移动通信原理实验系统

1. 移动通信原理实验系统 光通信专业设置范例研究课题组 2009.11.8

2. 移动通信原理综合实验 实验内容 第一部分 　语音信源编解码实验 第二部分 　信道编解码及纠错能力检测实验 第三部分 　移动系统数字调制解调实验 第四部分 　CDMA实验 第五部分 　移动信道及抗衰落实验 第六部分 　GSM协议帧实验 第七部分 　GSM系统实验 第八部分 GSM/GPRS公网实验 第九部分 二次开发专项实验 相关问与答Go

3. 第一部分 语音信源编解码实验 实验一 PCM与ADPCM语音压缩编码 实验二 AMBE语音压缩编码

4. 实验目的 1、了解PCM的基本原理和方法； 2、了解ADPCM的基本原理； 3、了解语音压缩编码的基本原理和过程。 预备知识 1、PCM的基本原理和方法； 2、ADPCM的基本原理； 实验一 PCM与ADPCM语音压缩编码 返回上级

5. 实验步骤 1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“传统语音压缩信源编码”实验图标，进入此实验界面。 2、正弦信号通过A律13折线PCM编码的演示实验： 首先在信源编码试验界面的左边选中量化方法为“A率”，然后点击“正弦信号量化演示”。试验界面的右边将会出现正弦通过A律13折线PCM编码的波形示意。信号第一路是原始输入模拟正弦信号，第二路是PCM编码以后的正弦信号的量化值，第三路是量化过程中因量化而造成的量化值和真实值的误差的波形图。 界面的中间为A律13折线的正电平部分的压扩示意图。将鼠标放在右边第一路输入模拟正弦信号的曲线上，13折线图示意图上会即时给出鼠标所在位置的正弦信号的输入未量化电平值，量化电平值，量化误差值，以及去掉极性的7位量化编码；同时折线上的圆形标点会随之移动，指示当前量化电平在13折线上的位置。 试验时请注意： 点击波形窗口的“all”按钮，将波形显示方式切换到用带圆圈的竖直线的显示方式，才能正确直观地观察到试验结果。同时可以点击波形图右边的“＋”，“－”扩展或压缩波形；点击“←”“→”向左或向右移动波形。 然后，改变量化方式为“均匀”，然后点击“正弦信号量化演示”。再次观察界面右边的三个波形，比较均匀量化和前面A率13折线PCM量化方式得到的量化信号以及量化误差的不同。 下一页

6. 3．64K PCM、32K ADPCM、16K ADPCM语音主观听觉感受实验： 实验界面左半部通过移动通信实验箱上Motorola的MC145540芯片从主观听觉方面来感受的64K A律PCM编码、32K ADPCM和16K ADPCM编码的语音质量。在界面左边最上部可以选择外部输入信号的来源，包括“直流”和语音两种方式，本处请选择“语音”。然后可以分别选择三种语音编码方式中的任一种：64K A律PCM编码、32K ADPCM编码、16K ADPCM编码。最后在实验箱上相应的音频接口接上耳机和麦克风。用户此时可以讲话，麦克风录取实时语音，该语音通过不同方式的语音编码，然后环回进行语音解码，用户可以听到语音的延时几秒的回放。此处可以由两个同学一起进行，一人用麦克风在一端讲话，另一人用耳机在另一端收听语音。在此实验中注意对比三种不同速率语音质量。 4. 时序波形观察 在A率64K PCM、32K ADPCM、16K ADPCM三种工作方式下，用示波器观察MC145540上的帧同步信号(MPCMFSX)，时钟信号((MPCMCLK)，接收和发送数据信号((MPCMTX, MPCMRX)的时序波形。可以由时序波形判断出下列三组（每组两幅图片）波形分别属于哪种工作方式。 我们以第一组两幅信号波形为例，该组信号是64K PCM 的时序波形。用示波器的两个探针分别测试试验箱上的MPCMFSX和其中MPCMCLK两个探测点，锁定波形得到第一组第一幅波形。其中，帧同步信号(MPCMFSX，示波器 CH1)和时钟信号(MPCMCLK，示波器 CH2)。锁定示波器上的波形，可以观察到，MPCMFSX高电平期间，PCM信号每一个CLK发送或接受一比特的信息，此处MPCMFSX高电平期间共有8个CLK周期，而帧同步信号MPCMFSX的频率是8K Hz，因此该PCM信号的发送和接收信号速率是64K bit/s。 下一页

7. MPCMFSX与MPCMCLK时序图 第一组第二幅波形是帧同步信号(MPCMFSX，示波器CH1)和发送或接收数据信号(MPCMTX或MPCMRX)。用第一路示波器观察MPCMFSX，第二路观察发送或接收数据信号((MPCMTX或MPCMRX)。锁定波形，然后大家可以观察在一个帧同步信号高电平期间（CH1），发送或接受数据信号((MPCMTX或MPCMRX)是否传送了8bit信息，并可以读取该八比特信息。 下一页

8. MPCMFSX与MPCMRX/MPCMTX时序图 同理，可以观察第二组，第三组信号波形，并得到该组信号的数据速率，由此判断该组信号波形是32K ADPCM还是16KADPCM的信号波形。 以下是第二组信号波形，请确定为何种编码方式。 下一页

9. MPCMFSX与MPCMCLK时序图 MPCMFSR与MPCMRX/MPCMTX时序图 下一页

10. 以下是第三组信号波形，请确定为何种编码方式？ MPCMFSX与MPCMCLK时序图 下一页 MPCMFSR与MPCMRX/MPCMTX时序图

11. 5 语音波形观察 通过观察点“音频入”、“音频出”，用数字存储示波器可以观察到不同工作方式下、在说话过程中的语音波形。 返回上级

12. 实验二 AMBE语音压缩编码 实验目的 1、了解参数编码的基本原理和方法； 2、了解MBE语音压缩编码的基本原理； 3、了解语音压缩编码的分类。 预备知识 1、参数编码的基本原理； 2、MBE语音压缩编码的基本原理； 返回上级

13. 实验步骤 1．通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“现代语音压缩信源编码”实验图标，进入此实验界面。 2．AMBE语音压缩编码9.6kb/s~2.4kb/s不同速率主观听觉感受实验： 在实验箱上相应的音频接口接上耳麦，然后在实验界面上选择不同的编码速率，就可以录制语音然后听到语音的延时回放。在此实验中注意对比不同速率语音质量。实验界面的右侧是MBE语音压缩算法基本原理的简要说明，可以通过上翻、下翻键来滚动显示。 3．不同语音压缩率下的波形观察 在成帧工作模式下，AMBE-2000的数据帧在不同速率下的帧长度是不一样。一个数据全帧包含24个字（每个字包含16比特），其中前12个字代表格式，后12个字为数据段代表压缩后的数据。后12个代表压缩数据的数据段在9600 bps速率下，用到全部12个字；4800 bps速率下，数据段有6个字；2400 bps速率下，数据段有3个字。三种速率下，帧同步信号(MCHFSR或MCHFSX)与收发数据信号(MCHRX或MCHTX)之间的时序关系见下图示。在下面每幅时序图中，示波器CH1为(MCHFSR或MCHFSX)，示波器CH2为(MCHRX或MCHTX)。大家可以注意到，在不同的速率下，每一帧代表压缩数据的数据段确实长度是不一样的。注意， 这里的帧同步信号(MCHFSR或MCHFSX)为高电平并持续一个MCHCLK时钟周期代表一个字的起始，后续的16个MCHCLK时钟周期传输一个字共16比特。 下一页

14. 三种速率下FSR/FSX与RX/TX的时序关系图 下一页

15. 其中，数据帧（共24个字）的第一个字为0x13EC（二进制为0001,0011,1110,1100），见下图示（最高位在前）。 每个帧代表20ms内的语音信息。当需要传输时，可以去掉帧的前12个字，只传输后面的字节；到接收端再还原。 返回上级

16. 第二部分 信道编解码及纠错 能力检测实验 实验一 性分组码+交织 实验二 循环码 实验三 卷积码 实验四 扰码

17. 实验一 性分组码+交织 实验目的 1、了解分组码的编码原理和利用伴随式译码的基本方法； 2、掌握简单的交织和解交织的基本原理和方法； 3、了解利用交织和编码结合的方法纠突发差错的原理。 预备知识 1、分组码的编码原理和译码的基本方法； 2、交织和解交织的基本原理和方法； 返回上级

18. 实验步骤 • 1、将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 • 2、将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“分组码＋交 • 织”实验，点击确认键。从而进入此实验界面。 • 3、在实验界面点右下方“操作”一栏中的“生成数据”，让系统自动生成待编码的随机比 • 特。也可在界面上直接双击所显示的bit，修改其值。（信息的显示为图形显示＋比 • 特显示）。 • 4、在界面上点击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行分组码编码和 • 7×8交织，然后经过编码和交织后的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 • 5、学生可以在噪声图样一栏加入一个突发差错，然后点击“加噪声”，再点击下发“加噪数 • 据”，将加入噪声的信息比特送到单片机（或CPLD）进行分组码解码和解交织。 • 6、解码和解交织以后的数据被回显在解码数据一栏，同时，不能纠正的误码比特在“错误 • 统计”显示。 • 7、（可选）利用CPLD实现分组码＋交织时，学生自己编写（7，4）分组码的编码和解码模 • 块程序，综合适配后，下载到CPLD中，然后重复2～6步骤，进行验证。 返回上级

19. 实验二 循环码的编码和解码 实验目的 1、了解循环码的基本原理； 2、掌握循环码编码的电路设计； 3、掌握循环码解码的基本原理和电路设计方法。 预备知识 1、循环码的基本原理； 2、循环码的编码的原理 返回上级

20. 实验步骤 • 1、将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 • 2、将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“循环码”实验， • 点击确认键。从而进入此实验界面。 • 3、在实验界面右下操作栏点“生成数据”，让系统生成待编码的随机比特。也可在界面上直 • 接双击所显示的bit，修改其值。 • 4、在界面上点击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行循环码编码然后 • 经过编码的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 • 5、学生可以在“噪声图样”一栏加入差错bit，然后点击“加噪声”，再点击“加噪数据”，将加 • 入噪声的信息比特下发到单片机（或CPLD）进行循环解码。 • 6、解码以后的数据被回显在解码数据一栏，同时，误码比特也被统计并显示。 • 7、（可选）利用CPLD实现分组码＋交织时，学生自己编写8种差错图样的检测程序，综合适 • 配后，下载到CPLD中，然后重复1～6步骤，进行验证。 返回上级

21. 实验三 卷积码的编码及解码 实验目的 1、了解卷积码的基本原理； 2、掌握卷积码编码的电路设计方法； 3、掌握卷积码Viterbi译码的基本方法和电路设计方法。 预备知识 1、卷积码的基本原理； 2、卷积码编码和Viterbi译码的方法。 返回上级

22. 实验步骤 • 1、将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 • 2、将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“卷积码”实验， • 点击确认键。从而进入此实验界面。 • 3、在实验界面上点“生成数据”，让系统生成待编码的随机比特。也可在界面上直接双击所 • 显示的bit，修改其值。 • 4、在界面上点击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行卷积编码然后经 • 过编码的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 • 5、学生可以在噪声一栏加入差错bit，然后点击“加噪声”，再点击“加噪数据”，将加入噪声 • 的信息比特下发到单片机（或CPLD）进行Viterbi译码。 • 6、 译码以后的数据被回显在解码数据一栏，同时，误码比特也被统计并显示。 • 7、（可选）利用CPLD实现Viterbi译码时，学生自己编写ACS功能部分的程序，综合适配后， • 下载到CPLD中，然后重复1～6步骤，进行验证。 返回上级

23. 实验四 扰码与解扰 实验目的 1．了解扰码的目的和基本原理； 2．掌握伪随机序列m序列的实现方法； 预备知识 1、扰码的基本原理和用途； 2、m序列的产生方法。 返回上级

24. 实验步骤 • 1、将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 • 2、将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“扰码”实验，点 • 击确认键。从而进入此实验界面。 • 3、在实验界面上点“生成数据”，让系统生成待编码的随机比特。也可在界面上直接双击所 • 显示的bit，修改其值。 • 4、在界面上点击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行扰码然后经过扰 • 码的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 • 5、点击“编码数据”，将经过扰码的信息比特送到单片机（或CPLD）进行解扰码。 • 6、解扰后的数据送回后，显示在解码数据一栏。 • 7、 利用CPLD实现m序列码时，学生自己编写m序列功能部分的程序，综合适配后，下载到 • CPLD中，然后重复1～6步骤，进行验证。 返回上级

25. 第三部分 移动系统调制解调实验 实验一 GMSK调制解调实验 实验二 QPSK调制解调实验

26. 实验一 GMSK调制解调实验 实验目的 1、了解GMSK技术在移动通信系统中的应用 2、掌握GMSK调制解调数据传输过程； 3、掌握GMSK解调数据传输过程； 4、掌握高斯成形滤波器的实现原理 预备知识 1.数字信号传输的工作方式与工作过程 2. GMSK调制的基本工作原理 3.高斯低通滤波器 4.QPSK解调的基本工作原理 返回上级

27. GMSK调制解调器原理标准框图(各点应于箱上M点波形)GMSK调制解调器原理标准框图(各点应于箱上M点波形) 下一页

28. 实验步骤 1.启动实验箱，在主界面上选择实验 “GMSK调制”，进入“GMSK调制”界面。 2.点击“系统模型”按钮，弹出“GMSK调制原理框图”窗口，熟悉GMSK调制原理；关闭该窗口。 3.输入原始数据。原始数据产生方式有两种：自动和手动。选中“自动”方式时，原始数据由系统自动生成；未选中“自动”方式时，将会出现数据输入窗口，根据窗口提示输入16进制原始数据，点击“返回”按钮完成输入。 4.点击“初始化”按钮，调制过程开始； 5.根据系统模型，在画面右上方选择需要观察的信号点对应的字母（如要观察发送数据的波形，点击字母“A”），观察调制过程中信号点的波形；可通过页面下方按钮选择“放大”、“缩小”或“移动”观察波形。 6 、 也可以选择通过示波器观察各信号点。先将示波器的输入端与实验板上“观察端M”（在实验箱最右边偏上的位置，为D/A转换器的输出口）连接，根据系统模型，在画面右上方选择需要观察的信号点对应的字母（如要观察发送数据的波形，点击字母“A”），在示波器上观察调制过程中信号点的波形。 返回上级

29. 实验二 QPSK调制解调实验 实验目的 1、了解QPSK技术在移动通信系统中的应用 2、掌握QPSK调制解调数据传输过程； 3、了解QPSK的载波恢复和位定时恢复的基本方法 4、掌握QPSK解调数据传输过程； 5、掌握升余弦成形滤波原理 预备知识 1、数字信号传输的工作方式与工作过程 2、 QPSK的基本工作原理 3、升余弦成型滤波软件 4、QPSK解调的基本工作原理 5、载波同步和位同步的基本方法 返回上级

30. QPSK调制解调器原理标准框图(各点应于箱上M点波形)QPSK调制解调器原理标准框图(各点应于箱上M点波形) 下一页

31. 实验步骤 1.启动实验箱，在主界面上选择实验 “QPSK调制”，进入“QPSK调制”界面。 2.点击“系统模型”按钮，弹出“QPSK调制原理框图”窗口，熟悉QPSK调制原理；关闭该窗口。 3.输入原始数据。原始数据产生方式有两种：自动和手动。选中“自动”方式时，原始数据由系统自动生成；未选中“自动”方式时，将会出现数据输入窗口，根据窗口提示输入16进制原始数据，点击“返回”按钮完成输入。 4.点击“初始化”按钮，调制过程开始； 5.根据系统模型，在画面右上方选择需要观察的信号点对应的字母（如要观察发送数据的波形，点击字母“A”），观察调制过程中信号点的波形；可通过页面下方按钮选择“放大”、“缩小”或“移动”观察波形。 也可以选择通过示波器观察各信号点。先将示波器的输入端与实验板上“观察端M”（在实验箱最右边偏上的位置，为D/A转换器的输出口）连接，根据系统模型，在画面右上方选择需要观察的信号点对应的字母（如要观察发送数据的波形，点击字母“A”），在示波器上观察调制过程中信号点的波形。 返回上级

32. 第四部分 CDMA实验 实验一 CDMA扩频调制实验 实验二 CDMA解扩实验

33. 实验一 CDMA扩频调制实验 实验目的 1、了解扩频调制的基本概念； 2、掌握PN码的概念以及m序列的生成方法； 3、掌握扩频调制过程中信号频谱的变化规律。 预备知识 1、不同多址接入方式（TDMA、FDMA、CDMA）的区别； 2、 扩频码的种类与应用； 3、扩频码的基本性质。 返回上级

34. 实验步骤 1.在主界面上选择实验 “扩频调制”实验； 2.选择“手动输入”或“随即生成”产生原始数据； 3.可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为31的m序列”，或者“长度为31的gold序列”; 观察扩频后的数据，并可用频谱分析仪器观察频谱变化；红色曲线表示原始信号，绿色曲线表示扩频信号。我们可以发现，扩频后，频谱展宽。 返回上级

35. 实验二 CDMA解扩实验 实验目的 1、了解CDMA解扩的基本概念； 2、掌握解扩的基本方法； 3、掌握解扩过程中信号频谱的变化规律。 预备知识 1、扩频的基本原理； 2、扩频过程中信号频谱的变化； 3、解扩过程中信号频谱的变化。 返回上级

36. 实验步骤 1.在主界面上选择“解扩”实验； 2.选择“手动输入”或“随机生成”产生原始数据； 3.可选择“长度为15的m序列”，或者“长度为31的m序列”，或者“长度为31的gold序列”; 4.设定解扩码相位，比较相位同步、不同步时解扩的结果。 设定解扩码相位，观察“频谱分析仪”上信号频谱的变化。红色曲线表示原始信号的频谱，绿色曲线表示扩频信号的频谱，蓝色曲线表示解扩信号的频谱。 返回上级

37. 第五部分 移动信道及抗衰落实验 实验一 信道复用实验 实验二 信道仿真实验 实验三 信道均衡实验

38. 实验一 信道复用实验 实验目的 1、了解通信系统信道复用的基本概念。 2、掌握三种基本信道复用的基本方法。 3、了解三种基本信道复用在不同通信系统中的应用。 预备知识 1、通信系统需要信道复用的原因； 2、通信系统中三种基本信道复用的原理。 返回上级

39. 实验步骤 1．模拟移动通信系统、GSM移动通信系统、CDMA IS-95移动通信系统中所用的信道复用方式分别是何种复用方式？ 2．假设输入信号反别是f1(t)和f2(t)，写出本实验中FDM框图中A、B、C点信号的表达式，同时说明为什么第二路信号能正确恢复过来。 3．写出本实验CDM信道复用方式下所用的m序列发生器的所有可能的值，并计算该m序列的自相关和互相关值分别为多少。 4．在码分复用实验中，扩频以后的信号1经过信道的传输后，即使衰减10dB以上，仍然能在接收端正确解调，试说明原因。 5．请问CDMA2000和WCDMA移动通信系统中所采用的扩频序列分别是何种伪随机序列？ 返回上级

40. 实验二 信道仿真实验 实验目的 1、了解通信系统信道模型的基本概念。 2、掌握高斯白噪声的统计特性及其对通信系统的影响。 3、掌握带限线性滤波器信道模型的特性和对通信系统的影响。 4、掌握瑞丽衰落信道的统计特性及其对通信系统的影响。 预备知识 1、一般信道数学模型建立的过程以及信道模型的分类； 2、高斯白噪信道的统计特性； 3、带限线性滤波器信道模型的特性； 4、瑞丽衰落信道的统计特性。 返回上级

41. 实验步骤 1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“信道仿真”实验图标，进入此实验界面。 2、先点击“初始化”键，再点击“输入数据”键，用于产生信道仿真所需的输入数据。界面显示输入数据窗口，“数据长度”对话框可输入1～16之间的数，产生相应个数的字节，如果学生想手动输入数据，可在窗口正下方以16进制方式输入数据，如“12 bc ae 3e”等，中间以空格键分隔，输入完毕后按“手动输入”键，这时便可以从界面上看到手动输入的数据对应的二进制代码；如果学生不想手动输入数据，只需按动“随机生成”键，便可以生成实验所需要的输入数据。然后按动“返回”键，输入数据窗口自动关闭，输入数据工作结束。这里需要注意的是，如果不按动“返回”键而人工关闭此窗口，输入数据工作并未完成。 3、输入数据产生后就可以进行下面的信道仿真实验。首先进行高斯白噪信道模型实验。（1）在信道选择栏中选中“高斯”。（2）在高斯信道参数信噪比一栏中输入一个数值，然后点击“仿真－>GO”键，波形显示区将显示本信噪比下的输入信号波形、输出信号波形以及噪声波形。（3）修改信噪比的值，可重复以上实验。若输入为0，则表示信噪比为0dB，0dB意味着输入信号的功率和噪声功率的大小相当，由于噪声功率过大，因此输出信号与输入信号的相似程度很低。将信噪比提高到一定的值（如：40dB），再点击“仿真”键再观察输入信号和输出信号。完成实验报告的第1题。 下一页

42. 4、下面进行带限线性滤波器信道模型实验，这个信道模型是对存在码间干扰的信道的建模，反映信道特性的信道参数由学生自定义输入。（1）首先，在信道选择栏中点击“自定义”。（2）找到自定义信道参数设定区域，在信道参数一栏中输入奇数个数值，作为信道单位冲激响应中各冲激的强度，并按旁边的“OK”键确认。这奇数个数值中，中间的一个数值的值最大，对应着经过信道后的输出信号中原输入信号的能量还是最大的，两边小的数值表示的是输入信号经过信道后受到的若干相邻信号码间干扰的大小。为了仿真码间干扰延伸到相邻的2～3个码元，所以要求输入的信道参数的个数要超过17个，最中间的参数为1，两边的参数可以是较小的数，如0.2、0.05等，也可以是0。如果输入的信道参数个数小于8个的话，这时由信道引起的码间干扰就会局限在一个码元内部，这时从实验结果上来看信道对波形的影响不会太大。为了方便起见，界面上还有“选择预设信道”对话框，其中有“恶劣信道”、“良好信道”以及“理想信道”。它们分别对应的信道特性为：恶劣信道：[-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：[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]。直接选中这三个选项之一，就不必手动输入信道参数了。（3）观察参数下面的信道特性，若选中旁边的“频域”选项，显示的就是信道的频域特性，否则为时域特性。（4）点击“仿真－>GO”键，界面下方将出现此信道特性下对应的信号波形：包括“发送波形”、“经过信道波形”、“经过信道再成型的波形”，分别对应图6.2.2-1的C、E、D三点波形。对于预设信道，“恶劣信道”是一个码间干扰严重的信道，选择这个信道时，经过信道的波形会发生改变，由于波形改变得非常厉害，所以接收端抽样判决后会出现较多的误码。“较恶劣信道”是一个码间干扰不太严重的信道，选择这个信道时，经过信道的波形会发生改变，这可以从界面上看出来，由于本实验未考虑加性噪声对信号判决的影响，所以虽然接收波形发生了改变，但是抽样判决不会出现误码。原因是我们采用的BPSK调制欧氏距离较大，有很好的抗噪声和波形形变的能力。“理想信道”是一个没有码间干扰的信道，所以可以看出来，这个信道对信号没有任何影响，经过信道后的信号与之前的信号波形完全相同。（5）观察界面右侧关于错误比特的统计。它是同信道的恶劣程度成正比的。（5）改变信道参数，重复（2）（3）（4）（5）步实验。完成实验报告的第2、3题。 下一页

43. 5、下面进行瑞丽衰落信道模型实验。（1）首先，在信道选择栏中点击“瑞丽”。（2）找到瑞丽信道参数设定区域，首先在界面上输入移动通信系统的特征参数：移动终端运动速度、载频、波特率。（3）点击“仿真－>GO”键。界面上将出现相应的波形：包括“GMSK信号”，即输入信号；“经过瑞丽衰落的信号”即GMSK信号经过瑞丽信道之后的时域波形；“瑞丽信道时域衰减包络图”，即信道本身的时域特性；“瑞丽信道频域特性”，从这个频域特性上能看出多普勒频移现象。由于瑞丽信道对输入信号具有乘性干扰，因此输入信号经过信道后的波形同输入信号将有很大的不同。完成实验报告的第4题。 返回上级

44. 实验三 信道均衡实验 实验目的 1、了解通信系统均衡的基本概念。 2、掌握对带限线性滤波器信道模型的均衡方法。 预备知识 1、通信系统需要均衡的原因； 2、线性横向滤波器迫零均衡的基本原理。 返回上级

45. 实验步骤 1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“均衡”实验图标，进入此实验界面。 2、先点击“初始化”键，再点击“输入数据”键，用于产生信道仿真所需的输入数据。界面显示输入数据窗口，“数据长度”对话框可输入1～16之间的数，产生相应个数的字节，如果学生想手动输入数据，可在窗口正下方以16进制方式输入数据，如“12 bc ae 3e”等，中间以空格键分隔，输入完毕后按“手动输入”键，这时便可以从界面上看到手动输入的数据对应的二进制代码；如果学生不想手动输入数据，只需按动“随机生成”键，便可以生成实验所需要的输入数据。然后按动“返回”键，输入数据窗口自动关闭，输入数据工作结束。这里需要注意的是，如果不按动“返回”键而人工关闭此窗口，输入数据工作并未完成。 3、输入数据生成后就可以进行下面的信道均衡实验了。首先进行的是对带限线性滤波器信道模型（自定义信道）采用横向滤波器迫零均衡的实验。 （1）在方式选择框中，选中“自定义信道”。 （2）根据上一实验中自定义信道的信道参数的输入方法输入一个符合要求的序列，或者在“预设信道”对话框中选择某一信道；均衡器抽头数一栏中输入一个小于80的奇数。由于我们要求输入的信道参数的个数一般要大于10，所以要获得较好的均衡效果，一般均衡器的抽头个数最好不要低于信道参数的个数。点击“OK”。这时信道响应图中将显示信道的时域特性；学生平台就根据输入的参数计算出均衡器的抽头系数，并显示在均衡器特性图上。界面上还将在“均衡后的信道”图上显示经过均衡后系统的特性。点击“切换”键，界面上将显示信道、均衡器、均衡后的信道的频域特性。 下一页

46. （3）点击“仿真”键，界面下方的信号波形显示区将显示以下的波形：包括“发送波形”、“经过信道波形”、“经过均衡后信号”、“经过信道和均衡再成型的波形”，分别对应图6.2.3-1中的C、E、F、D点波形，以及“经过信道再成型的波形”。可以观察到，“经过均衡后信号”与“发送波形”相似，原因是均衡器抵消了信道对信号的影响。（3）点击“仿真”键，界面下方的信号波形显示区将显示以下的波形：包括“发送波形”、“经过信道波形”、“经过均衡后信号”、“经过信道和均衡再成型的波形”，分别对应图6.2.3-1中的C、E、F、D点波形，以及“经过信道再成型的波形”。可以观察到，“经过均衡后信号”与“发送波形”相似，原因是均衡器抵消了信道对信号的影响。 （4）观察界面右侧关于错误比特的统计。当选择“恶劣信道”时，经过信道而不经过均衡的信号接收后会出现较多的误码，而由于均衡能够抵消掉信道对信号的影响，所以均衡后再成形抽样判决的误码个数为0。 （5）改变参数，重复（2）（3）（4）的实验，完成实验报告的第1、2题。 返回上级

47. 第六部分 GSM协议帧实验 实验一 语音成帧实验 实验二 信令成帧实验

48. 实验一 语音成帧实验 实验目的 1、了解GSM系统的帧结构及其突发脉冲序列格式； 2、掌握语音信号如何经过编码交织最终形成在信道上传输的突发； 预备知识 1、GSM系统的帧结构； 2、突发脉冲序列的分类及其普通突发脉冲的组成； 3、语音信号的成突发过程； 返回上级

49. 实验步骤 1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“帧结构”实验图标，进入此实验界面。 2、首先进行语音成帧实验，在界面的选择框中选择“语音”选项，然后按动“初始化”键，进行语音成帧的初始化。界面上有四大部分数据显示区：（1）信道编码前的语音信号，分两块，每块表示一个语音帧，显示260比特。（2）信道编码结果：显示本次进行信道编码的语音帧编码后的结果，长度为456比特。（3）交织结果：这块有12个数据块。我们称之为交织块，每块长度为114比特。（4）突发结果：这块显示4个交织块成突发后的结果。 3、语音成帧实验中，为了清晰显示块对角交织的概念，需要对两个长度为260比特的语音数据进行编码和交织。第一次点击“编码交织”键，相应的数据框中将显示第一语音帧编码交织和成突发的结果。与第一语音帧相关的数据都是用红色字体表示。观察各数据窗口： （1）信道编码前的语音信号：有260比特的随机二进制序列； （2）信道编码结果：根据实验原理的介绍，260比特的语音数据编码生成了456比特的信息； （3）交织结果：编码后的456比特根据表一的结果分成了8个子块，每块57比特。这8个子块将分布到8个交织块中。前四子块的数据分布在了第1～4交织块的偶数位上，后四子块数据分布在了第5～8交织块的奇数位上。第1～4交织块的奇数位上没有有效数据，均填为0。这样前第1～4交织块的数据就可以进行成突发的过程了。第5～8交织块数据的偶数位等待第二个语音帧交织后的结果进行填充； （4）突发结果：第1～4交织块数据将进行成突发的过程，每个交织块形成一个突发，界面正下方将显示上面“交织后输出”中的12块数据分别形成的突发，利用向上向下键观察对应的突发，此时有效的观察结果是1～4个突发的结果。可以对照图5.2.5-1普通突发的构成进行观察。每个交织块的114比特是作为突发的数据。 下一页

50. 4、观察第一次语音帧编码数据和交织数据的对应关系：双击信道编码结果的456比特中的任一个比特，此比特的底色会变成绿色，交织结果的12块数据中也会有一个比特的底色变成绿色，这表示信道编码结果中的那一比特经过交织到达了交织结果后的那一位。例如，双击编码结果的最后一个比特，其序号为455（比特从0开始编号），界面上一行为100比特。根据实验原理中的表一可以查找到此比特交织后到达了第八块（j=7）的第九位（i=8），由于第一次语音帧的第八块数据对应到了第8交织块的奇数位上，因此可以肯定交织结果的第8交织块的第17（9×2－1）位底色应变为绿色。根据本例可以完成本实验报告的作业1。4、观察第一次语音帧编码数据和交织数据的对应关系：双击信道编码结果的456比特中的任一个比特，此比特的底色会变成绿色，交织结果的12块数据中也会有一个比特的底色变成绿色，这表示信道编码结果中的那一比特经过交织到达了交织结果后的那一位。例如，双击编码结果的最后一个比特，其序号为455（比特从0开始编号），界面上一行为100比特。根据实验原理中的表一可以查找到此比特交织后到达了第八块（j=7）的第九位（i=8），由于第一次语音帧的第八块数据对应到了第8交织块的奇数位上，因此可以肯定交织结果的第8交织块的第17（9×2－1）位底色应变为绿色。根据本例可以完成本实验报告的作业1。 5、第二次点击“编码交织”键，相应的数据框中将显示第二语音帧编码交织和成突发的结果。与第二语音帧相关的数据都是用蓝色字体表示。观察各数据窗口： （1）道编码后的语音信号：有260比特的随机二进制序列； （2）道编码结果：根据实验原理的介绍，260比特的语音数据编码生成了456比特的信息； （3）交织结果：编码后的456比特根据表一的结果分成了8个子块，每块57比特。这8个子块将分布到8个交织块中。前四块的数据分布在了第5～8交织块的偶数位上，后四块数据分布在了第9～12交织块的奇数位上。这样第5～8交织块奇数位和偶数位上均填了有效数据，它包含来自第一语音帧和第二语音帧的数据，可以进行成突发的过程了。第9～12交织块数据的偶数位将等待第三个语音帧交织后的结果进行填充。 （4）突发结果：第5～8交织块数据将进行成突发的过程。点击突发的向上向下键观察5～8交织块形成的突发。 6、观察第二次语音帧编码数据和交织数据的对应关系：操作过程同步骤4，本步骤可以完成本实验报告的作业2。语音成帧实验到此结束。 返回上级