1、108移动通信系统教师用书目 录第1章 伪随机序列产生实验 1实验一 m序列产生及特性分析实验 1实验二 GOLD序列产生实验 2实验三 WALSH序列产生及特性分析实验 4第2章 信源编码和信道编码实验 7实验一 语音模数转换和压缩编码实验 7实验二 线性分组码实验 19实验三 GSM卷积码实验 22实验四 GSM交织技术实验 26第3章 扩频通信基础实验 31实验一 直接序列扩频（DS）编解码实验 31实验二 跳频（FH）通信实验 36实验三 DS/CDMA码分多址实验 40第4章 数字调制和解调实验 54实验一 BPSK调制解调实验 54实验二 QPSK调制解调实验 58实验三 OQPS
2、K调制解调实验 63实验四 MSK调制解调实验 69实验五 GMSK调制解调实验 74实验六 OFDM调制解调实验 78第1章 伪随机序列产生实验准备工作：在下面实验之前，首先将示波器探头和示波器通道的探头衰减系数为1。给实验箱加电，通过键盘和液晶选择“菜单”中的“一. 伪随机序列产生”实验一 m序列产生及特性分析实验在伪随机序列产生中选择“1. m序列产生”（1） 在测试点TP201测试数据输出的时钟；（2） 在测试点TP202测试输出的周期为15的m序列码。测量操作与测量结果：（1） CH1连接到TP201；CH2连接到TP202；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和
3、CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“100us”；（4） 将CH1向移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） 和CH1始终波形对照，CH2波形从最宽的高电平开始读取，15位的m序列码为：111101*，如图1-1-TP201TP202。图1-1-TP201TP202实验二 GOLD序列产生实验在伪随机序列产生中选择“2. GOLD序列产生” （1） 在测试点TP201测试数据输出的时钟；（2） 在测试点TP202、TP203测试用于产生GOLD序列的周期为31的m序列优选；（3） 在TP204测试输出的周期为31的Gold序列码。（4） 测量操作与测量
4、结果：（5） CH1连接到TP201；CH2连接到TP202；（6） 按下示波器的“AUTO”键；（7） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“200us”；（8） 将CH1向移动，CH2向下移动。（9） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（10） 时间档设为“100us”，和CH1始终波形对照，CH2波从最宽的高电平开始读取，m序列优选：111110*1010000100101100，如图1-2-TP201TP202：图1-2-TP201TP202（11） CH2连接到TP203，同样可以测得另一组m序列优选为：1111100100110000101101010001
5、110，如图1-2-TP201TP203；图1-2-TP201TP203（12） CH2连接到TP204，同样可以测得31位的GOLD序列码为：0000001100101101000101010010101，如图1-2-TP201TP204。图1-2-TP201TP204实验三 WALSH序列产生及特性分析实验在伪随机序列产生中选择“3. WALSH序列产生”；（1） 在测试点TP201测试输出的时钟；（2） 分别在测试点TP202、TP203、TP204、TP205测试16位的WALSH序列。测量操作与测量结果：（1） CH1连接到TP201；CH2连接到TP202；（2） 按下示波器的“A
6、UTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“100us”；（4） 将CH1向移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） 和CH1始终波形对照，可以从CH2波形读取到16位WALSH码为：111100*0，如图1-3-TP201TP202；图1-3-TP201TP202（7） CH2连接到TP203，同样可以测得16位WALSH码为1010101010101010：如图1-3-TP201TP203；图1-3-TP201TP203（8） CH2连接到TP204，同样可以测得16位WALSH码为0000111100001111：如图1
7、-3-TP201TP204；图1-3-TP201TP204（9） CH2连接到TP205，同样可以测得16位WALSH码为：110100*0，如图1-3-TP201TP205；图1-3-TP201TP205第2章 信源编码和信道编码实验实验一 语音模数转换和压缩编码实验通过键盘和液晶选择“菜单”中的“二、语音变换”1 语音模数转换实验（1） 在语音变换下选择“1：语音模数变换”；（2） 按下AMBE2000的复位按钮，对AMBE2000进行复位；（3） K501拨到“SIN”，将输入的模拟信号设置为2kHZ的正弦信号，通过测试点TP501可以观测到输入给AD73311的模拟信号，调节面板上的W
8、501，可以改变输入信号的幅度；（4） 通过测试点TP502观测AD73311中A/D和D/A变换的时钟输出；（5） 通过测试点TP503观测AD73311中数字输出和输入的帧同步信号；（6） 通过测试点TP504观测AD73311的A/D转换后的数字输出信号；（7） 通过测试点TP505观测AD73311的D/A转换前的数字输入信号；（8） 通过测试点TP506观测AD73311完成D/A转换后的模拟信号，并可以通过调节面板上的W502改变输出信号的幅度；（9） 将K501拨到“MIC”， 将输入的模拟信号设置为麦克风输入的语音信号，插入麦克风和耳机，可以从耳机中听到麦克风的声音。测量操作与
9、测量结果：（1） CH1连接到TP501；CH2连接到TP506；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“200mV”，时间档设为“200us”；（4） 将CH1向移动，CH2向下移动。（5） 调节面板上的W501和W502，分别将TP501和TP506信号的幅度调整到300 mV和500 mV左右。（6） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（7） CH1为输入的模拟2KHz正弦波，CH2为输出恢复信号，可以看到恢复波形比原始波形质量变差了。如图2-1-TP501TP506。2-1-TP501TP506（8） CH1连接到TP502，CH2连接到TP5
10、03，电压档设置保持为“2.0V”，时间档设为“5us”。可以打开测量功能，测量CH1和CH2的频率。可以观测到时钟波形和帧同步波形，时钟信号的频率为1.048MHz（示波器测试不精确显示为1.053MHz），帧同步信号的频率为32KHz。波形如图2-1-TP502 TP503。2-1-TP502TP503（9） CH1连接到TP502，CH2连接到TP504，电压档设置保持为“2.0V”，时间档设为“5us”。可以打开测量功能，测量CH1的频率。可以观测到时钟波形和A/D转换后的数字输出信号波形，时钟信号的频率为1.048MHz（示波器测试不精确显示为1.000MHz）。波形如图2-1-TP
11、502 TP504。2-1-TP502TP504（10） CH1连接到TP502，CH2连接到TP505，电压档设置保持为“2.0V”，时间档设为“5us”。可以打开测量功能，测量CH1的频率。可以观测到时钟波形和D/A转换前的数字输入信号波形，时钟信号的频率为1.048MHz（示波器测试不精确显示为1.053MHz）。波形如图2-1-TP502 TP505。注意，由于延时D/A转换前的数字信号和（9）中的A/D转换后的数字信号不是同一个时刻的信号，所以波形不同。2-1-TP502TP505（11） CH1连接到TP503，CH2连接到TP504，电压档设置保持为“2.0V”，时间档设为“10
12、us”。可以打开测量功能，测量CH1的频率。可以观测到帧同步信号波形和A/D转换后的数字输出信号波形。帧同步信号的频率为32.0kHz（示波器测试不精确显示为32.05kHz）。波形如图2-1-TP503 TP504。2-1-TP503TP5042 语音压缩编码实验（1） 在语音变换实验中选择“2. 语音压缩编码”；（2） 左上方的拨码开关SW601 (压缩编码性能设置)中速率设置为2400bps，开关位置为(18):下上下上上上上上。（3） 按下AMBE2000的复位按钮，对AMBE2000进行复位；（4） K501拨到“SIN”，将输入的模拟信号设置为2kHZ的正弦信号，通过测试点TP50
13、1可以观测到输入给AD73311的模拟信号；（5） TP602为语音压缩后数据传输的帧同步信号，每20ms 突发24个脉冲；（6） TP603为压缩后发送的语音数据，每20毫秒突发24个字（16位）；（7） TP604为接收的语音压缩数据；（8） TP601为语音压缩芯片数据传输的时钟；（9） 将K501拨到“MIC”， 将输入的模拟信号设置为麦克风输入的语音信号，插入麦克风和耳机，可以从耳机中听到麦克风的声音。测量操作与测量结果：（1） CH1连接到TP603；CH2连接到TP601；（注意这样接的目的是用CH1作触发源。）（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电
14、压档设为“2.0V”，时间档设为“5us”；（4） 将CH1向上移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） CH2为压缩数据的时钟，CH1为语音压缩后发送的数据信号，可以打开测量功能，测量CH2的频率。时钟信号的频率为1.048MHz（示波器测试不精确显示为1.000MHz）。如图2-2-TP601TP603。2-2-TP601TP603（7） CH1连接到TP604，CH2连接到TP601，电压档设置保持为“2.0V”，时间档设为“5us”。CH2为压缩数据的时钟，CH1为接收到的语音压缩数据信号。如图2-2-TP601 TP6042-2-TP601 TP60
15、4（8） CH1连接到TP602，CH2连接到TP603，电压档设置保持为“2.0V”，时间档设为“50us”。 CH1为语音压缩后数据传输的帧同步信号，每20ms 突发24个脉冲，CH2为语音压缩后发送的数据信号。可以看到压缩速率为2400bps时，帧头（12个字）和语音压缩数据（3个字），16帧同步脉冲之后无数据。如图2-2-TP602 TP603（1）。此时SW601设置为：10100000,对应的速率为： 2.4kbsONDIP123456782-2-TP602 TP603（1）（9） 将时间档设为“20us”，展宽上述波形。如图2-2-TP602 TP603（2）。2-2-TP602
16、 TP603（2）注意：仔细观察可以发现，2-2-TP602 TP603波形中，第112个帧同步脉冲之间的数据保持不变，这是帧头。第1315个帧同步脉冲之间的数据在随机变化，这是语音数据。第16个帧同步脉冲之后无数据。3 语音压缩编码性能（1） 在语音变换实验中选择“3. 语音编码性能”；（2） 将K501拨到“SIN”， 将输入的模拟信号设置为2kHZ的正弦信号，通过测试点TP501可以观测到输入给AD73311的模拟信号。调节面板上的W501，可以改变输入信号的幅度。（3） 通过改变拨码开关SW601，可以改变语音的压缩编码性能，拨动15，改变语音压缩的速率从2.09.6KHZ。拨动68，
17、可以改变语音其他性能，具体见实验指导书，或语音压缩芯片的手册；（4） 左上方的拨码开关SW601 (压缩编码性能设置)中速率设置为9600，开关位置为(18): 上上下上上上上上。（5） 按下AMBE2000的复位按钮，对AMBE2000进行复位；（6） TP602为语音压缩后数据传输的帧同步信号，每20ms 突发24个脉冲；（7） TP603为压缩后发送的语音数据，每20毫秒突发24个字（16位）；（8） TP604为接收的语音压缩数据；（9） TP601为语音压缩芯片数据传输的时钟。（10） 将K501拨到“MIC”， 将输入的模拟信号设置为麦克风输入的语音信号，插入麦克风和耳机，对着麦克
18、风说话，通过耳机来感觉改变语音压缩速率后的语音性能的变化。注意：每次改变拨码开关SW601的配置，需要对AMBE2000进行复位。测量操作与测量结果：其他的测量结果和方法与“2语音压缩编码实验”类似，下面只给出当压缩速率从2400改为9600后引起的最重要的变化的数据波形。（1） CH1连接到TP602；CH2连接到TP603；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“50us”；（4） 将CH1向上移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） CH1为语音压缩后数据传输的帧同步信号，每20ms 突发24
19、个脉冲，CH2为语音压缩后发送的数据信号。可以看到压缩速率为9600bps时，帧头（12个字）和语音压缩数据（12个字）。如图2-3-TP602 TP603。此时SW601设置为：00100000,对应的速率为： 9.6kbsONDIP123456782-3-TP602TP603注意：仔细观察可以发现，2-3-TP601TP603波形中，第112个帧同步脉冲之间的数据保持不变，这是帧头。第1324个帧同步脉冲之间的数据在随机变化，这是语音数据。实验二 线性分组码实验（1） 在菜单“二 信源信道编码”下选择“4：线性分组码”；（2） 从观测点TP201观测帧同步脉冲信号；（3） 从测试点TP20
20、2观测8位基带码元数据；（4） 从TP205观测16位码元数据；（5） 从TP204观测16位码元加错数据；测量操作与测量结果：（1） CH1连接到TP201；CH2连接到TP202；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“500us”；（4） 将CH1向上移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） CH1为帧同步脉冲信号，CH2为8位基带码元数据。注意：帧同步脉冲上升沿为帧数据起始时刻。可见8位基带码元数据为：0110 1101，如图2-2-TP201 TP202。图2-2-TP201 TP202（
21、7） CH2连接到TP205，记录波形如图2-3-TP201 TP205所示，以帧同步上升沿为起始时刻记录一帧16位码元数据，并8位为一组分为两组，去掉最低位，得到14位码元数据为：0110 011 1101 010，与步骤（6）中的比较可以看出，一个8位基带码元数据线性分组编码后为两个（7，4）分组码。将以上两个（7，4）分组码分别带入上述公式左边计算等于右边，也就是无误码。图2-3-TP201 TP205（8） CH2连接到TP204，波形如图2-3-TP201 TP204所示，CH2为一帧16位线性分组编码加错后的数据，以帧同步上升沿为起始时刻记录一帧16位码元数据，并8位为一组分为两组
22、，去掉最低位，得到14位码元数据为：0010 011 1101 000，与步骤（6）中的比较可以看出，一个8位基带码元数据线性分组编码后为两个（7，4）分组码；2-3-TP201 TP204将上述两（7，4）分组码带入上述公式左边分别得到值为110 、010，查下表可知误码位置分别、位，误码纠正后得到的14位码元数据为0110 011 1101 010与步骤（7）中记录的波形数据相同，可见（7，4）分组码具有1位纠错能力。111110101011100010001000误码位置无误码实验三 GSM卷积码实验（1） 在菜单“二 信源信道编码”下选择“5：GSM卷积码”；（2） 从观测点TP201
23、观测帧同步脉冲信号；（3） 从测试点TP202观测8位基带码元数据；（4） 从TP205观测16位码元数据；（5） 从TP204观测16位码元加错数据；测量操作与测量结果：（1） CH1连接到TP201；CH2连接到TP202；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“500us”；（4） 将CH1向上移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） CH1为帧同步脉冲信号，CH2为8位基带码元数据。注意：帧同步脉冲上升沿为帧数据起始时刻。可见8位基带码元数据为：0110 1101，如图2-3-TP201 T
24、P202。图2-3-TP201 TP202（7） 采用“实验原理”中的方法，将8位基带数据构造成（2，1，5）卷积码，生成多项式为（31，33）8生成多项式为（31，33）8得到码的生成多项式C1(x)、C2(x)(31)8 =(11 001)2 C1(x)=x4+x3+1(33)8 =(11 011)2 C2(x)=x4+x3+x+1根据码的生成多项式计算8位基带数据构成的（2，1，5）卷积码为0011 1001 0010 1000（8） CH2连接到TP205，记录波形如图2-3-TP201 TP205所示，以帧同步上升沿为起始时刻记录一帧16位码元数据0011 1001 0010 100
25、0，与步骤（7）中计算得到的8位基带数据构成的（2，1，5）卷积码相同，TP205所测波形就为8位基带数据构成的（2，1，5）卷积码。图2-3-TP201 TP205（9） CH2连接到TP204，波形如图2-3-TP201 TP204所示，CH2 16位卷积码加错后的数据为0111 1001 0010 1100 2-3-TP201 TP204经维特比译码后得到16位码元数据0011 1001 0010 1000，对比步骤（8），实现了误码纠错。实验四 GSM交织技术实验（1） 在菜单“二 信源信道编码”下选择“6：GSM交织技术”；（2） 从观测点TP201观测帧同步脉冲信号；（3） 从测试
26、点TP202观测一帧16位码元数据；（4） 从测试点TP203观测一帧16位交织后的数据（5） 从测试点TP204观测一帧16位交织后加错的数据；（6） 从测试点TP205观测一帧16位解交织后的数据；测量操作与测量结果：（1） CH1连接到TP201；CH2连接到TP202；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“500us”；（4） 将CH1向上移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） CH1为帧同步脉冲信号，CH2为16位码元数据。注意：帧同步脉冲上升沿为帧数据起始时刻。可见16位基带码元数据
27、为：0110 0110 1101 0100，如图2-4-TP201 TP202。图2-4-TP201 TP202（7） CH2连接到TP203，记录波形如图2-4-TP201 TP203所示，以帧同步上升沿为起始时刻记录一帧16位码元数据为：0111 1001 0011 1000，此数据是TP202数据的2*8交织得到的；图2-4-TP201 TP203（8） CH2连接到TP204，波形如图2-4-TP201 TP204所示，CH2为一帧16位交织加错的数据，以帧同步上升沿为起始时刻记录一帧16位码元数据，得到16位码元数据为：0110 0001 0011 1000；2-4-TP201 TP
28、204（9） CH2连接到TP205，波形如图2-4-TP201 TP205所示，CH2为一帧16位交织加错后并解解交织的数据，以帧同步上升沿为起始时刻记录一帧16位码元数据，得到16位码元数据为：0100 0110 1001 0100；2-4-TP201 TP205（10） 纠错处理：步骤14中的解交织后的数据分为两个（7,4）线性分组码 0100 011 、1001 010 ，根据实验二 线性分组码实验 中原理 对两个分组码进行纠错分析：将上述两（7，4）分组码带入上述公式左边分别得到值为101 、110，查下表可知误码位置分别、位，误码纠正后得到的14位码元数据为0110 011 110
29、1 010与步骤（12）中记录的波形数据相同，这样就通过GSM解交织技术实现了纠错处理。111110101011100010001000误码位置无误码第3章 扩频通信基础实验通过键盘和液晶选择“菜单”中的实验“三. 扩频通信基础”实验一 直接序列扩频（DS）编解码实验（1） 通过键盘和液晶选择实验“1. 直扩编解码”；（2） 从观测点TP201观测时钟信号；（3） 从测试点TP202观测发送数据的波形；（4） 从TP203观测扩频PN码的波形；（5） 从TP204观测扩频后的数据波形；（6） 从TP205观测解扩出来的数据；（7） 从TP206观测解扩后的PN码。测量操作与测量结果：（1） C
30、H1连接到TP202；CH2连接到TP205；（2） 按下示波器的“AUTO”键；（3） 分别将CH1和CH2的电压档设为“2.0V”，时间档设为“500us”；（4） 将CH1向移动，CH2向下移动。（5） 按“RUN/STOP”键停止波形采样。（6） CH1为原始数据波形，CH2为解扩数据波形。比较可以看出：CH2波形除了时间上有一定延迟外（约300us），形状和CH1波形完全一致，这说明CH2解扩数据和CH1数据完全一致。如图3-1-TP202 TP205图3-1-TP202TP205注意：TP202的原始数据在随机变化，所以TP202的波形和TP205的波形始终在变化。因此实际测的波形和图3-1
