《移动通信技术》实验教学大纲186教学教材Word文件下载.docx

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号名称类型要求专业时

1数字调制与解调技术验证性必做信息工程/电子信息工程2

2扩频技术验证性必做信息工程/电子信息工程2

3抗衰落技术验证性必做信息工程/电子信息工程2

4GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程2

5CDMA通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程2

五、实验项目的具体内容：

实验一数字调制与解调技术

1．本次实验的目的和要求

通过本实验了解QPSK,OQPSK,MSK,GMSK调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。

将它们的原理及特性进行对比，掌握它们的差别。

掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法。

2．实验内容

1）观察I、Q两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。

2）观察IQ调制解调过程中各信号变化。

3）观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。

4）观察各调制信号的区别。

5）观察QPSK、OQPSK、MSK、GMSK基带信号的星座图，并比较各星座图的不同及他们的意义。

3．需用的仪器

移动通信原理实验箱（主控&

信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块），示波器。

4．实验步骤

1）准备：

阅读实验教程，了解QPSK,OQPSK,MSK,GMSK的调制解调原理；

2）QPSK调制及解调实验

（1）按实验要求完成所有连线，形成调制解调电路。

（2）QPSK调制。

设置主控菜单，选择QPSK调制及解调；

用示波器观测10号模块的TP8（NRZ-I）和TP9（NRZ-Q）测试点，观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形，与输入信号对比；

示波器探头接10号模块TH7（I-Out）和TH9（Q-Out），调节示波器为XY模式，观察QPSK星座图；

示波器探头接10号模块TH7（I-Out）和TP3（I），对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形；

示波器探头接10号模块TH9（Q-Out）和TP4（Q），对比观测Q路成形波形的载波调制前后的波形；

示波器探头接10模块的TP1，观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即QPSK调制信号。

（3）QPSK相干解调实验。

用示波器观测10号模块的TH3（DIN1），11号模块的TH4（Dout），适当调节11号模块压控偏置电位器W1来改变载波相位，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形；

用示波器观测10号模块的TH1（BSIN），11号模块的TH5（BS-out），对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形；

用示波器对比观测原始I路信号与解调后I路信号的波形，以及原始Q路信号与解调后Q路信号的波形。

3）OQPSK调制及解调实验。

选择OQPSK调制模式，实验步骤同2）

4）MSK调制及相干解调实验。

（2）MSK调制。

设置主控菜单，选择MSK调制及解调。

示波器探头接10号模块TP8（NRZ-I）和TP9（NRZ-Q），观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形；

示波器对比观测I路信号成形前后的波形和Q路信号成形前后的波形；

示波器探头接10号模块TH7（I-Out）和TH9（Q-Out），调节示波器为XY模式，观察MSK星座图；

示波器对比观测I路成形波形的载波调制前后的波形和Q路成形波形的载波调制前后的波形；

示波器探头CH1接10模块的TP1，观测I路和Q路加载频后的叠加信号，即MSK调制信号。

（3）MSK相干解调实验。

示波器探头接10号模块TH3（DIN1）和11号模块TH4（Dout），适当调节11号模块压控偏置电位器W1，同时按复位开关键S3，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形；

示波器探头接10号模块TH1（BSIN）和11号模块TH5（BS-out），对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形。

示波器对比观测原始I路成形信号与解调后I路成形信号的波形、原始Q路成形信号与解调后Q路成形信号的波形；

示波器探头CH1接10号模块和11号模块TH10（DA输出1），对比观测原始基带信号与解调后但未经码元再生判决的信号。

5）GMSK调制及相干解调实验。

选择GMSK调制模式，实验步骤同4）

5．教学方式

教师先讲解，并提供部分实验步骤；

学生自己动手实验，教师进行辅导。

6．考核要求

调试成功并提交实验报告。

7．实验报告要求

1）写出实验步骤；

2）写出观察到的实验结果；

3）分析实验结果，并得出实验结论。

4）格式符合《实验报告格式》书，书写规范。

实验二扩频技术

掌握m序列、Gold序列、Walsh序列的特性、产生方法及应用；

了解直接序列扩频、解扩原理和方法。

了解扩频前后信号在时域及频域上的变化。

了解解扩前后信号在时域及频域上的变化。

1）观察m序列，识别其特征，自相关特性。

2）观察Gold序列，识别其特征，自相关特性及互相关特性。

3）观察Walsh序列，识别其特征，自相关特性及互相关特性。

4）观察扩频前后信息码的时域变化，频域变化。

5）观察已调信号在扩频前后的频域变化，解扩前后的频域变化。

6）观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的同步情况。

移动通信原理实验箱（主控&

信号源模块、软件无线电调制模块10号模块、CDMA发送模块14号模块、CDMA接收模块15号模块），示波器。

阅读实验教程，了解m序列、Gold序列和Walsh序列的特征，了解扩频解扩原理。

2）m序列产生及其特性实验。

（1）按实验要求完成连线。

设置主菜单，选择m序列产生及特性。

（2）将14号模块的拨码开关S1、S2、S3、S4全拨为“0000”。

将开关S6拨至“127位”，设置PN序列长度为127位。

按复位开关S7。

（3）观测测试点PN1或PN3，了解m序列波形；

观测TH9（相关函数值）测试点，了解m序列自相关特性。

3）Gold序列产生及其特性实验。

设置主菜单，选择Gold序列产生及特性。

（2）将14号模块的拨码开关S1、S4全拨为“0000”。

设置S2为0001，使G1输出一种Gold序列。

设置S3为0001，使G2输出Gold序列与G1相同。

观测TH9（相关函数值）测试点，了解GOLD序列自相关特性。

（3）设置S2为0001，使G1输出一种Gold序列。

设置S3为0010，使G2输出Gold序列与G1不相同。

观测TH9（相关函数值）测试点，了解GOLD序列互相关特性。

4）Walsh序列产生及其特性实验。

（2）设置主菜单，选择Walsh序列产生及特性。

将14号模块的拨码开关S2、S3全拨为“0000”，使G1和G2一致。

设置S1为0001，使W1输出一种Walsh序列。

设置S4为0001，使W2输出Walsh序列与W1相同。

观测TH9（相关函数值）测试点，了解Walsh与Gold序列经模2加合成后的序列自相关特性。

（3）设置S1为0001，使G1输出一种Walsh序列。

设置S4为0010，使W2输出Walsh序列与W1不相同。

观测TH9（相关函数值）测试点，了解Walsh与Gold序列经模2加合成后的序列互相关特性。

5）直接序列扩频实验。

设置主菜单，选择直接序列扩频。

再根据实验框图说明，分别设置不同的扩频码，并按复位键S7进行确认。

（2）对比观测NRZ1和CDMA1，从时域和频域上观测扩频前后波形变化情况。

（3）观测“调制输出”，对比扩频前后调制信号变化情况。

6）解扩实验。

设置主菜单，选择直接序列扩频及解扩。

（2）根据实验框图说明，设置拨码开关，使扩频端的扩频码与解扩端的扩频码一致，并按复位键确认；

调节15号模块的判决门限调节旋钮W2，观察捕获指示灯的亮灭变化情况。

当扩频码同步时，指示灯应由灭变为亮。

（3）根据实验原理中的测试点说明，调节W2，观察各点在捕获过程中的变化情况。

教师先讲解，并提供部分实验步骤；

调试成功并提交实验报告。

实验三抗衰落技术

掌握汉明码编译码原理和检错纠错原理；

掌握卷积码编译码的原理，卷积码检错纠错原理；

掌握块交织的特性、产生原理及方法，掌握块交织对译码性能的影响。

1）通过改变输入数字信号的码型，观测延时输出，编码输出及译码输出，验证汉明码编译码规则。

2）通过插入不同个数的错误，观测译码结果与输入信号验证汉明码的检纠错能力。

3）通过观察并记录编码输入与输出波形，验证卷积码编码规则。

4）通过插入不同个数不同位置的误码，观察译码结果与输入信号验证卷积码的检纠错能力。

5）通过观察并记录编码输入与卷积交织输出波形，验证卷积交织编码规则，并对比无交织编码结果验证交织规则。

6）通过插入不同种类不同个数的误码，观察译码结果与输入信号验证卷积交织的检纠错能力，并且对比无交织编码的检纠错能力，验证在突发错以及连续错中，交织与否对检纠错性能的影响。

信号源、数字终端&

时分多址模块2号模块、信道编码及交织模块4号、信道译码及解交织模块5号模块），示波器。

1）线性分组编码实验。

设置主控菜单，选择线性分组码实验→无误码。

将2号模块的拨码开关S12#拨为10100000，拨码开关S22#、S32#、S42#均拨为00000000；

用示波器观测4号模块TH4处编码输出波形。

设置2号模块拨码开关S1前四位，观测编码输出。

（2）在主控模块中，选择【插入1个误码】。

对比观测译码结果与输入信号，验证汉明码的纠错能力。

对比观测插错指示与误码指示，验证汉明码的检错能力。

在主控模块中，选择逐一选择其他插入误码模式，如【插入2个误码】、【插入3个误码模式一】、【插入3个误码模式二】。

重复以上观测，验证汉明码的检纠错能力。

将示波器触发源通道接4号模块的TP1帧同步信号，示波器另外一个通道接TP2插错指示，可以观测插错的位置。

2）卷积码编码及译码实验。

（1）卷积码编码规则验证。

按实验要求完成连线。

设置主控菜单，选择卷积码实验。

在“卷积及交织误码设置”界面中，先选择无误码。

用示波器观测编码输入数据TH1，读出并记录15位PN序列码型。

用示波器分别接输入数据TH1和卷积编码输出数据TH4，以TH1作为触发源，观察卷积编码输出。

（2）卷积码检纠错性能检验。

对比观测模块4的编码输入数据TH1与模块5的译码输出TH3，验证卷积编译码功能。

在主控模块中，进行误码设置，分别选择【随机错】、【突发错】。

对比观测译码结果与输入信号，验证卷积码的纠错能力。

分别观测插错指示与误码指示，验证卷积码的检错能力。

3）交织技术实验。

（1）卷积码编码及交织规则验证。

设置主控菜单，选择交织技术实验。

在“卷积及交织误码”界面中，先选择【无误码】。

用示波器分别接输入数据TH1和卷积编码及交织输出数据TH4，以TH1作为触发源，观察卷积编码及交织输出。

（2）卷积及交织检纠错性能检验。

对比观测模块4的编码输入数据TH1与模块5的译码输出TH3，验证卷积编码交织和译码解交织功能。

对比观测译码结果与输入信号，验证卷积交织的纠错能力。

分别观测插错指示与误码指示，验证卷积交织的检错能力。

实验四GSM通信系统实验

通过自行搭建GSM通信系统，认识和掌握GSM通信系统的框架以及相关原理知识点。

1）搭建GSM有线通信系统，观察GSM通信系统各部分信号。

2）搭建GSM无线通信系统，观察GSM通信系统各部分信号。

信号源模块、信道编码及交织模块4号、信道译码及解交织模块5号模块、软件无线电调制模块10号模块、软件无线电解调模块11号模块、AMBE语音压缩模块12号模块、CDMA发送模块14号模块、CDMA接收模块15号模块），示波器。

1）按实验指导书要求搭建GSM有线通信系统的发送端和接收端。

2）设置系统菜单，选择实验项目【GSM通信系统实验】。

先按12号模块的复位键S1，再进行系统联调，适当调节11号模块压控偏置电位器W1，同时按复位开关键S3，感受GSM系统的通话效果。

3）用示波器观察各信号点波形，并记录。

4）分别将10号模块的P2（发射天线）和11号模块的P2（接收天线）连接拉杆天线，按实验指导书搭建GSM无线通信系统。

适当调节11号模块天线接收端的增益调节旋钮W2，再适当调节压控偏置电位器W1，按复位S3，进行系统联调。

感受GSM系统的通话效果。

实验五CDMA通信系统实验

通过自行搭建CDMA扩频通信系统，认识和掌握CDMA通信系统的框架以及相关原理知识点。

1）搭建CDMA通信系统。

2）观察CDMA扩频通信系统各部分信号。

3）观察两路信号码分多址及其选址。

1）按实验指导书要求搭建CDMA通信系统发送端的连线。

2）先将话筒接入到12号模块的话筒接口，作为模拟源。

将14号模块上两路信号设置不同的扩频码序列：

拨码开关S2为0001，拨码开关S3为0010，拨码开关S1和S4全置为0，序列长度设置开关设置为127位。

此时第一路扩频信号CDMA1则对应开关S1为0001的扩频码序列，第二路扩频信号CDMA2则对应开关S2为0010的扩频码序列。

（拨码开关S1、S2、S3、S4的功能，可参考扩频技术相关实验内容说明。

）此时调制信号输出口为：

10号模块的P1（调制输出），以及经过功放后的P2（发射天线）。

3）按实验指导书要求完成CDMA通信系统的接收端连线。

（1）用于接收数字信号PN的CDMA接收系统的连线。

根据发送端的拨码情况，设置接收端15号CDMA接收模块中拨码开关S1=0010，拨码开关S4=0000。

（2）用于接收音频信号的CDMA接收系统的连线。

将耳麦的耳机插头接入至12号模块的耳机接口。

根据发送端的拨码情况，设置接收端15号CDMA接收模块中拨码开关S1=0001，拨码开关S4=0000。

4）设置主菜单，选择实验项目【CDMA扩频通信系统实验】。

根据所需接收的通道，在设置完扩频码序列后，需要按模块14的复位开关S7和模块15的复位开关S2，让系统配置拨码值。

按12号模块的复位键S1。

5）进行系统联调接收PN序列。

用示波器对比观测输入信号和输出信号的波形（为观测方便，可先接收PN序列），各模块中的增益调节旋钮要适当调节，使信号幅度不宜过小。

缓慢调节15号模块CDMA接收单元的判决门限调节旋钮W2，捕获指示灯由灭变亮即可，同时也可以用示波器观测TP4相关1的测试点配合观测，缓慢调节压控偏置调节旋钮W3，观测相关峰值情况。

缓慢调节11号模块压控偏置调节旋钮W1，并适当按复位开关S3使解调端载波与调制载波同频同相。

各个相关旋钮需互相配合调节，直至最后输出波形与原始波形一致。

若PN序列能成功接收，改变接收端的解扩码序列，使其与语音信号通道上的扩频码一致，再适当调节各个旋钮，感受语音效果。

6）搭建CDMA无线通信系统，将10号模块的P2（发射天线）和15号模块的J2（接收天线）接拉杆天线，适当调节11号模块天线接收端的增益调节旋钮W2，再适当调节压控偏置电位器W1，按复位S3，进行系统联调。

重复以上步骤。

7）用示波器观察各信号点波形，并记录。

5）写出实验步骤；

6）写出观察到的实验结果；

7）分析实验结果，并得出实验结论。

格式符合《实验报告格式》书，书写规范。

六、实验教材及主要参考资料

武汉凌特电子技术有限公司提供的移动原理实验箱配套《移动通信系统实验指导书》。

七、教改说明及其他

拟申报校网络课程建设、重点课程建设。

主撰人：

张红燕

审核人：

分管教学院长：

2018年6月10日