驗。(1) 按實驗要求完成連線。設(shè)置主菜單， 選擇Gold序列產(chǎn)生及特性。(2) 將14號模塊的撥碼開關(guān)S1、S4全撥 為“ 0000”。將開關(guān)S6撥至“127位”，設(shè)置PN 序列長度為127位。設(shè)置

11、S2為0001，使G1輸 出一種Gold序列。設(shè)置S3為0001,使G2輸出 Gold序列與G1相同。按復(fù)位開關(guān)S7。觀測TH9（相關(guān)函數(shù)值）測試點，了解 GOLD序列自相 關(guān)特性。（3）設(shè)置S2為0001,使G1輸出一種Gold 序列。設(shè)置S3為0010,使G2輸出Gold序列與 G1不相同。按復(fù)位開關(guān)S7。觀測TH9 （相關(guān)函 數(shù)值）測試點，了解GOLD序列互相關(guān)特性。4） Walsh序列產(chǎn)生及其特性實驗。（1）按實驗要求完成連線。設(shè)置主菜單， 選擇Gold序列產(chǎn)生及特性。（2）設(shè)置主菜單，選擇 Walsh序列產(chǎn)生及 特性。將14號模塊的撥碼開關(guān)S2、S3全撥為“ 0000” 使 G1 和

12、 G2 一致。設(shè)置 S1 為 0001, 使W1輸出一種 Walsh序列。設(shè)置S4為0001, 使W2輸出Walsh序列與W1相同。按復(fù)位開關(guān) S7。觀測TH9 （相關(guān)函數(shù)值）測試點，了解Walsh 與Gold序列經(jīng)模2加合成后的序列自相關(guān)特性。（3）設(shè)置S1為0001，使G1輸出一種 Walsh 序列。設(shè)置S4為0010,使W2輸出Walsh序列 與W1不相同。按復(fù)位開關(guān)S7。觀測TH9 （相 關(guān)函數(shù)值）測試點，了解 Walsh與Gold序列經(jīng) 模2加合成后的序列互相關(guān)特性。5）直接序列擴頻實驗。（1）按實驗要求完成連線。設(shè)置主菜單， 選擇直接序列擴頻。再根據(jù)實驗框圖說明，分別 設(shè)置不同的擴

13、頻碼，并按復(fù)位鍵 S7進行確認。（2）對比觀測NRZ1和CDMA1，從時域 和頻域上觀測擴頻前后波形變化情況。（3）觀測“調(diào)制輸出”，對比擴頻前后調(diào)制 信號變化情況。6）解擴實驗。（1）按實驗要求完成連線。設(shè)置主菜單， 選擇直接序列擴頻及解擴。（2）根據(jù)實驗框圖說明，設(shè)置撥碼開關(guān)，使擴頻端的擴頻碼與解擴端的擴頻碼一致，并按 復(fù)位鍵確認；調(diào)節(jié)15號模塊的判決門限調(diào)節(jié)旋 鈕W2，觀察捕獲指示燈的亮滅變化情況。當擴 頻碼同步時，指示燈應(yīng)由滅變?yōu)榱?。?）根據(jù)實驗原理中的測試點說明，調(diào)節(jié) W2，觀察各點在捕獲過程中的變化情況。5. 教學方式教師先講解，并提供部分實驗步驟；學生自 己動手實驗，教師進行輔

14、導(dǎo)。6. 考核要求調(diào)試成功并提交實驗報告。7 實驗報告要求1）寫出實驗步驟；2）寫出觀察到的實驗結(jié)果；3）分析實驗結(jié)果，并得出實驗結(jié)論。4）格式符合實驗報告格式書，書寫規(guī)范實驗三抗衰落技術(shù)1 本次實驗的目的和要求掌握漢明碼編譯碼原理和檢錯糾錯原理；掌握 卷積碼編譯碼的原理，卷積碼檢錯糾錯原理；掌 握塊交織的特性、產(chǎn)生原理及方法，掌握塊交織2.對譯碼性能的影響 實驗內(nèi)容1）通過改變輸入數(shù)字信號的碼型，觀測延時輸 出，編碼輸出及譯碼輸出，驗證漢明碼編譯 碼規(guī)則。2）通過插入不同個數(shù)的錯誤，觀測譯碼結(jié)果與 輸入信號驗證漢明碼的檢糾錯能力。3）通過觀察并記錄編碼輸入與輸出波形，驗證 卷積碼編碼規(guī)則。4

15、）通結(jié)插入不同個數(shù)不同位置的誤碼糾錯能察譯 力。5）通過觀察并記錄編碼輸入與卷積交織輸出 波形，驗證卷積交織編碼規(guī)則，并對比無交 織編碼結(jié)果驗證交織規(guī)則。6）碼結(jié)插入不同種類不同個數(shù)的誤碼檢糾觀察譯 能力，并且對比無交織編碼的檢糾錯能力， 驗證在突發(fā)錯以及連續(xù)錯中，交織與否對檢 糾錯性能的影響。3.需用的儀器移動通信原理實驗箱(主控&信號源、 數(shù)字終端&時分多址模塊2號模塊、信道編 碼及交織模塊4號、信道譯碼及解交織模塊 5號模塊)，示波器。4 實驗步驟1) 線性分組編碼實驗。(1) 按實驗要求完成連線。設(shè)置主控菜單， 選擇線性分組碼實驗-無誤碼。將2號模塊的撥 碼開關(guān)S12#撥為101000

16、00,撥碼開關(guān) S22# S32# S42#勻撥為00000000;用示波器觀測 4 號模塊TH4處編碼輸出波形。設(shè)置2號模塊撥 碼開關(guān)S1前四位，觀測編碼輸出。(2) 在主控模塊中，選擇【插入1個誤碼】。 對比觀測譯碼結(jié)果與輸入信號，驗證漢明碼的糾 錯能力。對比觀測插錯指示與誤碼指示， 驗證漢 明碼的檢錯能力。在主控模塊中，選擇逐一選擇 其他插入誤碼模式，如【插入2個誤碼】、【插入 3個誤碼模式一】、【插入3個誤碼模式二】。重 復(fù)以上觀測，驗證漢明碼的檢糾錯能力。將示波 器觸發(fā)源通道接4號模塊的TP1幀同步信號， 示波器另外一個通道接 TP2插錯指示，可以觀測插錯的位置。2) 卷積碼編碼及譯

17、碼實驗。(1) 卷積碼編碼規(guī)則驗證。按實驗要求完 成連線。設(shè)置主控菜單，選擇卷積碼實驗。在“卷 積及交織誤碼設(shè)置”界面中，先選擇無誤碼。用 示波器觀測編碼輸入數(shù)據(jù) TH1，讀出并記錄15 位PN序列碼型。用示波器分別接輸入數(shù)據(jù)TH1 和卷積編碼輸出數(shù)據(jù)TH4，以TH1作為觸發(fā)源， 觀察卷積編碼輸出。(2) 卷積碼檢糾錯性能檢驗。對比觀測模 塊4的編碼輸入數(shù)據(jù)TH1與模塊5的譯碼輸出 TH3，驗證卷積編譯碼功能。在主控模塊中，進 行誤碼設(shè)置，分別選擇【隨機錯】、【突發(fā)錯】。 對比觀測譯碼結(jié)果與輸入信號，驗證卷積碼的糾 錯能力。分別觀測插錯指示與誤碼指示， 驗證卷 積碼的檢錯能力。3) 交織技術(shù)實

18、驗。(1)卷積碼編碼及交織規(guī)則驗證。按實驗 要求完成連線。設(shè)置主控菜單，選擇交織技術(shù)實 驗。在“卷積及交織誤碼”界面中，先選擇【無 誤碼】。用示波器觀測編碼輸入數(shù)據(jù) TH1，讀出 并記錄15位PN序列碼型。用示波器分別接輸 入數(shù)據(jù)TH1和卷積編碼及交織輸出數(shù)據(jù)TH4，以TH1作為觸發(fā)源，觀察卷積編碼及交織輸出。（2）卷積及交織檢糾錯性能檢驗。對比觀 測模塊4的編碼輸入數(shù)據(jù)TH1與模塊5的譯碼 輸出TH3，驗證卷積編碼交織和譯碼解交織功 能。在主控模塊中，進行誤碼設(shè)置，分別選擇【隨 機錯】、【突發(fā)錯】。對比觀測譯碼結(jié)果與輸入信 號，驗證卷積交織的糾錯能力。分別觀測插錯指 示與誤碼指示，驗證卷積交

19、織的檢錯能力。5 教學方式教師先講解，并提供部分實驗步驟；學生自己動手實驗，教師進行輔導(dǎo)。6 考核要求調(diào)試成功并提交實驗報告。7實驗報告要求1）寫出實驗步驟；2）寫出觀察到的實驗結(jié)果；3）分析實驗結(jié)果，并得出實驗結(jié)論。4）格式符合實驗報告格式書，書寫規(guī)范。實驗四 GSM通信系統(tǒng)實驗1 本次實驗的目的和要求通過自行搭建 GSM通信系統(tǒng)，認識和掌握 GSM通信系統(tǒng)的框架以及相關(guān)原理知識點。2 實驗內(nèi)容1）搭建GSM有線通信系統(tǒng)，觀察GSM通信 系統(tǒng)各部分信號。2）搭建GSM無線通信系統(tǒng)，觀察GSM通信 系統(tǒng)各部分信號。3 需用的儀器移動通信原理實驗箱（主控&信號源模 塊、信道編碼及交織模塊4號、信

20、道譯碼及 解交織模塊5號模塊、軟件無線電調(diào)制模塊 10號模塊、軟件無線電解調(diào)模塊11號模塊、 AMBE語音壓縮模塊12號模塊、CDMA發(fā) 送模塊14號模塊、CDMA接收模塊15號 模塊），示波器。4 實驗步驟1）按實驗指導(dǎo)書要求搭建 GSM有線通信系 統(tǒng)的發(fā)送端和接收端。2）設(shè)置系統(tǒng)菜單，、選擇實驗項目【GSM 通信系統(tǒng)實驗】。先按12號模塊的復(fù)位鍵 S1,再進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，適當調(diào)節(jié)11號模塊 壓控偏置電位器 W1，同時按復(fù)位開關(guān)鍵 S3,感受GSM系統(tǒng)的通話效果。3）用示波器觀察各信號點波形，并記錄。4）分別將10號模塊的P2（發(fā)射天線）和 11號模塊的P2（接收天線）連接拉桿天線， 按實驗指

21、導(dǎo)書搭建GSM無線通信系統(tǒng)。適 當調(diào)節(jié)11號模塊天線接收端的增益調(diào)節(jié)旋 鈕W2，再適當調(diào)節(jié)壓控偏置電位器 W1 , 按復(fù)位S3,進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。感受 GSM系 統(tǒng)的通話效果。5 教學方式一教師先講解，并提供部分實驗步驟；學生自 己動手實驗，教師進行輔導(dǎo)。6 考核要求調(diào)試成功并提交實驗報告。7實驗報告要求1）寫出實驗步驟；2）寫出觀察到的實驗結(jié)果；3）分析實驗結(jié)果，并得出實驗結(jié)論。4）格式符合實驗報告格式書，書寫規(guī)范。實驗五 CDMA通信系統(tǒng)實驗1 本次實驗的目的和要求通過自行搭建CDMA擴頻通信系統(tǒng)，認識 和掌握CDMA通信系統(tǒng)的框架以及相關(guān)原理知2 實驗內(nèi)容1）搭建CDMA通信系統(tǒng)。2）觀察C

22、DMA擴頻通信系統(tǒng)各部分信號。3）觀察兩路信號碼分多址及其選址。3 需用的儀器移動通信原理實驗箱（主控&信號源模 塊、信道編碼及交織模塊4號、信道譯碼及 解交織模塊5號模塊、軟件無線電調(diào)制模塊 10號模塊、軟件無線電解調(diào)模塊11號模塊、 AMBE語音壓縮模塊12號模塊、CDMA發(fā) 送模塊14號模塊、CDMA接收模塊15號 模塊）,示波器。4 實驗步驟1）按實驗指導(dǎo)書要求搭建 CDMA通信系統(tǒng) 發(fā)送端的連線。2）先將話筒接入到12號模塊的話筒接 口，作為模擬源。將14號模塊上兩路信號 設(shè)置不同的擴頻碼序列：撥碼開關(guān) S2為0001，撥碼開關(guān)S3為0010,撥碼開關(guān)S1和S4全置為0,序列長度設(shè)置

23、開關(guān)設(shè)置為127位。此時第一路擴頻信號 CDMA1則對應(yīng)開關(guān)S1為0001的擴頻碼序列，第二路擴頻信號CDMA2則對應(yīng)開關(guān)S2為0010 的擴頻碼序列。（撥碼開關(guān) S1、S2、S3、 S4的功能，可參考擴頻技術(shù)相關(guān)實驗內(nèi)容 說明。）此時調(diào)制信號輸出口為：10號模塊 的P1（調(diào)制輸出），以及經(jīng)過功放后的P2（發(fā) 射天線）。3）按實驗指導(dǎo)書要求完成 CDMA通信系統(tǒng) 的接收端連線。（1）用于接收數(shù)字信號PN的CDMA接收 系統(tǒng)的連線。根據(jù)發(fā)送端的撥碼情況，設(shè)置接收 端15號CDMA接收模塊中撥碼開關(guān)S1=0010, 撥碼開關(guān)S4=0000。（2）用于接收音頻信號的CDMA接收系統(tǒng) 的連線。將耳麥的耳機插頭接入至 12號模塊的 耳機接口。根據(jù)發(fā)送端的撥碼情況，設(shè)置接收端 15號CDMA接收模塊中撥碼開關(guān)S仁0001，撥 碼開關(guān)S4=0000。4）設(shè)置主菜單，