移動通信實驗報告

1、移動通信實驗實驗一 m序列產(chǎn)生及特性分析實驗一、實驗目的1了解m序列的性質(zhì)和特點；2熟悉m序列的產(chǎn)生方法；3了解m序列的DSP或CPLD實現(xiàn)方法。二、實驗內(nèi)容1熟悉m序列的產(chǎn)生方法；2測試m序列的波形；三、實驗原理m序列是最長線性反饋移存器序列的簡稱,是偽隨機序列的一種。它是由帶線性反饋的移存器產(chǎn)生的周期最長的一種序列。m序列在一定的周期內(nèi)具有自相關(guān)特性。它的自相關(guān)特性和白噪聲的自相關(guān)特性相似。雖然它是預先可知的，但性質(zhì)上和隨機序列具有相同的性質(zhì)。比如：序列中“0”碼與“1”碼等抵及具有單峰自相關(guān)函數(shù)特性等。五、實驗步驟1觀測現(xiàn)有的m序列。打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成。先按下“菜單

2、”鍵，再按下數(shù)字鍵“1”，選擇“一、 偽隨機序列”，出現(xiàn)的界面如下所示：再按下數(shù)字鍵“1”選擇“1 m序列產(chǎn)生”，則產(chǎn)生一個周期為15的m序列。2在測試點TP201測試輸出的時鐘，在測試點TP202測試輸出的m序列。1）在TP201觀測時鐘輸出，在TP202觀測產(chǎn)生的m序列波形。圖1-1 數(shù)據(jù)波形圖28實驗二 WALSH序列產(chǎn)生及特性分析實驗一實驗目的1了解Walsh序列的性質(zhì)和特點；2熟悉Walsh序列的產(chǎn)生方法；3了解Walsh序列的DSP實現(xiàn)方法。二實驗內(nèi)容1熟悉Walsh序列的產(chǎn)生方法；2測試Walsh序列的波形；三實驗原理Walsh序列的基本概念Walsh序列是正交的擴頻序列，是根據(jù)

3、Walsh函數(shù)集而產(chǎn)生。Walsh函數(shù)的取值為1或者-1。圖1-3-1展示了一個典型的8階Walsh函數(shù)的波形W1。n階Walsh函數(shù)表明在Walsh函數(shù)的周期T內(nèi)，由n段Walsh函數(shù)組成。n階的Walsh函數(shù)集有n個不同的Walsh函數(shù)，根據(jù)過零的次數(shù)，記為W0、W1、W2等等。圖2-1 Walsh函數(shù) Walsh函數(shù)集的特點是正交和歸一化，正交是同階不同的Walsh函數(shù)相乘，在指定的區(qū)間積分，其結(jié)果為0；歸一化是兩個相同的Walsh函數(shù)相乘，在指定的區(qū)間上積分，其平均值為1。五、實驗步驟1觀測現(xiàn)有的Walsh序列波形打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成。先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵

4、“1”，選擇“一、 偽隨機序列”，出現(xiàn)的界面如下所示：再按下數(shù)字鍵“3”選擇“3 WALSH序列產(chǎn)生”，產(chǎn)生四個階數(shù)為16的Walsh序列。2在測試點TP201測試輸出的時鐘，分別在測試點TP202、TP203、TP204、TP205測試16位的WALSH序列。1）在TP201觀測時鐘輸出；2）在TP202、TP203、TP204、TP205觀測產(chǎn)生的Walsh序列波形。圖2-2 TP202波形圖2-3 TP203波形圖2-4 TP204波形圖2-5 TP205波形實驗三 線性分組碼實驗一、實驗目的1了解線性分組碼的原理及表示方法；2掌握線性分組碼的編解碼方法；3驗證線性分組碼的糾錯能力。二、

5、實驗內(nèi)容1記錄實驗中各個測量點數(shù)據(jù)；2根據(jù)線性分組碼的方法對得到的數(shù)據(jù)進行驗證；3檢測誤碼位數(shù)及誤碼位置并得到原數(shù)據(jù)。三、實驗原理（1）線性分組碼根據(jù)編碼的方式不同可得到不同形式的分組碼，實驗中采用了線性分組碼的編碼方式，對其它編碼方式感興趣的可自行查閱資料。線性分組碼是分組碼的一個子集。在線性分組碼中，監(jiān)督碼元與信息碼元之間滿足線性約束關(guān)系，亦即這種約束關(guān)系可由一組線性方程來描述。對于線性系統(tǒng)碼，其監(jiān)督矩陣具有如下形式：式中，P是一個r*k階矩陣，Ir是r階的單位矩陣。這樣的監(jiān)督矩陣也稱作典型矩陣。三、實驗步驟與任務1. 打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成；2. 先按下“菜單”鍵，再按

6、下數(shù)字鍵“2”，選擇“二 信源信道編碼”；3. 再按數(shù)字鍵“4”，選擇“線性分組碼”；4. 打開雙通道示波器，用通道一測量TP201測試點波形，此波形為幀同步脈沖信號，調(diào)至穩(wěn)定狀態(tài)；5用通道二測量TP202波形數(shù)據(jù)。圖3-1 TP201和TP202的波形6. 再用通道二測量TP205波形數(shù)據(jù)。圖3-2 TP201和TP205的波形7. 再用通道二測量TP204波形數(shù)據(jù)。圖3-3 TP201和TP204的波形實驗四 GSM交織技術(shù)實驗一、實驗目的1. 了解交織技術(shù)的原理；2掌握交織的基本方法；3驗證采用交織技術(shù)后抗突發(fā)誤碼的能力；二、實驗內(nèi)容1. 記錄實驗中各個測量點數(shù)據(jù)；2根據(jù)交織技術(shù)的方法對

7、得到的數(shù)據(jù)進行驗證；3檢測誤碼位數(shù)及誤碼位置并得到原數(shù)據(jù)；三、實驗原理交織可分為卷積交織和分組交織兩類。分組交織是將待處理的m*n個信息數(shù)據(jù)，以行的方式依次存儲到一個m行n列的交織矩陣中，然后以列的方式讀取數(shù)據(jù)，得到n幀碼字、每幀有m個信息比特的輸出序列。這樣的輸出序列已將原來連續(xù)的信息比特分散開了，原來的連續(xù)的比特在輸出序列中均被（m-1）個比特所間隔。通常將交織矩陣的行數(shù)m成為交織深度。m越大，則交織后信息比特被分散的程度越高。采用交織技術(shù)，并不需要像信道編碼那樣要附加額外的監(jiān)督碼元，卻可以降低系統(tǒng)對抗干擾能力的設(shè)計要求，因此在一些傳輸信道復雜的通信系統(tǒng)中有著廣泛的應用。三、實驗步驟與內(nèi)容

8、1. 打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成；2. 先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“2”，選擇“二 信源信道編碼”；3. 再按數(shù)字鍵“5”，選擇“GSM交織技術(shù)”；4. 打開雙通道示波器，用通道一測量TP201測試點波形，此波形為幀同步脈沖信號，調(diào)至穩(wěn)定狀態(tài)；5用通道二測量TP202波形數(shù)據(jù)。圖4-1 TP201和TP202的波形6. 再用通道二測量TP203波形數(shù)據(jù)。圖4-2 TP201和TP203的波形7. 再用通道二測量TP204波形數(shù)據(jù)。圖4-3 TP201和TP204的波形8. 用通道二測量TP205波形數(shù)據(jù)。圖4-4 TP201和TP205的波形實驗五 直接序列擴頻（DS）編解碼

9、實驗一、實驗目的1. 了解直擴擴頻和解擴的原理和系統(tǒng)組成；2. 熟悉通過DSP完成直擴擴頻解擴和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。二、實驗內(nèi)容1熟悉直擴擴頻和解擴的過程；2測試直擴擴頻和解擴的工作波形，認真理解其工作原理；三、實驗原理直接序列擴頻是將要發(fā)送的信息用偽隨機序列(PN)擴展到一個很寬的頻帶上去，在接收端用與發(fā)送端相同的偽隨機序列對接收到的擴頻信號進行處理，恢復出原來的信息。干擾信號由于和偽隨機序列不相關(guān)，在接收端被擴展，使落入信號頻帶內(nèi)的干擾信號功率大大降低，從而提高了系統(tǒng)的輸出信噪比，達到抗干擾的目的。四、 實驗步驟1打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成；2先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“3”

10、，選擇“三、 擴頻通信基礎(chǔ)”,再按下數(shù)字鍵“1”選擇“1. 直擴編解碼”；3通過測試點TP201觀測和偽隨機序列頻率相同的時鐘信號；4通過測試點TP202觀測原始數(shù)據(jù)的波形；圖5-1 TP201和TP202的波形5通過測試點TP203觀測發(fā)送方的偽隨機碼的波形；圖5-2 TP201和TP203的波形6通過測試點TP204觀測擴頻后的數(shù)據(jù)波形；圖5-3 TP201和TP204的波形7通過測試點TP205觀測解擴后的數(shù)據(jù)波形；圖5-4 TP201和TP205的波形8通過測試點TP206觀測解擴方的偽隨機碼波形。圖5-5 TP201和TP206的波形9.比較TP202和TP205的數(shù)據(jù)波形。圖5-6

11、 TP202和TP205的波形10. 比較TP203和TP206的數(shù)據(jù)波形。圖5-7 TP203和TP206的波形11. 比較TP203和TP204的數(shù)據(jù)波形。圖5-8 TP203和TP204的波形實驗六 跳頻（FH）通信實驗一、實驗目的1. 了解跳頻和解跳的基本原理；2了解DSP（數(shù)字信號處理器）在移動通信中的應用；二、實驗內(nèi)容1熟悉跳頻和解跳的過程，并通過信道進行傳輸；2測試跳頻和解跳的工作波形，認真理解其工作原理。三、實驗原理跳頻(FH)系統(tǒng)的基本原理跳頻系統(tǒng)的載頻受一偽隨機碼的控制，不斷地、隨機地跳變，可以看成載頻按照一定規(guī)律變化的多頻頻移鍵控（MFSK）。與直擴相比，跳頻系統(tǒng)中的偽隨

12、機序列并不直接傳輸，而是用來選擇信道。跳頻電臺已經(jīng)成為未來戰(zhàn)術(shù)通信設(shè)備的趨勢。f2時間äTcTf1跳頻系統(tǒng)具有以下的特點：（1）有較強的抗干擾能力，采用了躲避干擾的方法抗干擾。（2）用于組網(wǎng)，實現(xiàn)碼分多址，頻譜利用率高。（3） 快跳頻系統(tǒng)用的偽隨機碼速率比直擴系統(tǒng)低的多，同步要求比直擴低，因而時間短、入網(wǎng)快。四、實驗步驟1打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成；2先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“3”，選擇“三、 擴頻通信基礎(chǔ)”,再按下數(shù)字鍵選擇“2. 跳頻”；3通過測試點TP202和TP204觀測數(shù)據(jù)的波形；圖6-1 TP202和TP204的波形4通過測試點TP202和TP308測

13、試跳頻并完成D/A轉(zhuǎn)換后的波形；圖6-2 TP202和TP308的波形5通過測試點TP204和TP308觀測解跳后的數(shù)據(jù)波形。圖6-3 TP204和TP308的波形實驗七 BPSK調(diào)制解調(diào)實驗 一、實驗目的1了解BSPK調(diào)制和解調(diào)的基本原理；2熟悉軟件完成BPSK調(diào)制和解調(diào)的過程。二、 實驗內(nèi)容1熟悉BPSK調(diào)制和解調(diào)過程；2通過示波器測試BPSK調(diào)制解調(diào)各點的波形；三、 實驗原理利用調(diào)制信號對正弦波的載波相位進行控制的方式成為移相鍵控（PSK）。PSK包括BPSK、BDPSK、QPSK、QDPSK、O-QPSK。本實驗我們主要完成BPSK方式。BPSK的已調(diào)信號可以表示為：即發(fā)送二進制符號0

14、時，取相位。顯然載波的不同相位直接表示了相應的數(shù)字信息。BPSK的信號產(chǎn)生可以采用相乘器來實現(xiàn)。 本實驗中，DSP用軟件方式完成BPSK的調(diào)制和解調(diào)。由DSP產(chǎn)生一個正弦波，和要發(fā)送的數(shù)據(jù)相乘，實現(xiàn)BPSK調(diào)制，通過DSP的MCBSP2串口發(fā)送，再通過D/A轉(zhuǎn)換和上變頻進行傳輸。接收方通過下變頻和A/D變化，將數(shù)據(jù)交給DSP的MCBSP2口，DSP做相干解調(diào)，恢復出原始數(shù)據(jù)信息。四、 實驗步驟1. 打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成。先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”，選擇“五、 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”， 再按下數(shù)字鍵“1”選擇“1. BPSK調(diào)制”；2. 在測試點TP202測試發(fā)送方基帶數(shù)據(jù)

15、,在測試點TP308測試BPSK調(diào)制后的波形；圖7-1 TP202和TP308的波形3. 在測試點TP202測試發(fā)送方基帶數(shù)據(jù),在測試點TP204測試解調(diào)后的數(shù)據(jù)波形；圖7-2 TP202和TP204的波形4.比較TP204和TP308的數(shù)據(jù)波形。圖7-3 TP204和TP308的波形實驗八 QPSK調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗目的1. 了解QPSK調(diào)制和解調(diào)的基本原理；2熟悉軟件完成QPSK的過程。二、實驗內(nèi)容1熟悉QPSK調(diào)制和解調(diào)過程；2通過示波器測試QPSK各點的波形；三、實驗原理BPSK是用兩種相位(0, )來表示兩種信息，而四相移相鍵控（QPSK）是利用載波的四個不同相位來表征數(shù)字信息，每

16、一個載波相位代表兩個比特的信息。因此對于輸入的二進制數(shù)字序列應該先進行分組。將每兩個比特編為一組，采用相應的相位來表示。當初始相位取0時，四種不同的相位為：0,/2,3/2 分別表示數(shù)字信息：11、01、00、10；當初始相位為時，四種不同的相位為：、分別表示11、01、00、10。四、實驗步驟1. 打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化完成。先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”，選擇“五、 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”， 再按下數(shù)字鍵“2”選擇“2. QPSK調(diào)制”；2. 在測試點TP201測試基帶數(shù)據(jù)時鐘信號,在測試點TP202測試發(fā)送的基帶數(shù)據(jù)；圖8-1 TP201和TP202的波形3在測試點TP308

17、測試I路和Q路調(diào)制復合后的波形；圖8-2 TP201和TP308的波形4在測試點TP203測試接收的解調(diào)后數(shù)據(jù)波形。圖8-3 TP201和TP203的波形實驗九 OQPSK調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗目的1. 了解OQPSK調(diào)制和解調(diào)的基本原理；2熟悉軟件完成OQPSK的過程。二、實驗內(nèi)容1熟悉OQSPK調(diào)制和解調(diào)過程；2通過示波器測試OQPSK各點的波形；三、實驗原理偏移四相相移鍵控（OQPSK）是另外一種四相相移鍵控。將QPSK調(diào)制框圖中的正交支路信號偏移TS/2，其他不變，即可得到OQPSK信號。將正交支路信號偏移TS/2的結(jié)果是消除了已調(diào)信號中突然相移的現(xiàn)象。每個TS/2信號只可能發(fā)生

18、7;/2的變化。四、實驗步驟1. 打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化。初始化結(jié)束后顯示“初始化完成，請使用”，此時可以進行下面操作；2. 先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”選擇“五、 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”，再按數(shù)字鍵“3”選擇“3. OQPSK調(diào)制”；3. 在測試點TP201和TP308測試數(shù)據(jù)波形。圖9-1 TP201和TP308的波形4. 在測試點TP202和TP308測試數(shù)據(jù)波形；圖9-2 TP202和TP308的波形5. 在測試點TP201和TP203測試接收的I路解調(diào)數(shù)據(jù)波形；圖9-3 TP201和TP203的波形6. 在測試點TP202和TP204測試接收的Q路解調(diào)數(shù)據(jù)波形；圖9-4

19、 TP202和TP204的波形實驗十 MSK調(diào)制解調(diào)實驗一、實驗目的1. 了解MSK調(diào)制和解調(diào)的基本原理；2熟悉軟件完成MSK的過程。二、實驗內(nèi)容1熟悉MSK調(diào)制和解調(diào)過程；2通過示波器測試MSK各點的波形；三、實驗原理MSK（最小頻移鍵控）是移頻鍵控FSK的一種改進形式。在FSK方式中，每一碼元的頻率不變或者跳變一個固定值，而兩個相鄰的頻率跳變碼元信號，其相位通常是不連續(xù)的。所謂MSK方式，就是FSK信號的相位始終保持連續(xù)變化的一種特殊方式?？梢钥闯墒钦{(diào)制指數(shù)為0.5的一種連續(xù)相位的FSK信號。其主要特點是包絡恒定，帶外輻射小，實現(xiàn)較簡單。其數(shù)學表達式為：式中，Tb為碼元的寬度，an為1，1

20、。是第n個碼元的初始相位，并且當輸入1時，發(fā)送的角頻率為：。當輸入-1時，發(fā)送的角頻率為：。在一個碼元內(nèi)相位增加/2或者減小/2，所以相位的變換是連續(xù)的。四、 實驗步驟1. 打開移動實驗箱電源，等待實驗箱初始化。初始化結(jié)束后顯示“初始化完成，請使用”，此時可以進行下面操作；2. 先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“5”選擇“五、 數(shù)字調(diào)制解調(diào)”，再按數(shù)字鍵“4”選擇“4. MSK調(diào)制”；3. 在測試點TP308測試I路和Q路調(diào)制復合后的波形；圖10-1 TP308的波形4. 在測試點TP201測試發(fā)送的I路數(shù)據(jù)，在TP203測試接收的I路解調(diào)數(shù)據(jù)波形；圖10-2 TP201和TP203的波形5. 在測試點TP202測試發(fā)送的Q路數(shù)據(jù)，在TP204測試接收的Q路解調(diào)數(shù)據(jù)波形；圖10-3 TP202和TP204的波形6. 在測試點TP206測試輸入的基帶數(shù)據(jù)波形。圖10-4 TP206的波形實驗十一 GMSK調(diào)制解調(diào)實驗一、