《移動通信技術(shù)》實驗教大綱(8.6)

6、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(diào)制信號. 〔3〕QPSK相干解調(diào)實驗.用示波器觀測10號模塊的TH3, 11號模塊的TH4,適當調(diào)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(diào)輸出信號的波形；用示波器觀測10號模塊的TH1,11號模塊的TH5,對比觀測原始時鐘信號和解調(diào)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(diào)后I路信號的波形,以與原始Q路信號與解調(diào)后Q路信號的波形. 3) OQPSK調(diào)制與解調(diào)實驗. 選擇OQPSK調(diào)制模式,實驗步驟同2〕 4) M

7、SK調(diào)制與相干解調(diào)實驗. 〔1〕按實驗要求完成所有連線,形成調(diào)制解調(diào)電路. 〔2〕MSK調(diào)制.設(shè)置主控菜單,選擇MSK調(diào)制與解調(diào).示波器探頭接10號模塊TP8和TP9,觀測基帶信號經(jīng)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TH7和TH9, 調(diào)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(diào)制前后的波形和Q路成形波形的載波調(diào)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(diào)制信號. 〔3〕MSK相

8、干解調(diào)實驗.示波器探頭接10號模塊TH3和11號模塊TH4,適當調(diào)節(jié)11號模塊壓控偏置電位器W1,同時按復位開關(guān)鍵S3,對比觀測原始基帶信號和解調(diào)輸出信號的波形；示波器探頭接10號模塊TH1和11號模塊TH5,對比觀測原始時鐘信號和解調(diào)恢復時鐘信號的波形.示波器對比觀測原始I路成形信號與解調(diào)后I路成形信號的波形、原始Q路成形信號與解調(diào)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,對比觀測原始基帶信號與解調(diào)后但未經(jīng)碼元再生判決的信號. 5) GMSK調(diào)制與相干解調(diào)實驗.選擇GMSK調(diào)制模式,實驗步驟同4

9、〕 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(diào)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(jié)果； 3) 分析實驗結(jié)果,并得出實驗結(jié)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(shù) 1．本次實驗的目的和要求 掌握m序列、Gold序列、Walsh序列的特性、產(chǎn)生方法與應(yīng)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與頻域上的變化.了解解擴前后信號在時域與頻域上的變化. 2．實驗內(nèi)容 1) 觀察m序列,識別其特征,自相關(guān)特性. 2) 觀察G

10、old序列,識別其特征,自相關(guān)特性與互相關(guān)特性. 3) 觀察Walsh序列,識別其特征,自相關(guān)特性與互相關(guān)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(diào)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〔主控&信號源模塊、軟件無線電調(diào)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(chǎn)生與其特性實驗. 〔1〕按實

11、驗要求完成連線.設(shè)置主菜單,選擇m序列產(chǎn)生與特性. 〔2〕將14號模塊的撥碼開關(guān)S1、S2、S3、S4全撥為"0000”.將開關(guān)S6撥至"127位",設(shè)置PN序列長度為127位.按復位開關(guān)S7. 〔3〕觀測測試點PN1或PN3,了解m序列波形；觀測TH9〔相關(guān)函數(shù)值〕測試點,了解m序列自相關(guān)特性. 3) Gold序列產(chǎn)生與其特性實驗. 〔1〕按實驗要求完成連線.設(shè)置主菜單,選擇Gold序列產(chǎn)生與特性. 〔2〕將14號模塊的撥碼開關(guān)S1、S4全撥為"0000”.將開關(guān)S6撥至"127位",設(shè)置PN序列長度為127位.設(shè)置S2為0001,使G1輸出一種Gold序列.設(shè)置S3為0001,使

12、G2輸出Gold序列與G1相同.按復位開關(guān)S7.觀測TH9〔相關(guān)函數(shù)值〕測試點,了解GOLD序列自相關(guān)特性. 〔3〕設(shè)置S2為0001,使G1輸出一種Gold序列.設(shè)置S3為0010,使G2輸出Gold序列與G1不相同.按復位開關(guān)S7.觀測TH9〔相關(guān)函數(shù)值〕測試點,了解GOLD序列互相關(guān)特性. 4) Walsh序列產(chǎn)生與其特性實驗. 〔1〕按實驗要求完成連線.設(shè)置主菜單,選擇Gold序列產(chǎn)生與特性. 〔2〕設(shè)置主菜單,選擇Walsh序列產(chǎn)生與特性.將14號模塊的撥碼開關(guān)S2、S3全撥為"0000”,使G1和G2一致.設(shè)置S1為0001,使W1輸出一種Walsh序列.設(shè)置S4為0001

13、,使W2輸出Walsh序列與W1相同.按復位開關(guān)S7.觀測TH9〔相關(guān)函數(shù)值〕測試點,了解Walsh與Gold序列經(jīng)模2加合成后的序列自相關(guān)特性. 〔3〕設(shè)置S1為0001,使G1輸出一種Walsh序列.設(shè)置S4為0010,使W2輸出Walsh序列與W1不相同.按復位開關(guān)S7.觀測TH9〔相關(guān)函數(shù)值〕測試點,了解Walsh與Gold序列經(jīng)模2加合成后的序列互相關(guān)特性. 5) 直接序列擴頻實驗. 〔1〕按實驗要求完成連線.設(shè)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(shè)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

14、情況. 〔3〕觀測"調(diào)制輸出",對比擴頻前后調(diào)制信號變化情況. 6) 解擴實驗. 〔1〕按實驗要求完成連線.設(shè)置主菜單,選擇直接序列擴頻與解擴. 〔2〕根據(jù)實驗框圖說明,設(shè)置撥碼開關(guān),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(diào)節(jié)15號模塊的判決門限調(diào)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,指示燈應(yīng)由滅變?yōu)榱? 〔3〕根據(jù)實驗原理中的測試點說明,調(diào)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(diào)試成功并提交實驗報告. 7．實驗報告要求 1) 寫出實驗步驟

15、； 2) 寫出觀察到的實驗結(jié)果； 3) 分析實驗結(jié)果,并得出實驗結(jié)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(shù) 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(chǎn)生原理與方法,掌握塊交織對譯碼性能的影響. 2．實驗內(nèi)容 1) 通過改變輸入數(shù)字信號的碼型,觀測延時輸出,編碼輸出與譯碼輸出,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(jié)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)

16、不同位置的誤碼,觀察譯碼結(jié)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(jié)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(jié)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)錯以與連續(xù)錯中,交織與否對檢糾錯性能的影響. 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、信道編碼與交織模塊4號、信道譯碼與解交織模塊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(shè)置主控菜單,選擇線性分組碼

17、實驗→無誤碼.將2號模塊的撥碼開關(guān)S12#撥為10100000,撥碼開關(guān)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(shè)置2號模塊撥碼開關(guān)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(jié)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

18、插錯的位置. 2) 卷積碼編碼與譯碼實驗. 〔1〕卷積碼編碼規(guī)則驗證.按實驗要求完成連線.設(shè)置主控菜單,選擇卷積碼實驗.在"卷積與交織誤碼設(shè)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. 〔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(shè)置,分別選擇[隨機錯]、[突發(fā)錯].對比觀測譯碼結(jié)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.

19、3) 交織技術(shù)實驗. 〔1〕卷積碼編碼與交織規(guī)則驗證.按實驗要求完成連線.設(shè)置主控菜單,選擇交織技術(shù)實驗.在"卷積與交織誤碼"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和卷積編碼與交織輸出數(shù)據(jù)TH4,以TH1作為觸發(fā)源,觀察卷積編碼與交織輸出. 〔2〕卷積與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(shè)置,分別選擇[隨機錯]、[突發(fā)錯].對比觀測譯碼結(jié)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

20、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(diào)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(jié)果； 3) 分析實驗結(jié)果,并得出實驗結(jié)論. 4) 格式符合《實驗報告格式》書,書寫規(guī)范. 實驗四 GSM通信系統(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)的框架以與相關(guān)原理知識點. 2．實驗內(nèi)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．

21、需用的儀器 移動通信原理實驗箱〔主控&信號源模塊、信道編碼與交織模塊4號、信道譯碼與解交織模塊5號模塊、軟件無線電調(diào)制模塊10號模塊、軟件無線電解調(diào)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)的發(fā)送端和接收端. 2) 設(shè)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(diào),適當調(diào)節(jié)11號模塊壓控偏置電位器W1,同時按復位開關(guān)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

22、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(diào)節(jié)11號模塊天線接收端的增益調(diào)節(jié)旋鈕W2,再適當調(diào)節(jié)壓控偏置電位器W1,按復位S3,進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào).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．考核要求 調(diào)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(jié)果； 3) 分析實驗結(jié)果,并得出實驗結(jié)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

23、搭建CDMA擴頻通信系統(tǒng),認識和掌握CDMA通信系統(tǒng)的框架以與相關(guān)原理知識點. 2．實驗內(nèi)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) 觀察兩路信分多址與其選址. 3．需用的儀器 移動通信原理實驗箱〔主控&信號源模塊、信道編碼與交織模塊4號、信道譯碼與解交織模塊5號模塊、軟件無線電調(diào)制模塊10號模塊、軟件無線電解調(diào)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

24、,作為模擬源.將14號模塊上兩路信號設(shè)置不同的擴頻碼序列：撥碼開關(guān)S2為0001,撥碼開關(guān)S3為0010,撥碼開關(guān)S1和S4全置為0,序列長度設(shè)置開關(guān)設(shè)置為127位.此時第一路擴頻信號CDMA1則對應(yīng)開關(guān)S1為0001的擴頻碼序列,第二路擴頻信號CDMA2則對應(yīng)開關(guān)S2為0010的擴頻碼序列.〔撥碼開關(guān)S1、S2、S3、S4的功能,可參考擴頻技術(shù)相關(guān)實驗內(nèi)容說明.〕此時調(diào)制信號輸出口為：10號模塊的P1<調(diào)制輸出>,以與經(jīng)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(shè)置接收

25、端15號CDMA接收模塊中撥碼開關(guān)S1=0010,撥碼開關(guān)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(shè)置接收端15號CDMA接收模塊中撥碼開關(guān)S1=0001,撥碼開關(guān)S4=0000. 4) 設(shè)置主菜單,選擇實驗項目[CDMA擴頻通信系統(tǒng)實驗].根據(jù)所需接收的通道,在設(shè)置完擴頻碼序列后,需要按模塊14的復位開關(guān)S7和模塊15的復位開關(guān)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(diào)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

26、益調(diào)節(jié)旋鈕要適當調(diào)節(jié),使信號幅度不宜過小.緩慢調(diào)節(jié)15號模塊CDMA接收單元的判決門限調(diào)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(guān)1的測試點配合觀測,緩慢調(diào)節(jié)壓控偏置調(diào)節(jié)旋鈕W3,觀測相關(guān)峰值情況.緩慢調(diào)節(jié)11號模塊壓控偏置調(diào)節(jié)旋鈕W1,并適當按復位開關(guān)S3使解調(diào)端載波與調(diào)制載波同頻同相.各個相關(guān)旋鈕需互相配合調(diào)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(diào)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

27、當調(diào)節(jié)11號模塊天線接收端的增益調(diào)節(jié)旋鈕W2,再適當調(diào)節(jié)壓控偏置電位器W1,按復位S3,進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào).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(diào)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(jié)果； 7) 分析實驗結(jié)果,并得出實驗結(jié)論. 格式符合《實驗報告格式》書,書寫規(guī)范. 六、實驗教材與主要參考資料 武漢凌特電子技術(shù)##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、教改說明與其他 擬申報校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)、重點課程建設(shè). 主撰人： 張紅燕 審核人： 分管教學院長： 2018年 6 月 10 日 9 / 9