《移動通信技術》實驗教學大綱.

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1、《移動通信技術》實驗教學大綱 1．實驗課程號： B453L07500 2．課程屬性：（限選） 3．實驗屬性：非獨立設課 4．學時學分： 總學時36，實驗學時10 5．實驗應開學期：秋季 6．先修課程：數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡，信號與系統(tǒng)，通信原理等。 一、課程的性質與任務 本實課程是移動通信技術的配套實驗課，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，以適應信息社會對移動通信高級工程技術人才的需求。 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容產生一個具體的感性認識，通過具體的

2、實驗操作使學生達到“知其然，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 移動通信技術實驗項目一覽表 序 實驗項目 實驗 實驗 適用 學 號 名稱 類型 要求 專業(yè) 時 1 數(shù)字調制與解調技術 驗證性

3、 必做 信息工程/電子信息工程 2 2 擴頻技術 驗證性 必做 信息工程/電子信息工程 2 3 抗衰落技術 驗證性 必做 信息工程/電子信息工程 2 4 GSM通信系統(tǒng)實驗 綜合性 必做 信息工程/電子信息工程 2 5 CDMA通信系統(tǒng)實驗 綜合性 必做 信息工程/電子信息工程 2

4、 五、實驗項目的具體內容： 實驗一 數(shù)字調制與解調技術 1．本次實驗的目的和要求 通過本實驗了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK調制原理及特性、解調原理及載波在相干及非相干時的解調特性。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、星座圖的產生原理及方法。 2．實驗內容 1) 觀察I、Q兩路基帶信號的特征及與輸入NRZ碼的關系。 2) 觀察IQ調制解調過程中各信號變化。 3) 觀察解調載波相干時和非相干時各信號的區(qū)別。 4) 觀察各調制信號的區(qū)別。 5) 觀察QPSK、OQPSK、MSK、GMS

5、K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、軟件無線電調制模塊10號模塊、軟件無線電解調模塊11號模塊），示波器。 4．實驗步驟 1) 準備：閱讀實驗教程，了解QPSK, OQPSK,MSK,GMSK的調制解調原理； 2) QPSK調制及解調實驗 （1）按實驗要求完成所有連線，形成調制解調電路。 （2）QPSK調制。設置主控菜單，選擇QPSK調制及解調；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(I

6、-Out)和TH9(Q-Out)， 調節(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制前后的波形；示波器探頭接10號模塊TH9(Q-Out)和TP4(Q)，對比觀測Q路成形波形的載波調制前后的波形；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調制信號。 （3）QPSK相干解調實驗。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輸出信號的波形；用示波器觀測10號模塊的TH1(B

7、SIN)，11號模塊的TH5(BS-out)，對比觀測原始時鐘信號和解調恢復時鐘信號的波形；用示波器對比觀測原始I路信號與解調后I路信號的波形，以及原始Q路信號與解調后Q路信號的波形。 3) OQPSK調制及解調實驗。 選擇OQPSK調制模式，實驗步驟同2） 4) MSK調制及相干解調實驗。 （1）按實驗要求完成所有連線，形成調制解調電路。 （2）MSK調制。設置主控菜單，選擇MSK調制及解調。示波器探頭接10號模塊TP8(NRZ-I)和TP9(NRZ-Q)，觀測基帶信號經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T

8、H7(I-Out)和TH9(Q-Out)， 調節(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制前后的波形和Q路成形波形的載波調制前后的波形；示波器探頭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調制信號。 （3）MSK相干解調實驗。示波器探頭接10號模塊TH3(DIN1)和11號模塊TH4(Dout)，適當調節(jié)11號模塊壓控偏置電位器W1，同時按復位開關鍵S3，對比觀測原始基帶信號和解調輸出信號的波形；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恢復時鐘信號的波形。示波器對比觀測原始I

9、路成形信號與解調后I路成形信號的波形、原始Q路成形信號與解調后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(DA輸出1)，對比觀測原始基帶信號與解調后但未經碼元再生判決的信號。 5) GMSK調制及相干解調實驗。選擇GMSK調制模式，實驗步驟同4） 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。 6．考核要求 調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果； 3) 分析實驗結果，并得出實驗結論。 4) 格式符合《實驗報告格式》書，書寫規(guī)范。 實驗二 擴頻技術 1．本次

10、實驗的目的和要求 掌握m序列、Gold序列、Walsh序列的特性、產生方法及應用；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的變化。 2．實驗內容 1) 觀察m序列，識別其特征，自相關特性。 2) 觀察Gold序列，識別其特征，自相關特性及互相關特性。 3) 觀察Walsh序列，識別其特征，自相關特性及互相關特性。 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

11、控&信號源模塊、軟件無線電調制模塊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，了解擴頻解擴原理。 2) m序列產生及其特性實驗。 （1）按實驗要求完成連線。設置主菜單，選擇m序列產生及特性。 （2）將14號模塊的撥碼開關S1、S2、S3、S4全撥為“0000”。將開關S6撥至“127位”，設置PN序列長度為127位。按復位開關S7。 （3）觀測測試點PN1或PN3，了解m序列波形；觀測TH9（相關函數(shù)值）測試點，了解m序列自相關特性。 3) Gold序列產生

12、及其特性實驗。 （1）按實驗要求完成連線。設置主菜單，選擇Gold序列產生及特性。 （2）將14號模塊的撥碼開關S1、S4全撥為“0000”。將開關S6撥至“127位”，設置PN序列長度為127位。設置S2為0001，使G1輸出一種Gold序列。設置S3為0001，使G2輸出Gold序列與G1相同。按復位開關S7。觀測TH9（相關函數(shù)值）測試點，了解GOLD序列自相關特性。 （3）設置S2為0001，使G1輸出一種Gold序列。設置S3為0010，使G2輸出Gold序列與G1不相同。按復位開關S7。觀測TH9（相關函數(shù)值）測試點，了解GOLD序列互相關特性。 4) Walsh序列產生及

13、其特性實驗。 （1）按實驗要求完成連線。設置主菜單，選擇Gold序列產生及特性。 （2）設置主菜單，選擇Walsh序列產生及特性。將14號模塊的撥碼開關S2、S3全撥為“0000”，使G1和G2一致。設置S1為0001，使W1輸出一種Walsh序列。設置S4為0001，使W2輸出Walsh序列與W1相同。按復位開關S7。觀測TH9（相關函數(shù)值）測試點，了解Walsh與Gold序列經模2加合成后的序列自相關特性。 （3）設置S1為0001，使G1輸出一種Walsh序列。設置S4為0010，使W2輸出Walsh序列與W1不相同。按復位開關S7。觀測TH9（相關函數(shù)值）測試點，了解Walsh與

14、Gold序列經模2加合成后的序列互相關特性。 5) 直接序列擴頻實驗。 （1）按實驗要求完成連線。設置主菜單，選擇直接序列擴頻。再根據(jù)實驗框圖說明，分別設置不同的擴頻碼，并按復位鍵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“調制輸出”，對比擴頻前后調制信號變化情況。 6) 解擴實驗。 （1）按實驗要求完成連線。設置主菜單，選擇直接序列擴頻及解擴。 （2）根據(jù)實驗框圖說明，設置撥碼開關，使擴頻端的擴頻碼與解擴端的擴頻碼一致，并按復位鍵確認；調節(jié)15號模塊的判決門限調節(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

15、，指示燈應由滅變?yōu)榱痢? （3）根據(jù)實驗原理中的測試點說明，調節(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，教師進行輔導。 6．考核要求 調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果； 3) 分析實驗結果，并得出實驗結論。 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 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、產生原理及方法，掌握塊交織對譯碼性能的影響。 2．

16、實驗內容 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) 通過插入不同個數(shù)不同位置的誤碼，觀察譯碼結果與輸入信號驗證卷積碼的檢糾錯能力。 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果驗證交織規(guī)則。 6) 通過插入不同種類不同個數(shù)的誤碼，觀察譯碼結果與輸入信號驗證卷積交織的檢糾錯能力，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

17、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S12#撥為10100000，撥碼開關S22#、S32#、S42#均撥為00000000；用示波器觀測4號模塊TH4處編碼輸出波形。設置2號模塊撥碼開關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

18、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) 卷積碼編碼及譯碼實驗。 （1）卷積碼編碼規(guī)則驗證。按實驗要求完成連線。設置主控菜單，選擇卷積碼實驗。在“卷積及交織誤碼設置”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。

19、（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，進行誤碼設置，分別選擇【隨機錯】、【突發(fā)錯】。對比觀測譯碼結果與輸入信號，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) 交織技術實驗。 （1）卷積碼編碼及交織規(guī)則驗證。按實驗要求完成連線。設置主控菜單，選擇交織技術實驗。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

20、）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，進行誤碼設置，分別選擇【隨機錯】、【突發(fā)錯】。對比觀測譯碼結果與輸入信號，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。 6．考核要求 調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果； 3) 分析實驗結果，并得出實驗結論。 4) 格式符合《實驗報告格式》書，書寫規(guī)范。 實驗四 GSM通

21、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)的框架以及相關原理知識點。 2．實驗內容 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、信道譯碼及解交織模塊5號模塊、軟件無線電調制模塊10號模塊、軟件無線電解調模塊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) 按實驗指導書要求搭建GSM有線通信系統(tǒng)

22、的發(fā)送端和接收端。 2) 設置系統(tǒng)菜單，選擇實驗項目【GSM通信系統(tǒng)實驗】。先按12號模塊的復位鍵S1，再進行系統(tǒng)聯(lián)調，適當調節(jié)11號模塊壓控偏置電位器W1，同時按復位開關鍵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，按實驗指導書搭建GSM無線通信系統(tǒng)。適當調節(jié)11號模塊天線接收端的增益調節(jié)旋鈕W2，再適當調節(jié)壓控偏置電位器W1，按復位S3，進行系統(tǒng)聯(lián)調。感受GSM系統(tǒng)的通話效果。 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。 6．考

23、核要求 調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果； 3) 分析實驗結果，并得出實驗結論。 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)的框架以及相關原理知識點。 2．實驗內容 1) 搭建CDMA通信系統(tǒng)。 2) 觀察CDMA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

24、件無線電調制模塊10號模塊、軟件無線電解調模塊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置不同的擴頻碼序列：撥碼開關S2為0001，撥碼開關S3為0010，撥碼開關S1和S4全置為0，序列長度設置開關設置為127位。此時第一路擴頻信號CDMA1則對應開關S1為0001的擴頻碼序列，第二路擴頻信號CDMA2則對應開關S2為0010的擴頻碼序列。（撥碼開關S1、S2、S3、S

25、4的功能，可參考擴頻技術相關實驗內容說明。）此時調制信號輸出口為：10號模塊的P1(調制輸出)，以及經過功放后的P2（發(fā)射天線）。 3) 按實驗指導書要求完成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，設置接收端15號CDMA接收模塊中撥碼開關S1=0010，撥碼開關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，設置接收端15號CDMA接收模塊中撥碼開關S1=0001，撥碼開關S4=0000。 4) 設置主菜單，選擇實驗項目【CDMA擴頻通

26、信系統(tǒng)實驗】。根據(jù)所需接收的通道，在設置完擴頻碼序列后，需要按模塊14的復位開關S7和模塊15的復位開關S2，讓系統(tǒng)配置撥碼值。按12號模塊的復位鍵S1。 5) 進行系統(tǒng)聯(lián)調接收PN序列。用示波器對比觀測輸入信號和輸出信號的波形（為觀測方便，可先接收PN序列），各模塊中的增益調節(jié)旋鈕要適當調節(jié)，使信號幅度不宜過小。緩慢調節(jié)15號模塊CDMA接收單元的判決門限調節(jié)旋鈕W2，捕獲指示燈由滅變亮即可，同時也可以用示波器觀測TP4相關1的測試點配合觀測，緩慢調節(jié)壓控偏置調節(jié)旋鈕W3，觀測相關峰值情況。緩慢調節(jié)11號模塊壓控偏置調節(jié)旋鈕W1，并適當按復位開關S3使解調端載波與調制載波同頻同相。各個相關

27、旋鈕需互相配合調節(jié)，直至最后輸出波形與原始波形一致。若PN序列能成功接收，改變接收端的解擴碼序列，使其與語音信號通道上的擴頻碼一致，再適當調節(jié)各個旋鈕，感受語音效果。 6) 搭建CDMA無線通信系統(tǒng)，將10號模塊的P2(發(fā)射天線)和15號模塊的J2(接收天線)接拉桿天線，適當調節(jié)11號模塊天線接收端的增益調節(jié)旋鈕W2，再適當調節(jié)壓控偏置電位器W1，按復位S3，進行系統(tǒng)聯(lián)調。重復以上步驟。 7) 用示波器觀察各信號點波形，并記錄。 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。 6．考核要求 調試成功并提交實驗報告。 7．實驗報告要求 5) 寫出實驗步驟； 6) 寫出觀察到的實驗結果； 7) 分析實驗結果，并得出實驗結論。 格式符合《實驗報告格式》書，書寫規(guī)范。 六、實驗教材及主要參考資料 武漢凌特電子技術提供的移動原理實驗箱配套《移動通信系統(tǒng)實驗指導書》。 七、教改說明及其他 擬申報校網(wǎng)絡課程建設、重點課程建設。 主撰人： 張紅燕 審核人： 分管教學院長： 2018年 6 月 10 日