移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書2008

1、第一章 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述1.1 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱是結(jié)合移動(dòng)通信課程，驗(yàn)證移動(dòng)通信中涉及的主要技術(shù)。實(shí)驗(yàn)通過終端技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹當(dāng)前移動(dòng)通信中的典型技術(shù)，并區(qū)別于以前的通信技術(shù)。移動(dòng)通信終端技術(shù)實(shí)驗(yàn)包括以下幾部分的實(shí)驗(yàn)：信源編解碼實(shí)驗(yàn)部分、信道編解碼部分、調(diào)制解調(diào)部分。這些實(shí)驗(yàn)都由實(shí)驗(yàn)箱上的相關(guān)模塊在學(xué)生平臺的配合下完成。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)包括系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)部分、900MHzGSM手機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)部分。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的簡單介紹參見本章1.3節(jié)。1.2 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)是根據(jù)GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)制訂的。圖1.2-1是GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖。包括移動(dòng)終端M

2、S、基站子系統(tǒng)BS（包括BTS和BSC）、交換中心MSC/VLR、HLR/AUC數(shù)據(jù)庫等部分。作為對實(shí)際移動(dòng)通信系統(tǒng)的模擬，本移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也相應(yīng)的要實(shí)現(xiàn)以上部分的功能。圖1.2-1 GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖1.2-2為本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，每一模塊的功能都可以對應(yīng)到實(shí)際系統(tǒng)中某一塊的功能，下面進(jìn)行具體的介紹。圖1.2-2 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以上各模塊的作用：l 實(shí)驗(yàn)箱：移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)機(jī)箱主要模擬了通信終端的處理技術(shù)，無線基站的處理技術(shù)。并通過無線信道連接，模擬電話信號的無線接入。當(dāng)移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱配以PC系統(tǒng)和軟件，通過局域網(wǎng)和電話交換機(jī)模擬了移動(dòng)交換網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺開機(jī)登陸和關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)、移動(dòng)

3、性管理、移動(dòng)臺呼叫處理的實(shí)驗(yàn)，較為形象的說明了移動(dòng)通信的主要特征。移動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱還配有標(biāo)準(zhǔn)GSM/GPRS通信模塊，通過軟件控制實(shí)現(xiàn)和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中的任意用戶進(jìn)行話音和數(shù)據(jù)通信。實(shí)驗(yàn)箱上還能完成信源編解碼、信道編解碼交織及擾碼、調(diào)制解調(diào)等實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)箱具體電路組成見1.3節(jié)。l 學(xué)生平臺：學(xué)生平臺是一臺微型計(jì)算機(jī)，它通過串口同實(shí)驗(yàn)箱相連，通過局域網(wǎng)同其他學(xué)生平臺和教師平臺相連。學(xué)生平臺是學(xué)生控制實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的平臺。每次實(shí)驗(yàn)，學(xué)生進(jìn)入學(xué)生平臺的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)界面，學(xué)生平臺程序會向?qū)嶒?yàn)箱下發(fā)相應(yīng)的控制指令，配置相應(yīng)的參數(shù)，從而使實(shí)驗(yàn)箱做好相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備。部分實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也將通過串口由實(shí)驗(yàn)箱傳送到學(xué)生平臺上，學(xué)

4、生平臺通過界面可以更清楚的看到部分實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。學(xué)生平臺在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中的具體功能參見各實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)說明。在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生平臺的作用非常多，包括以下幾方面：（1）手機(jī)界面的作用：學(xué)生平臺上將有一般的手機(jī)上存在的開機(jī)、撥號、掛機(jī) 、關(guān)機(jī)等按鈕。學(xué)生按動(dòng)相應(yīng)的按鈕，學(xué)生平臺將這些動(dòng)作翻譯成相應(yīng)的消息發(fā)送給實(shí)驗(yàn)箱，實(shí)驗(yàn)箱的MS和BS開始相應(yīng)的信令交互過程。（2）信令分析和顯示的作用：為了讓學(xué)生了解GSM網(wǎng)絡(luò)中各功能單元之間的信令過程。MS、BS和MSC之間的信令均要顯示到學(xué)生平臺上。因此實(shí)驗(yàn)箱上MS和BS每收到一個(gè)消息都要向?qū)W生平臺匯報(bào)，學(xué)生平臺在界面上顯示。這時(shí)，學(xué)生平臺就充當(dāng)了實(shí)際中信令分析儀的作用。

5、（3）部分MSC/VLR的作用：學(xué)生平臺在呼叫控制中，還將完成部分MSC/VLR的功能。與其他實(shí)驗(yàn)組的手機(jī)通信建立過程中，呼叫控制的信令需要由學(xué)生平臺通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其他的學(xué)生平臺。（4）各功能單元參數(shù)的維護(hù)和顯示：為了讓學(xué)生了解特定的信令過程對各功能單元參數(shù)的影響，學(xué)生平臺要維護(hù)四張參數(shù)列表：MS參數(shù)列表、BS參數(shù)列表、MSC/VLR參數(shù)列表、HLR參數(shù)列表。在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)開始前，學(xué)生平臺的這些參數(shù)由教師平臺下發(fā)，學(xué)生平臺利用教師平臺收到的列表初始化這四張表。并且要將MS參數(shù)列表、BS參數(shù)列表的部分參數(shù)通過串口下發(fā)給實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)開始后，學(xué)生平臺這四張參數(shù)列表會隨信令過程而改變。一些特定的信令過

6、程之后，學(xué)生可通過學(xué)生平臺的界面觀察到各參數(shù)列表的變化情況。對MSC/VLR參數(shù)列表的維護(hù)，相當(dāng)于學(xué)生平臺實(shí)現(xiàn)了實(shí)際系統(tǒng)中VLR數(shù)據(jù)庫的功能。l 教師監(jiān)控臺：教師平臺監(jiān)控臺通過局域網(wǎng)同所有學(xué)生平臺相連。教師監(jiān)控臺的作用有：控制學(xué)生平臺的工作。在系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)部分，負(fù)責(zé)HLR、MS等參數(shù)列表的下發(fā)。教師監(jiān)控臺上將維護(hù)一個(gè)參數(shù)列表數(shù)據(jù)庫，實(shí)驗(yàn)開始后，學(xué)生平臺將訪問此數(shù)據(jù)庫獲得與本學(xué)生平臺相關(guān)的參數(shù)列表。對HLR參數(shù)列表的維護(hù)，相當(dāng)于教師平臺實(shí)現(xiàn)了實(shí)際系統(tǒng)中HLR數(shù)據(jù)庫的功能。l 小型交換機(jī)：交換設(shè)備的作用是完成兩個(gè)MS之間的話音通信。在移動(dòng)臺呼叫過程的實(shí)驗(yàn)中，在主叫和被叫之間信令交互完成之后，交換設(shè)備完

7、成兩個(gè)學(xué)生平臺之間話音的接續(xù)。在實(shí)際移動(dòng)通信系統(tǒng)中，話音和信令除了在BS和MS之間通過無線信道傳輸之外，其余部分均通過有線信道進(jìn)行傳輸。用小交換機(jī)進(jìn)行話音接續(xù)模擬了實(shí)際移動(dòng)通信系統(tǒng)中話音信號在有線部分的傳輸：主叫BS主叫MSC被叫MSC被叫BS。通過以上各模塊的介紹，我們可以清楚看到本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)的對應(yīng)關(guān)系：實(shí)驗(yàn)箱對應(yīng)MS和BS的功能；學(xué)生平臺上完成MSC/VLR的功能，一方面在主叫和被叫實(shí)驗(yàn)中，完成用戶呼叫建立的過程，另一方面維護(hù)VLR數(shù)據(jù)庫；教師平臺維護(hù)HLR數(shù)據(jù)庫。接口的對應(yīng)關(guān)系如下：實(shí)驗(yàn)箱上無線射頻接口相當(dāng)于GSM實(shí)際系統(tǒng)中的Um接口；實(shí)驗(yàn)箱與學(xué)生平臺之間的串口相當(dāng)于實(shí)際系統(tǒng)中的

8、A接口；VLR、HLR、MSC之間的接口功能均由學(xué)生平臺實(shí)現(xiàn)了。下面簡單介紹在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)話音和信令的傳輸過程。話音以MS A傳到MS B為例，MS A的話音信號通過實(shí)驗(yàn)箱A上MS側(cè)信源編碼模塊將語音變成PCM信號并進(jìn)行壓縮，壓縮后的信號送入MS側(cè)的信道編解碼調(diào)制解調(diào)器（由DSP芯片完成），信號進(jìn)行信道編碼交織和調(diào)制，已調(diào)制的信號送入無線射頻模塊，通過天線發(fā)送出去。BS側(cè)的無線射頻模塊接收到此信號，送入BS側(cè)的信道編解碼調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行解調(diào)和信道解碼解交織，得到的信號再送入BS側(cè)的信源解碼模塊，將信號解壓縮成PCM信號，將此信號通過小交換機(jī)送到MS B所在的實(shí)驗(yàn)箱B。首先是實(shí)驗(yàn)箱B上的BS側(cè)的信源

9、編碼模塊將從交換機(jī)來的PCM進(jìn)行壓縮，降低速率。壓縮后的信號送入BS側(cè)的信道編解碼調(diào)制解調(diào)器，輸出的已調(diào)制信號送入無線射頻模塊，通過天線發(fā)送出去。實(shí)驗(yàn)箱B上的MS側(cè)無線射頻模塊接收到此信號，送入MS側(cè)的信道編解碼調(diào)制解調(diào)器，輸出的信號送入MS B的信源解碼模塊，信源解碼模塊進(jìn)行解壓縮和PCM譯碼，恢復(fù)出語音。這時(shí)候?qū)嶒?yàn)箱B的學(xué)生就可以通過電話聽筒聽到聲音。下面介紹信令的傳輸過程，空中接口Um上的信令，處理由MS側(cè)和BS側(cè)的兩塊DSP芯片完成，傳輸通過無線射頻模塊；A接口上的信令，由實(shí)驗(yàn)箱和學(xué)生平臺之間的串口進(jìn)行有線傳輸；MSC/VLR與MSC/VLR之間的通信信令是由實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)進(jìn)行傳輸，這模

10、擬了實(shí)際系統(tǒng)中MSC和MSC之間的七號信令傳輸系統(tǒng)。圖1.2-3 雙向語音傳輸過程1.3 實(shí)驗(yàn)箱電路模塊組成實(shí)驗(yàn)箱的主要邏輯框圖如圖1.3-1，主要包括移動(dòng)終端部分、基站、中央控制器、專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K和GSM無線MODEM。（一） 移動(dòng)終端部分 移動(dòng)終端主要提供移動(dòng)通信中的主要技術(shù)和功能模塊，為了使實(shí)驗(yàn)者更清楚地了解移動(dòng)通信中用到的很多技術(shù)，系統(tǒng)由多個(gè)模塊組成，即可以進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，也可分開完成個(gè)別實(shí)驗(yàn)。移動(dòng)終端部分主要有：1、 音頻輸入/輸出接口（聽筒和麥克風(fēng)）2、 直流電平控制器3、 PCM/ADPCM編解碼器4、 LPC語音壓擴(kuò)編解碼器5、 信道編/解碼、成幀、調(diào)制/解調(diào)DSP6、 信道形成器

11、7、 無線收發(fā)射頻模塊（二）基站部分基站部分的電路與移動(dòng)部分大致相同，主要差別在音頻接口，基站音頻接口連接移動(dòng)交換機(jī)，本實(shí)驗(yàn)箱的音頻通道通過電話用戶接口與有線交換機(jī)實(shí)現(xiàn)多臺實(shí)驗(yàn)箱構(gòu)成移動(dòng)交換網(wǎng)，信令通過個(gè)實(shí)驗(yàn)箱中央控制器間的網(wǎng)絡(luò)傳輸。圖1.3-1 實(shí)驗(yàn)箱的邏輯框圖基站部分主要有：1、 交換機(jī)接口2、 免提音頻功放3、 PCM/ADPCM編解碼器4、 LPC語音壓擴(kuò)編解碼器5、 信道編/解碼、成幀、調(diào)制/解調(diào)DSP6、 信道形成器7、 無線收發(fā)射頻模塊（三）中央控制器中央控制器以MCU為核心，具有4X5鍵盤和320X240的LCD顯示屏，RS232C三線通信接口與PC相連構(gòu)成本地基站控制器。中央

12、控制器主要完成對個(gè)模塊的初始化，各種實(shí)驗(yàn)的設(shè)定，系統(tǒng)參數(shù)的配置和信令傳輸。MCU還可以通過控制GSM MODEM的工作，與標(biāo)準(zhǔn)GSM網(wǎng)絡(luò)中的任意用戶通話實(shí)驗(yàn)。中央控制器主要有：1、 AT89C55WD MCU控制核心2、 RS232C通信口3、 16C550 GSM MODEM 通信接口4、 SPI 總線ADPCM通信接口5、 DSP 數(shù)據(jù)交換和程序加載通信接口6、 LC4384 ISP數(shù)據(jù)接口（CPLD）7、 LCD顯示接口8、 鍵盤接口9、 DSP HPI接口10、 其他IO輸入輸出接口（四）專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K用大規(guī)模可編程邏輯器件（LVC384）和存儲器（RAM）構(gòu)成，可以完成擾碼

13、、交織和糾錯(cuò)編碼等實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)硬件邏輯的高速處理方法。從另一角度展示通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法。主要器件包括：1、 LC4384 ISP可編程邏輯器件2、 數(shù)據(jù)處理存儲器（62256）3、 ISP編程接口4、 MCU通信接口5、 一般用處的IO（五）GSM 無線MODEM標(biāo)準(zhǔn)的GSM無線MODEM是為了實(shí)現(xiàn)無線移動(dòng)實(shí)驗(yàn)接入公網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)而設(shè)，當(dāng)插入有效的SIM卡，在MCU的控制下可以與公網(wǎng)中的任意有線和無線用戶通話、收發(fā)短信。主要部件有：1、 GSM MODEM 模塊2、 SIM卡3、 復(fù)位、上電和音頻處理/轉(zhuǎn)換電路第二章 基本實(shí)驗(yàn)§2.1 PCM與ADPCM語音壓縮編碼一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解PCM

14、的基本原理和方法；2、了解ADPCM的基本原理；3、了解語音壓縮編碼的基本原理和過程。二 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、演示正弦信號通過A律13折線PCM的編碼；2、錄取語音信號，感受64KPCM、32KADPCM、16KADPCM語音質(zhì)量；三 、實(shí)驗(yàn)步驟1、通過串行口將實(shí)驗(yàn)箱和電腦連接，給實(shí)驗(yàn)箱上電。將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“傳統(tǒng)語音壓縮信源編碼”實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。2、正弦信號通過A律13折線PCM編碼的演示實(shí)驗(yàn)：首先在信源編碼試驗(yàn)界面的左邊選中量化方法為“A率”，然后點(diǎn)擊“正弦信號量化演示”。試驗(yàn)界面的右邊將會出現(xiàn)正弦通過A律13折線PCM編碼的波形示意。信號第一路

15、是原始輸入模擬正弦信號，第二路是PCM編碼以后的正弦信號的量化值，第三路是量化過程中因量化而造成的量化值和真實(shí)值的誤差的波形圖。界面的中間為A律13折線的正電平部分的壓擴(kuò)示意圖。將鼠標(biāo)放在右邊第一路輸入模擬正弦信號的曲線上，13折線圖示意圖上會即時(shí)給出鼠標(biāo)所在位置的正弦信號的輸入未量化電平值，量化電平值，量化誤差值，以及去掉極性的7位量化編碼；同時(shí)折線上的圓形標(biāo)點(diǎn)會隨之移動(dòng)，指示當(dāng)前量化電平在13折線上的位置。試驗(yàn)時(shí)請注意： 點(diǎn)擊波形窗口的“all”按鈕，將波形顯示方式切換到用帶圓圈的豎直線的顯示方式，才能正確直觀地觀察到試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)可以點(diǎn)擊波形圖右邊的“”，“”擴(kuò)展或壓縮波形；點(diǎn)擊“”“”

16、向左或向右移動(dòng)波形。然后，改變量化方式為“均勻”，然后點(diǎn)擊“正弦信號量化演示”。再次觀察界面右邊的三個(gè)波形，比較均勻量化和前面A率13折線PCM量化方式得到的量化信號以及量化誤差的不同。364K PCM、32K ADPCM、16K ADPCM語音主觀聽覺感受實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)界面左半部通過移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)箱上Motorola的MC145540芯片從主觀聽覺方面來感受的64K A律PCM編碼、32K ADPCM和16K ADPCM編碼的語音質(zhì)量。在界面左邊最上部可以選擇外部輸入信號的來源，包括“直流”和語音兩種方式，本處請選擇“語音”。然后可以分別選擇三種語音編碼方式中的任一種：64K A律PCM編碼、32

17、K ADPCM編碼、16K ADPCM編碼。最后在實(shí)驗(yàn)箱上相應(yīng)的音頻接口接上耳機(jī)和麥克風(fēng)。用戶此時(shí)可以講話，麥克風(fēng)錄取實(shí)時(shí)語音，該語音通過不同方式的語音編碼，然后環(huán)回進(jìn)行語音解碼，用戶可以聽到語音的延時(shí)幾秒的回放。此處可以由兩個(gè)同學(xué)一起進(jìn)行，一人用麥克風(fēng)在一端講話，另一人用耳機(jī)在另一端收聽語音。在此實(shí)驗(yàn)中注意對比三種不同速率語音質(zhì)量。4. 時(shí)序波形觀察在A率64K PCM、32K ADPCM、16K ADPCM三種工作方式下，用示波器觀察MC145540上的幀同步信號(MPCMFSX)，時(shí)鐘信號(MPCMCLK)，接收和發(fā)送數(shù)據(jù)信號(MPCMTX, MPCMRX)的時(shí)序波形。5 語音波形觀察通

18、過觀察點(diǎn)“音頻入”、“音頻出”，用數(shù)字存儲示波器可以觀察到不同工作方式下、在說話過程中的語音波形。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 在實(shí)驗(yàn)步驟2中，記錄10組數(shù)據(jù)（正弦信號采樣的原始電平，量化電平，去極性7位PCM編碼，量化誤差）。2 任意選擇上面的一組數(shù)據(jù)，寫出用逐次比較型編碼器從原始電平到PCM8位編碼的詳細(xì)過程。3 比較正弦信號量化演示實(shí)驗(yàn)中A率13折線和均勻量化兩種量化方式下的誤差信號峰值有何不同，并說明原因。45 說說你在實(shí)驗(yàn)步驟3中，對三種不同速率的語音壓縮編碼質(zhì)量的主觀感受，并說明原因。6 在實(shí)驗(yàn)步驟4中第二組和第三組信號時(shí)序圖對應(yīng)的是何種語音壓縮編碼方式，并說明原因。§2.2 分組

19、碼交織與解分組碼解交織一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解分組碼的編碼原理和利用伴隨式譯碼的基本方法；2、掌握簡單的交織和解交織的基本原理和方法；3、了解利用交織和編碼結(jié)合的方法糾突發(fā)差錯(cuò)的原理。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、分組碼的編碼原理和譯碼的基本方法；2、交織和解交織的基本原理和方法，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；3、驗(yàn)證分組碼，統(tǒng)計(jì)誤碼三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將實(shí)驗(yàn)箱和計(jì)算機(jī)通過串行口連接好，為實(shí)驗(yàn)箱上電。2、 將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在“實(shí)驗(yàn)選擇”欄中選擇“分組碼交織”實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊確認(rèn)鍵。從而進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。3、 在實(shí)驗(yàn)界面點(diǎn)右下方“操作”一欄中的 “生成數(shù)據(jù)”，讓系統(tǒng)自動(dòng)生成待編碼的隨機(jī)比特。也可在界面上直接雙擊所

20、顯示的bit，修改其值。（信息的顯示為圖形顯示比特顯示）。4、 在界面上點(diǎn)擊下發(fā)“原始數(shù)據(jù)”，該數(shù)據(jù)將被送入單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行分組碼編碼和7×8交織，然后經(jīng)過編碼和交織后的數(shù)據(jù)被送回學(xué)生平臺并顯示在“編碼數(shù)據(jù)”欄。5、 學(xué)生可以在噪聲圖樣一欄加入一個(gè)突發(fā)差錯(cuò)，然后點(diǎn)擊“加噪聲”，再點(diǎn)擊下發(fā)“加噪數(shù)據(jù)”，將加入噪聲的信息比特送到單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行分組碼解碼和解交織。6、 解碼和解交織以后的數(shù)據(jù)被回顯在解碼數(shù)據(jù)一欄，同時(shí)，不能糾正的誤碼比特在“錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)”顯示。7、（可選）利用CPLD實(shí)現(xiàn)分組碼交織時(shí)，學(xué)生自己編寫（7，4）分組碼的編碼和解碼模塊程序，綜合適配后，下載到CPLD

21、中，然后重復(fù)26步驟，進(jìn)行驗(yàn)證。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 記錄加入一個(gè)突發(fā)差錯(cuò)的長度分別為8個(gè)以上和8個(gè)以下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2、 比較上述兩組數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)性能，說明原因。3、 （可選）提交用Verilog編寫的（7，4）分組碼的編碼和解碼模塊程序。§2.3 循環(huán)碼的編碼和解碼一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解循環(huán)碼的基本原理；2、掌握循環(huán)碼編碼的電路設(shè)計(jì)；3、掌握循環(huán)碼解碼的基本原理和電路設(shè)計(jì)方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、熟悉循環(huán)碼的編碼原理并進(jìn)行驗(yàn)證；2、熟悉循環(huán)碼的解碼原理并進(jìn)行驗(yàn)證三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將實(shí)驗(yàn)箱和計(jì)算機(jī)通過串行口連接好，為實(shí)驗(yàn)箱上電。2、 將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在“實(shí)驗(yàn)選擇”

22、欄中選擇“循環(huán)碼”實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊確認(rèn)鍵。從而進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。3、 在實(shí)驗(yàn)界面右下操作欄點(diǎn)“生成數(shù)據(jù)”，讓系統(tǒng)生成待編碼的隨機(jī)比特。也可在界面上直接雙擊所顯示的bit，修改其值。4、 在界面上點(diǎn)擊下發(fā)“原始數(shù)據(jù)”，該數(shù)據(jù)將被送入單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行循環(huán)碼編碼然后經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)被送回學(xué)生平臺并顯示在“編碼數(shù)據(jù)”欄。5、 學(xué)生可以在“噪聲圖樣”一欄加入差錯(cuò)bit，然后點(diǎn)擊“加噪聲”，再點(diǎn)擊“加噪數(shù)據(jù)”，將加入噪聲的信息比特下發(fā)到單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行循環(huán)解碼。6、解碼以后的數(shù)據(jù)被回顯在解碼數(shù)據(jù)一欄，同時(shí)，誤碼比特也被統(tǒng)計(jì)并顯示。7、（可選）利用CPLD實(shí)現(xiàn)分組碼交織時(shí)，學(xué)生自己編寫8種差錯(cuò)圖樣的檢

23、測程序，綜合適配后，下載到CPLD中，然后重復(fù)16步驟，進(jìn)行驗(yàn)證。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1記錄加入一個(gè)分組內(nèi)加入錯(cuò)誤比特小于2個(gè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2記錄加入一個(gè)分組內(nèi)加入錯(cuò)誤比特大于2個(gè)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3比較上述兩組數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)性能，說明原因。4 寫出該（15,7）循環(huán)碼譯碼電路中的8個(gè)錯(cuò)誤檢測圖樣。5（可選）提交用Verilog編寫的（15，7）循環(huán)碼的錯(cuò)誤圖樣檢測程序。§2.4 卷積碼的編碼及解碼（Viterbi 解碼）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解卷積碼的基本原理；2、 掌握卷積碼編碼的電路設(shè)計(jì)方法；2、掌握卷積碼Viterbi譯碼的基本方法和電路設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解卷積碼的基本原理及Viter

24、bi譯碼的方法；2、驗(yàn)證卷積碼編碼和Viterbi譯碼。三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將實(shí)驗(yàn)箱和計(jì)算機(jī)通過串行口連接好，為實(shí)驗(yàn)箱上電。2、 將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在“實(shí)驗(yàn)選擇”欄中選擇“卷積碼”實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊確認(rèn)鍵。從而進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。3、 在實(shí)驗(yàn)界面上點(diǎn)“生成數(shù)據(jù)”，讓系統(tǒng)生成待編碼的隨機(jī)比特。也可在界面上直接雙擊所顯示的bit，修改其值。4、 在界面上點(diǎn)擊下發(fā)“原始數(shù)據(jù)”，該數(shù)據(jù)將被送入單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行卷積編碼然后經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)被送回學(xué)生平臺并顯示在“編碼數(shù)據(jù)”欄。5、 學(xué)生可以在噪聲一欄加入差錯(cuò)bit，然后點(diǎn)擊“加噪聲”，再點(diǎn)擊“加噪數(shù)據(jù)”，將加入噪聲的信息比特下發(fā)到單片機(jī)

25、（或CPLD）進(jìn)行Viterbi譯碼。6、譯碼以后的數(shù)據(jù)被回顯在解碼數(shù)據(jù)一欄，同時(shí)，誤碼比特也被統(tǒng)計(jì)并顯示。7、（可選）利用CPLD實(shí)現(xiàn)Viterbi譯碼時(shí)，學(xué)生自己編寫ACS功能部分的程序，綜合適配后，下載到CPLD中，然后重復(fù)16步驟，進(jìn)行驗(yàn)證。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1記錄加入分散的隨機(jī)差錯(cuò)的一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2記錄加入一個(gè)突發(fā)差錯(cuò)但差錯(cuò)比特總數(shù)和1相同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3比較上述兩組數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)性能，說明原因。4（可選）提交用Verilog編寫的ACS功能部分的程序。§2.5 擾碼與解擾實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解擾碼的目的和基本原理；2掌握偽隨機(jī)序列m序列的實(shí)現(xiàn)方法；二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、驗(yàn)證擾碼的基本原

26、理和用途；2、利用CPLD實(shí)現(xiàn)m序列。三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將實(shí)驗(yàn)箱和計(jì)算機(jī)通過串行口連接好，為實(shí)驗(yàn)箱上電。2、 將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在“實(shí)驗(yàn)選擇”欄中選擇“擾碼”實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊確認(rèn)鍵。從而進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。3、 在實(shí)驗(yàn)界面上點(diǎn)“生成數(shù)據(jù)”，讓系統(tǒng)生成待編碼的隨機(jī)比特。也可在界面上直接雙擊所顯示的bit，修改其值。4、 在界面上點(diǎn)擊下發(fā)“原始數(shù)據(jù)”，該數(shù)據(jù)將被送入單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行擾碼然后經(jīng)過擾碼的數(shù)據(jù)被送回學(xué)生平臺并顯示在“編碼數(shù)據(jù)”欄。5、 點(diǎn)擊“編碼數(shù)據(jù)”，將經(jīng)過擾碼的信息比特送到單片機(jī)（或CPLD）進(jìn)行解擾碼。6、 解擾后的數(shù)據(jù)送回后，顯示在解碼數(shù)據(jù)一欄。7、 利用

27、CPLD實(shí)現(xiàn)m序列碼時(shí)，學(xué)生自己編寫m序列功能部分的程序，綜合適配后，下載到CPLD中，然后重復(fù)16步驟，進(jìn)行驗(yàn)證。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1記錄一次原始數(shù)據(jù)有長連零的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2記錄一次原始數(shù)據(jù)有長連1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3觀察上述兩組數(shù)據(jù)，說明擾碼在此刻的作用。5提交用Verilog編寫的m序列功能部分的程序。§2.6 GMSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解GMSK技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用2. 掌握GMSK調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸過程；3. 掌握GMSK解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸過程；4. 掌握高斯成形濾波器的實(shí)現(xiàn)原理二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 了解GMSK調(diào)制的基本工作原理2. 觀察GMSK調(diào)制解調(diào)器各點(diǎn)的波形三、實(shí)驗(yàn)

28、步驟1. 啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱，在主界面上選擇實(shí)驗(yàn) “GMSK調(diào)制”，進(jìn)入“GMSK調(diào)制”界面。2. 點(diǎn)擊“系統(tǒng)模型”按鈕，彈出“GMSK調(diào)制原理框圖”窗口，熟悉GMSK調(diào)制原理；關(guān)閉該窗口。3. 輸入原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式有兩種：自動(dòng)和手動(dòng)。選中“自動(dòng)”方式時(shí)，原始數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動(dòng)生成；未選中“自動(dòng)”方式時(shí)，將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入窗口，根據(jù)窗口提示輸入16進(jìn)制原始數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“返回”按鈕完成輸入。4. 點(diǎn)擊“初始化”按鈕，調(diào)制過程開始；5. 根據(jù)系統(tǒng)模型，在畫面右上方選擇需要觀察的信號點(diǎn)對應(yīng)的字母（如要觀察發(fā)送數(shù)據(jù)的波形，點(diǎn)擊字母“A”），觀察調(diào)制過程中信號點(diǎn)的波形；可通過頁面下方按鈕選擇“放大”、“縮小”

29、或“移動(dòng)”觀察波形。6. 也可以選擇通過示波器觀察各信號點(diǎn)。先將示波器的輸入端與實(shí)驗(yàn)板上“觀察端M”（在實(shí)驗(yàn)箱最右邊偏上的位置，為D/A轉(zhuǎn)換器的輸出口）連接，根據(jù)系統(tǒng)模型，在畫面右上方選擇需要觀察的信號點(diǎn)對應(yīng)的字母（如要觀察發(fā)送數(shù)據(jù)的波形，點(diǎn)擊字母“A”），在示波器上觀察調(diào)制過程中信號點(diǎn)的波形。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 試說明MSK調(diào)制信號的基本特點(diǎn)；2. 試說明高斯低通濾波器的作用和實(shí)現(xiàn)方法；3. 理解附加相位的基本含義，及其在解調(diào)中的作用；4. 理解各個(gè)觀察點(diǎn)數(shù)據(jù)的意義。§2.7 QPSK調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解QPSK技術(shù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用4. 掌握QPSK調(diào)制解調(diào)數(shù)據(jù)傳

30、輸過程；5. 了解QPSK的載波恢復(fù)和位定時(shí)恢復(fù)的基本方法6. 掌握QPSK解調(diào)數(shù)據(jù)傳輸過程；5. 掌握升余弦成形濾波原理二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 了解QPSK的基本工作原理2. 觀察QPSK調(diào)制的系統(tǒng)框圖3. 觀察QPSK調(diào)制解調(diào)器各點(diǎn)波形三、實(shí)驗(yàn)步驟1. 啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)箱，在主界面上選擇實(shí)驗(yàn) “QPSK調(diào)制”，進(jìn)入“QPSK調(diào)制”界面。2. 點(diǎn)擊“系統(tǒng)模型”按鈕，彈出“QPSK調(diào)制原理框圖”窗口，熟悉QPSK調(diào)制原理；關(guān)閉該窗口。3. 輸入原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生方式有兩種：自動(dòng)和手動(dòng)。選中“自動(dòng)”方式時(shí)，原始數(shù)據(jù)由系統(tǒng)自動(dòng)生成；未選中“自動(dòng)”方式時(shí)，將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入窗口，根據(jù)窗口提示輸入16進(jìn)制原始數(shù)據(jù)

31、，點(diǎn)擊“返回”按鈕完成輸入。4. 點(diǎn)擊“初始化”按鈕，調(diào)制過程開始；5. 根據(jù)系統(tǒng)模型，在畫面右上方選擇需要觀察的信號點(diǎn)對應(yīng)的字母（如要觀察發(fā)送數(shù)據(jù)的波形，點(diǎn)擊字母“A”），觀察調(diào)制過程中信號點(diǎn)的波形；可通過頁面下方按鈕選擇“放大”、“縮小”或“移動(dòng)”觀察波形。6. 也可以選擇通過示波器觀察各信號點(diǎn)。先將示波器的輸入端與實(shí)驗(yàn)板上“觀察端M”（在實(shí)驗(yàn)箱最右邊偏上的位置，為D/A轉(zhuǎn)換器的輸出口）連接，根據(jù)系統(tǒng)模型，在畫面右上方選擇需要觀察的信號點(diǎn)對應(yīng)的字母（如要觀察發(fā)送數(shù)據(jù)的波形，點(diǎn)擊字母“A”），在示波器上觀察調(diào)制過程中信號點(diǎn)的波形。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告7. 試說明升余弦成形濾波的基本原理和作用。8.

32、 試說明BPSK、QPSK和QPSK之間的區(qū)別。9. 簡要說明載波同步和位同步的作用和基本實(shí)現(xiàn)方法有哪些。§2.8 CDMA擴(kuò)頻與解擴(kuò)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解擴(kuò)頻調(diào)制與解擴(kuò)的基本概念；2. 掌握PN碼的概念以及m序列的生成方法；3. 掌握解擴(kuò)的基本方法4. 掌握擴(kuò)頻調(diào)制及解擴(kuò)過程中信號頻譜的變化規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 觀察不同多址接入方式（TDMA、FDMA、CDMA）的區(qū)別；2. 觀察CDMA擴(kuò)頻與解擴(kuò)過程中信號頻譜的變化；三、 實(shí)驗(yàn)步驟1. 在主界面上選擇實(shí)驗(yàn) “擴(kuò)頻調(diào)制”實(shí)驗(yàn)；2. 選擇“手動(dòng)輸入”或“隨即生成”產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；3. 可選擇“長度為15的m序列”，或者“長度為3

33、1的m序列”，或者“長度為31的gold序列”;4. 觀察擴(kuò)頻后的數(shù)據(jù)，并可用頻譜分析儀器觀察頻譜變化；紅色曲線表示原始信號，綠色曲線表示擴(kuò)頻信號。我們可以發(fā)現(xiàn)，擴(kuò)頻后，頻譜展寬。5. 在主界面上選擇“解擴(kuò)”實(shí)驗(yàn)；6. 選擇“手動(dòng)輸入”或“隨機(jī)生成”產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)；7. 可選擇“長度為15的m序列”，或者“長度為31的m序列”，或者“長度為31的gold序列；8. 設(shè)定解擴(kuò)碼相位，比較相位同步、不同步時(shí)解擴(kuò)的結(jié)果。9. 設(shè)定解擴(kuò)碼相位，觀察“頻譜分析儀”上信號頻譜的變化。紅色曲線表示原始信號的頻譜，綠色曲線表示擴(kuò)頻信號的頻譜，藍(lán)色曲線表示解擴(kuò)信號的頻譜。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 試說明擴(kuò)頻碼在移動(dòng)通信

34、中的應(yīng)用；2. 擴(kuò)頻碼的種類有哪些？有何特點(diǎn)？如何產(chǎn)生3. 擴(kuò)頻后信號頻譜發(fā)生怎樣的變化？4. 試說明解擴(kuò)的基本原理5. 為什么接收機(jī)中的擴(kuò)頻碼需要進(jìn)行準(zhǔn)確同步？6. 正確解擴(kuò)和不正確解擴(kuò)后，信號的頻譜有何變化？請畫圖示意。§2.9 信道復(fù)用實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解通信系統(tǒng)信道復(fù)用的基本概念。2、掌握三種基本信道復(fù)用的基本方法。3、了解三種基本信道復(fù)用在不同通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、演示時(shí)分復(fù)用，對比復(fù)用前和復(fù)用后信號在時(shí)域中的變化；2、演示頻分復(fù)用；3、演示碼分復(fù)用，觀察碼分復(fù)用過程中信號的變化。三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、通過串行口將實(shí)驗(yàn)箱和電腦連接，給實(shí)驗(yàn)箱上電。將與實(shí)驗(yàn)箱相

35、連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“信道復(fù)用”實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。2、選擇界面上的時(shí)分復(fù)用子實(shí)驗(yàn)：時(shí)分復(fù)用中的兩路信號來源于兩個(gè)頻率關(guān)系2倍的正弦信號。界面下面的“錄制語音”，“讀取語音”按鈕在此處沒有用到。本實(shí)驗(yàn)中TMD信道分為8個(gè)時(shí)隙。界面顯示其中的兩路，對這兩路信號可分別選擇每路在總的8個(gè)時(shí)隙中所占時(shí)隙數(shù)。點(diǎn)擊“復(fù)用“鍵，可以觀察時(shí)分復(fù)用后的信號。對比復(fù)用前和復(fù)用后信號在時(shí)域中的變化情況。試驗(yàn)時(shí)請注意： 點(diǎn)擊波形窗口的“all”按鈕，將波形顯示方式切換到用帶圓圈的豎直線的顯示方式，才能正確直觀地觀察到試驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)可以點(diǎn)擊波形圖右邊的“”，“”擴(kuò)展或壓縮波形；點(diǎn)擊“”“”

36、向左或向右移動(dòng)波形。3、選擇界面上的頻分復(fù)用子實(shí)驗(yàn)：首先通過實(shí)驗(yàn)箱上的麥克風(fēng)分別錄制語音，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)界面下方的“錄取語音”鍵，然后點(diǎn)擊“讀取語音鍵”。然后點(diǎn)擊“FDM信號”鍵，實(shí)驗(yàn)將按照實(shí)驗(yàn)原理將第一路語音保留在基帶，將第二路語音調(diào)制到10kHz的中心頻率上，第一路和第二路信號相加成為FDM頻分復(fù)用信號。此時(shí)，可以觀察界面上方的各路時(shí)域波形，可以發(fā)現(xiàn)兩路信號經(jīng)過頻分復(fù)用合并以后，F(xiàn)DM信號波形在時(shí)域已經(jīng)不能區(qū)分開來。但是經(jīng)過解復(fù)用后，兩路信號又可以恢復(fù)原來FDM合路前的波形。除了在時(shí)域?qū)φ麄€(gè)過程進(jìn)行觀察外，還可以觀察實(shí)驗(yàn)界面下方的“頻譜分析儀”，觀察各路信號頻譜變化。可以通過點(diǎn)擊頻譜分析儀上方的

37、信號名稱，顯示或去掉某路信號的頻譜。該頻譜分析儀可以同時(shí)觀看對比多路信號的頻譜。4、選擇界面上的碼分復(fù)用子實(shí)驗(yàn)： 參照前面實(shí)驗(yàn)原理的系統(tǒng)框圖，觀察各個(gè)信號的變化。然后修改界面上的兩路信號衰減dB數(shù)，再觀察各個(gè)信號的值，理解PN序列的自相關(guān)性和互相關(guān)性在CDMA系統(tǒng)中的作用。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)、GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)、CDMA IS-95移動(dòng)通信系統(tǒng)中所用的信道復(fù)用方式分別是何種復(fù)用方式？2 假設(shè)輸入信號反別是f1(t)和f2(t)，寫出本實(shí)驗(yàn)中FDM框圖中A、B、C點(diǎn)信號的表達(dá)式，同時(shí)說明為什么第二路信號能正確恢復(fù)過來。3 寫出本實(shí)驗(yàn)CDM信道復(fù)用方式下所用的m序列發(fā)生器的所有可能的

38、值，并計(jì)算該m序列的自相關(guān)和互相關(guān)值分別為多少。4 在碼分復(fù)用實(shí)驗(yàn)中，擴(kuò)頻以后的信號1經(jīng)過信道的傳輸后，即使衰減10dB以上，仍然能在接收端正確解調(diào)，試說明原因。5 請問CDMA2000和WCDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中所采用的擴(kuò)頻序列分別是何種偽隨機(jī)序列？§2.10 信道仿真實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解通信系統(tǒng)信道模型的基本概念。2、掌握高斯白噪聲的統(tǒng)計(jì)特性及其對通信系統(tǒng)的影響。3、掌握帶限線性濾波器信道模型的特性和對通信系統(tǒng)的影響。4、掌握瑞麗衰落信道的統(tǒng)計(jì)特性及其對通信系統(tǒng)的影響。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、建立各種信道模型；2、比較三種信道模型的統(tǒng)計(jì)特性；三、 實(shí)驗(yàn)步驟1、通過串行口將實(shí)驗(yàn)箱和電

39、腦連接，給實(shí)驗(yàn)箱上電。將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“信道仿真”實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。2、先點(diǎn)擊“初始化”鍵，再點(diǎn)擊“輸入數(shù)據(jù)”鍵，用于產(chǎn)生信道仿真所需的輸入數(shù)據(jù)。界面顯示輸入數(shù)據(jù)窗口，“數(shù)據(jù)長度”對話框可輸入116之間的數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)個(gè)數(shù)的字節(jié)，如果學(xué)生想手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，可在窗口正下方以16進(jìn)制方式輸入數(shù)據(jù)，如“12 bc ae 3e”等，中間以空格鍵分隔，輸入完畢后按“手動(dòng)輸入”鍵，這時(shí)便可以從界面上看到手動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)對應(yīng)的二進(jìn)制代碼；如果學(xué)生不想手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，只需按動(dòng)“隨機(jī)生成”鍵，便可以生成實(shí)驗(yàn)所需要的輸入數(shù)據(jù)。然后按動(dòng)“返回”鍵，輸入數(shù)據(jù)窗口自動(dòng)關(guān)閉，輸入數(shù)

40、據(jù)工作結(jié)束。這里需要注意的是，如果不按動(dòng)“返回”鍵而人工關(guān)閉此窗口，輸入數(shù)據(jù)工作并未完成。3、輸入數(shù)據(jù)產(chǎn)生后就可以進(jìn)行下面的信道仿真實(shí)驗(yàn)。首先進(jìn)行高斯白噪信道模型實(shí)驗(yàn)。（1）在信道選擇欄中選中“高斯”。（2）在高斯信道參數(shù)信噪比一欄中輸入一個(gè)數(shù)值，然后點(diǎn)擊“仿真>GO”鍵，波形顯示區(qū)將顯示本信噪比下的輸入信號波形、輸出信號波形以及噪聲波形。（3）修改信噪比的值，可重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)。若輸入為0，則表示信噪比為0dB，0dB意味著輸入信號的功率和噪聲功率的大小相當(dāng)，由于噪聲功率過大，因此輸出信號與輸入信號的相似程度很低。將信噪比提高到一定的值（如：40dB），再點(diǎn)擊“仿真”鍵再觀察輸入信號和輸出

41、信號。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第1題。4、下面進(jìn)行帶限線性濾波器信道模型實(shí)驗(yàn)，這個(gè)信道模型是對存在碼間干擾的信道的建模，反映信道特性的信道參數(shù)由學(xué)生自定義輸入。（1）首先，在信道選擇欄中點(diǎn)擊“自定義”。（2）找到自定義信道參數(shù)設(shè)定區(qū)域，在信道參數(shù)一欄中輸入奇數(shù)個(gè)數(shù)值，作為信道單位沖激響應(yīng)中各沖激的強(qiáng)度，并按旁邊的“OK”鍵確認(rèn)。這奇數(shù)個(gè)數(shù)值中，中間的一個(gè)數(shù)值的值最大，對應(yīng)著經(jīng)過信道后的輸出信號中原輸入信號的能量還是最大的，兩邊小的數(shù)值表示的是輸入信號經(jīng)過信道后受到的若干相鄰信號碼間干擾的大小。為了仿真碼間干擾延伸到相鄰的23個(gè)碼元，所以要求輸入的信道參數(shù)的個(gè)數(shù)要超過17個(gè)，最中間的參數(shù)為1，兩邊的參數(shù)可

42、以是較小的數(shù)，如0.2、0.05等，也可以是0。如果輸入的信道參數(shù)個(gè)數(shù)小于8個(gè)的話，這時(shí)由信道引起的碼間干擾就會局限在一個(gè)碼元內(nèi)部，這時(shí)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果上來看信道對波形的影響不會太大。為了方便起見，界面上還有“選擇預(yù)設(shè)信道”對話框，其中有“惡劣信道”、“良好信道”以及“理想信道”。它們分別對應(yīng)的信道特性為：惡劣信道：-0.1,0,0,-0.5,0,0.01,0,0,0.03,0,0,0,1,0,0,0.05,0,0,0.1,0,0.2,0,0,0,0.01；良好信道：-0.2,0,0,0,0.1,0,0,0,1,0,0,0,0.2,0,0,0,0.2；理想信道：0,0,0,0,0,0,0,0,0,0

43、,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0。直接選中這三個(gè)選項(xiàng)之一，就不必手動(dòng)輸入信道參數(shù)了。（3）觀察參數(shù)下面的信道特性，若選中旁邊的“頻域”選項(xiàng)，顯示的就是信道的頻域特性，否則為時(shí)域特性。（4）點(diǎn)擊“仿真>GO”鍵，界面下方將出現(xiàn)此信道特性下對應(yīng)的信號波形：包括“發(fā)送波形”、“經(jīng)過信道波形”、“經(jīng)過信道再成型的波形”，分別對應(yīng)圖6.2.2-1的C、E、D三點(diǎn)波形。對于預(yù)設(shè)信道，“惡劣信道”是一個(gè)碼間干擾嚴(yán)重的信道，選擇這個(gè)信道時(shí)，經(jīng)過信道的波形會發(fā)生改變，由于波形改變得非常厲害，所以接收端抽樣判決后會出現(xiàn)較多的誤碼?！拜^惡劣信道”是一個(gè)碼間干擾不太嚴(yán)重的信道，選擇這個(gè)信道時(shí)，經(jīng)過信

44、道的波形會發(fā)生改變，這可以從界面上看出來，由于本實(shí)驗(yàn)未考慮加性噪聲對信號判決的影響，所以雖然接收波形發(fā)生了改變，但是抽樣判決不會出現(xiàn)誤碼。原因是我們采用的BPSK調(diào)制歐氏距離較大，有很好的抗噪聲和波形形變的能力?！袄硐胄诺馈笔且粋€(gè)沒有碼間干擾的信道，所以可以看出來，這個(gè)信道對信號沒有任何影響，經(jīng)過信道后的信號與之前的信號波形完全相同。（5）觀察界面右側(cè)關(guān)于錯(cuò)誤比特的統(tǒng)計(jì)。它是同信道的惡劣程度成正比的。（5）改變信道參數(shù)，重復(fù)（2）（3）（4）（5）步實(shí)驗(yàn)。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第2、3題。5、下面進(jìn)行瑞麗衰落信道模型實(shí)驗(yàn)。（1）首先，在信道選擇欄中點(diǎn)擊“瑞麗”。（2）找到瑞麗信道參數(shù)設(shè)定區(qū)域，首先在界

45、面上輸入移動(dòng)通信系統(tǒng)的特征參數(shù)：移動(dòng)終端運(yùn)動(dòng)速度、載頻、波特率。（3）點(diǎn)擊“仿真>GO”鍵。界面上將出現(xiàn)相應(yīng)的波形：包括“GMSK信號”，即輸入信號；“經(jīng)過瑞麗衰落的信號”即GMSK信號經(jīng)過瑞麗信道之后的時(shí)域波形；“瑞麗信道時(shí)域衰減包絡(luò)圖”，即信道本身的時(shí)域特性；“瑞麗信道頻域特性”，從這個(gè)頻域特性上能看出多普勒頻移現(xiàn)象。由于瑞麗信道對輸入信號具有乘性干擾，因此輸入信號經(jīng)過信道后的波形同輸入信號將有很大的不同。完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第4題。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、簡述隨著信噪比的改變，通過高斯信道的輸出信號與原輸入信號在幅度上相似程度做怎樣的變化。畫出當(dāng)信噪比為20dB時(shí)，輸入信號和輸出信號的波形。2

46、、畫出當(dāng)信道特性為：-0.3,0,0,0.03,0,-0.3,0,1,0,0,0.2,0,0,0.1,0時(shí)，對應(yīng)的信道時(shí)域特性和信道頻域特性。3、比較選擇預(yù)設(shè)信道“惡劣信道”和“良好信道”時(shí)，輸出信號相對于輸入信號的畸變程度，以及誤碼的個(gè)數(shù)，并說明原因。4、瑞麗衰落信道模型，設(shè)置參數(shù)為：波特率：1000Bd；載頻：900MHz；移動(dòng)臺運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度：100公里/小時(shí)。簡單畫出對應(yīng)的瑞麗衰落信道時(shí)域衰減的包絡(luò)圖和瑞麗信道的頻域特性。并根據(jù)參數(shù)對圖形進(jìn)行簡單說明。§2.11 信道均衡實(shí)驗(yàn)一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解通信系統(tǒng)均衡的基本概念。2、掌握對帶限線性濾波器信道模型的均衡方法。二 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1

47、、驗(yàn)證自定義信道下橫向?yàn)V波器迫零均衡器的作用；2、觀察信號通過瑞麗衰落信道均衡器前后的頻譜圖并分析。三 、實(shí)驗(yàn)步驟1、通過串行口將實(shí)驗(yàn)箱和電腦連接，給實(shí)驗(yàn)箱上電。將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“均衡”實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。2、先點(diǎn)擊“初始化”鍵，再點(diǎn)擊“輸入數(shù)據(jù)”鍵，用于產(chǎn)生信道仿真所需的輸入數(shù)據(jù)。界面顯示輸入數(shù)據(jù)窗口，“數(shù)據(jù)長度”對話框可輸入116之間的數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)個(gè)數(shù)的字節(jié)，如果學(xué)生想手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，可在窗口正下方以16進(jìn)制方式輸入數(shù)據(jù)，如“12 bc ae 3e”等，中間以空格鍵分隔，輸入完畢后按“手動(dòng)輸入”鍵，這時(shí)便可以從界面上看到手動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)對應(yīng)的二進(jìn)制

48、代碼；如果學(xué)生不想手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，只需按動(dòng)“隨機(jī)生成”鍵，便可以生成實(shí)驗(yàn)所需要的輸入數(shù)據(jù)。然后按動(dòng)“返回”鍵，輸入數(shù)據(jù)窗口自動(dòng)關(guān)閉，輸入數(shù)據(jù)工作結(jié)束。這里需要注意的是，如果不按動(dòng)“返回”鍵而人工關(guān)閉此窗口，輸入數(shù)據(jù)工作并未完成。3、輸入數(shù)據(jù)生成后就可以進(jìn)行下面的信道均衡實(shí)驗(yàn)了。首先進(jìn)行的是對帶限線性濾波器信道模型（自定義信道）采用橫向?yàn)V波器迫零均衡的實(shí)驗(yàn)。（1）在方式選擇框中，選中“自定義信道”。（2）根據(jù)上一實(shí)驗(yàn)中自定義信道的信道參數(shù)的輸入方法輸入一個(gè)符合要求的序列，或者在“預(yù)設(shè)信道”對話框中選擇某一信道；均衡器抽頭數(shù)一欄中輸入一個(gè)小于80的奇數(shù)。由于我們要求輸入的信道參數(shù)的個(gè)數(shù)一般要大于10

49、，所以要獲得較好的均衡效果，一般均衡器的抽頭個(gè)數(shù)最好不要低于信道參數(shù)的個(gè)數(shù)。點(diǎn)擊“OK”。這時(shí)信道響應(yīng)圖中將顯示信道的時(shí)域特性；學(xué)生平臺就根據(jù)輸入的參數(shù)計(jì)算出均衡器的抽頭系數(shù)，并顯示在均衡器特性圖上。界面上還將在“均衡后的信道”圖上顯示經(jīng)過均衡后系統(tǒng)的特性。點(diǎn)擊“切換”鍵，界面上將顯示信道、均衡器、均衡后的信道的頻域特性。（3）點(diǎn)擊“仿真”鍵，界面下方的信號波形顯示區(qū)將顯示以下的波形：包括“發(fā)送波形”、“經(jīng)過信道波形”、“經(jīng)過均衡后信號”、“經(jīng)過信道和均衡再成型的波形”，分別對應(yīng)圖6.2.3-1中的C、E、F、D點(diǎn)波形，以及“經(jīng)過信道再成型的波形”?？梢杂^察到，“經(jīng)過均衡后信號”與“發(fā)送波形”

50、相似，原因是均衡器抵消了信道對信號的影響。（4）觀察界面右側(cè)關(guān)于錯(cuò)誤比特的統(tǒng)計(jì)。當(dāng)選擇“惡劣信道”時(shí)，經(jīng)過信道而不經(jīng)過均衡的信號接收后會出現(xiàn)較多的誤碼，而由于均衡能夠抵消掉信道對信號的影響，所以均衡后再成形抽樣判決的誤碼個(gè)數(shù)為0。（5）改變參數(shù)，重復(fù)（2）（3）（4）的實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第1、2題。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、當(dāng)信道采用帶限線性濾波器信道模型（自定義信道），均衡采用橫向?yàn)V波器迫零均衡時(shí)，信道頻域特性和均衡器的頻域特性有什么關(guān)系。2、當(dāng)信道采用帶限線性濾波器信道模型（自定義信道），均衡采用橫向?yàn)V波器迫零均衡時(shí)，對于預(yù)設(shè)信道中的“惡劣信道”，抽頭系數(shù)的個(gè)數(shù)選擇9和75。比較在這兩種情況下，（

51、1）“經(jīng)過信道和均衡后信號”和“發(fā)送信號”的相似程度，并說明原因；（2）比較這兩種情況下均衡后信號的誤碼情況。（3）均衡后的信道特性在時(shí)域和頻域上有什么不同。§2.12 GSM移動(dòng)臺開機(jī)登陸和關(guān)機(jī)實(shí)驗(yàn)一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解GSM移動(dòng)終端開機(jī)后接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入工作狀態(tài)的全過程；2、掌握GSM移動(dòng)終端開機(jī)入網(wǎng)位置登記的信令過程；3、掌握GSM移動(dòng)終端關(guān)機(jī)離開網(wǎng)絡(luò)的信令過程。二 、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、演示GSM移動(dòng)終端開機(jī)搜索網(wǎng)絡(luò)的過程；2、演示GSM移動(dòng)終端同基站建立RR連接的信令過程；3、觀察GSM移動(dòng)終端開機(jī)入網(wǎng)時(shí)IMSI附著的信令；4、觀察GSM移動(dòng)終端關(guān)機(jī)時(shí)IMSI分離涉及到的信令。三、實(shí)驗(yàn)

52、步驟1、通過串行口將實(shí)驗(yàn)箱和電腦連接，給實(shí)驗(yàn)箱上電。將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“開機(jī)登陸”實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。2、點(diǎn)擊界面上的“初始化”鍵?？吹较⒖蛑谐霈F(xiàn) “初始化”完成。3、點(diǎn)擊界面上“查看參數(shù)列表”鍵，觀察MS參數(shù)列表，可以查看到本MS對應(yīng)的IMSI。再根據(jù)此IMSI去觀察MSC/VLR中同本MS的IMSI相同的那條記錄，可以看到在“是否附著”一欄中，目前的狀態(tài)為“未附著”。4、點(diǎn)擊界面上的“開機(jī)”開機(jī)鍵，觀察消息框中顯示的開機(jī)的信令過程。開機(jī)信令過程若正常結(jié)束，會彈出對話框“開機(jī)過程完成，已經(jīng)完成IMSI附著，手機(jī)處于空閑狀態(tài)”。這時(shí)，再次觀察MSC

53、/VLR列表，可以看到同本MS的IMSI相同的那條記錄中“是否附著”一欄，目前的狀態(tài)變?yōu)椤耙迅街薄?、到目前為止，正常的開機(jī)過程結(jié)束，緊接著點(diǎn)擊界面上的“關(guān)機(jī)”鍵，觀察消息框中顯示的關(guān)機(jī)信令過程。關(guān)機(jī)信令過程若正常結(jié)束，會彈出對話框“關(guān)機(jī)結(jié)束”。這時(shí)，點(diǎn)擊界面上“查看參數(shù)列表”鍵，再次觀察MSC/VLR列表，可以看到同本MS的IMSI相同的那條記錄中“是否附著”一欄，目前的狀態(tài)變?yōu)椤拔锤街薄?、由于從MS到達(dá)MSC/VLR的信令通過了MS和BS之間的無線信道、BS和MSC/VLR之間的有線信道，因此LOCATION UPDATING REQUEST消息出錯(cuò)的情況會偶爾出現(xiàn)，若出現(xiàn)這種情況，

54、IMSI附著會失敗，信令會顯示“LOCATION UPDATING REJECT”；IMSI附著失敗的信令結(jié)束后，會彈出對話框：IMSI附著失敗，可按“開機(jī)”鍵重新開始。這時(shí)，可按動(dòng)“開機(jī)”鍵重新進(jìn)行IMSI附著過程。7、以上所有的信令過程我們都是在正常模式下進(jìn)行的，這時(shí)信令交互的速度比較快。為了更清晰的掌握信令的交互過程，我們可以選擇界面上的“單步”鍵。然后按動(dòng)“初始化”鍵。這樣實(shí)驗(yàn)就進(jìn)入單步執(zhí)行狀態(tài)。這時(shí)候，需要按動(dòng)“下一步”按鍵，相應(yīng)的信令交互才會出現(xiàn)。這時(shí)信令交互的進(jìn)行由此鍵控制。從而使學(xué)生有充分的時(shí)間一邊學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中關(guān)于信令交互過程的介紹，一邊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。以上正常IMSI附著、關(guān)機(jī)和

55、的信令過程都可以在單步的情況下再次進(jìn)行。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、記錄開機(jī)后正常IMSI附著的信令過程，并闡述MSC/VLR參數(shù)列表中的變化情況。2、記錄關(guān)機(jī)的信令過程，并闡述MSC/VLR參數(shù)列表中的變化情況。§2.13 移動(dòng)性管理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)性管理的作用及其實(shí)現(xiàn)。2、掌握VLR內(nèi)部位置更新的信令過程及其對MSC/VLR參數(shù)列表的影響。3、掌握跨VLR位置更新的信令過程及其對MSC/VLR參數(shù)列表、HLR參數(shù)列表的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、對移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性管理進(jìn)行演示。2、觀察VLR內(nèi)部的位置更新的原理及其信令流程。3、觀察跨VLR位置更新的原理及其信令流程。三

56、、實(shí)驗(yàn)步驟1、通過串行口將實(shí)驗(yàn)箱和電腦連接，給實(shí)驗(yàn)箱上電。將與實(shí)驗(yàn)箱相連的電腦上的學(xué)生平臺程序打開。在主界面上雙擊“移動(dòng)性管理”實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)，進(jìn)入此實(shí)驗(yàn)界面。2、選擇界面上“位置更新模式”為“內(nèi)部”，進(jìn)行VLR內(nèi)位置更新實(shí)驗(yàn)。點(diǎn)擊界面上的“初始化”鍵?？吹较⒖蛑谐霈F(xiàn) “初始化”完成。3、點(diǎn)擊界面上“查看參數(shù)列表”鍵，觀察MS參數(shù)狀態(tài)表、MSC/VLR參數(shù)狀態(tài)表、HLR參數(shù)狀態(tài)表。記錄MS參數(shù)狀態(tài)表的內(nèi)容，并根據(jù)此MS的IMSI作為索引，在VLR參數(shù)狀態(tài)表、HLR參數(shù)狀態(tài)表中尋找與本IMSI對應(yīng)的一行記錄，并記錄下來。4、點(diǎn)擊界面上的“位置更新”鍵，觀察消息框中顯示的VLR內(nèi)位置更新信令過程。位置

57、更新過程若正常結(jié)束，會彈出對話框“位置更新過程結(jié)束”。5、點(diǎn)擊界面上“查看參數(shù)列表”鍵，再次觀察MS參數(shù)狀態(tài)表、MSC/VLR參數(shù)狀態(tài)表、HLR參數(shù)狀態(tài)表。對比之前記錄的參數(shù)狀態(tài)表，可以發(fā)現(xiàn)MS的TMSI和LAI都改變了，即MS所在的位置區(qū)改變了，但由于這兩個(gè)位置區(qū)同處于一個(gè)MSC/VLR的控制，因此HLR參數(shù)狀態(tài)表中MSC/VLR識別碼沒有發(fā)生改變。VLR內(nèi)位置更新實(shí)驗(yàn)結(jié)束，若想重復(fù)以上過程，可以選擇“VLR內(nèi)”、“單步”標(biāo)識，再按動(dòng)“初始化”鍵，進(jìn)入單步VLR內(nèi)位置更新過程。點(diǎn)擊“位置更新”鍵，并按動(dòng)“下一步”鍵，信令過程可單步執(zhí)行。6、VLR內(nèi)位置更新過程結(jié)束后，可進(jìn)行跨VLR位置更新過程。選擇界面上的“跨區(qū)”，點(diǎn)擊“初始化”鍵。看到消息框中出現(xiàn)“初始化”完成。這樣就可進(jìn)行跨VLR的實(shí)驗(yàn)。7、點(diǎn)擊界面上“查看參數(shù)列表”鍵，觀察MS參數(shù)狀態(tài)表、MSC/VLR參數(shù)狀態(tài)表、漫游MSC/VLR（即MS漫游到的新MSC/VLR）參數(shù)狀態(tài)表、HLR參數(shù)狀態(tài)表。記錄MS參數(shù)狀態(tài)表的內(nèi)容，并根據(jù)此MS的IMSI作為索引，在原M