移动通信系统实验指导书2017
移动通信系统实验指导书 2017
目录1、实验基本模块介绍1、主控&信号源模块2、4号模块信道编码及交织模块.133、5号模块信道译码及解交织模块，..154、10号模块软件无线电调制模块165、11号模块软件无线电解调模块.19.216、12号模块AMBE语音压缩模块.237、14号模块CDMA发送模块8、15号模块CDMA接收模块..26Ⅱ、实验基本操作说明.34.35IⅢI、示波器常用信号观察一、稳定观测PN序列.35二、星座图观测.35三、眼图观测.35IV、实验内容.36实验一GSM通信系统实验.36实验二CDMA扩频通信系统实验40-
1 目录 I、实验基本模块介绍.2 1、主控&信号源模块.3 2、4 号模块 信道编码及交织模块 .13 3、5 号模块 信道译码及解交织模块 .15 4、10 号模块 软件无线电调制模块 .16 5、11 号模块 软件无线电解调模块.19 6、12 号模块 AMBE 语音压缩模块.21 7、14 号模块 CDMA 发送模块 .23 8、15 号模块 CDMA 接收模块 .26 II、实验基本操作说明.34 III、示波器常用信号观察 .35 一、稳定观测 PN 序列.35 二、星座图观测 .35 三、眼图观测 .35 IV、实验内容.36 实验一 GSM 通信系统实验.36 实验二 CDMA 扩频通信系统实验 .40
I、实验基本模块介绍本实验平台采用模块化设计，主要由标配模块和选配模块组成。下面主要介绍移动通信实验平台中的九个标配模块，以便了解各模块的具体功能及作用标配模块包括有：1、主控&信号源模块2、4号模块信道编码及交织模块3、5号模块信道译码及解交织模块4、10号模块软件无线电调制模块5、11号模块软件无线电解调模块6、12号模块AMBE语音压缩模块7、14号模块CDMA发送模块8、15号模块CDMA接收模块2
2 I、实验基本模块介绍 本实验平台采用模块化设计，主要由标配模块和选配模块组成。 下面主要介绍移动通信实验平台中的九个标配模块，以便了解各模块的具体功能及作用。 标配模块包括有： 1、 主控&信号源模块 2、 4 号模块 信道编码及交织模块 3、 5 号模块 信道译码及解交织模块 4、 10 号模块 软件无线电调制模块 5、 11 号模块 软件无线电解调模块 6、 12 号模块 AMBE 语音压缩模块 7、 14 号模块 CDMA 发送模块 8、 15 号模块 CDMA 接收模块
1、主控&信号源模块一、按键及接口说明OO时钟输出主控&信号源模块主菜单界面0模拟信号源PN序列输出O油设置菜单QO=0赖同步信号数字信号源输出设置菜单O.待扩展接口待扩展按键oo00Oen幅度调节返回上级旋钮按键控制旋钮逆时针控制向下选取，模拟信号MP3音乐128KHz/256KHz顺时针旋转向上选取，输出正弦波输出输出按下为确认选取项。图1主控&信号源按键及接口说明二、功能说明该模块可以完成如下五种功能的设置，具体设置方法如下：1、模拟信号源功能模拟信号源菜单由“信号源”按键进入，该菜单下按“选择/确定”键可以依次设置：“输出波形”→“输出频率”→“调节步进”→“音乐输出”→“占空比”（只有在输出方波模式下才出现）。在设置状态下，选择“选择/确定”就可以设置参数了。菜单如下图所示：模拟信号源模拟信号源输出波形：正弦波输出波形：方波输出频率：0001.00KHz输出频率：0001.00KHz调节步进：10Hz调节步进：10Hz音乐输出：音乐1音乐输出：音乐1占空比：50%（a）输出正弦波时没有占空比选项（b）输出方波时有占空比选项图2模拟信号源菜单示意图3
3 1、主控&信号源模块 一、 按键及接口说明 信号源 功能1 功能2 主菜单 POWER USB CLK PN15 FS T1 T2 数 字 信 号 源 W1 W2 W3 A-OUT 128KHz 256KHz MUSIC 选择/确认 返回 电源指示 主控&信号源模块 模拟信号源 时钟输出 PN序列输出 帧同步信号 输出 待扩展接口 幅度调节 旋钮 模拟信号 输出 128KHz/256KHz 正弦载波输出 MP3音乐 输出 控制旋钮 逆时针控制向下选取， 顺时针旋转向上选取， 按下为确认选取项。 返回上级 按键 待扩展按键 数字信号源 设置菜单 模拟信号源 设置菜单 主菜单界面 图 1 主控&信号源按键及接口说明 二、 功能说明 该模块可以完成如下五种功能的设置，具体设置方法如下： 1、 模拟信号源功能 模拟信号源菜单由“信号源”按键进入，该菜单下按“选择/确定”键可以依次设置：“输 出波形”→“输出频率”→“调节步进”→“音乐输出”→“占空比”（只有在输出方波模式 下才出现）。在设置状态下，选择“选择/确定”就可以设置参数了。菜单如下图所示： 模拟信号源 输出波形：正弦波 输出频率：0001.00KHz 调节步进：10Hz 音乐输出：音乐1 模拟信号源 输出波形：方波 输出频率：0001.00KHz 调节步进：10Hz 音乐输出：音乐1 占空比： 50% （a）输出正弦波时没有占空比选项 （b）输出方波时有占空比选项 图 2 模拟信号源菜单示意图
注意：上述设量是有顺序的。例如，从“抛出波形”设量切换到“音乐输出”需要按3次“选择确定”键。下面对每一种设置进行详细说明：a“输出波形”设置一共有6种波形可以选择正弦波：输出频率10Hz~2MHz方波：输出频率10Hz~200KHz三角波：输出频率10Hz~200KHzDSBFC（全载波双边带调幅）由正弦波作为载波，音乐信号作为调制信号。输出全载波双边带调幅。DSBSC（抑制载波双边带调幅）：由正弦波作为载波，音乐信号作为调制信号。输出抑制载波双边带调幅。FM：载波固定为20KHz，音乐信号作为调制信号。b.“输出频率”设置“选择/确定”顺时针旋转可以增大频率，逆时针旋转减小频率。频率增大或减小的步进值根据“调节步进”参数来。在“输出波形”DSBFC和DSBSC时，设置的是调幅信号载波的频率在“输出波形”FM时，设置频率对输出信号无影响。C.“调节步进”设置“选择/确定”顺时针旋转可以增大步进，逆时针旋转减小步进。步进分为：“10Hz”“100Hz"、“1KHz"、“10KHz”、“100KHz”五档。d.“音乐输出”设量设置“MUSIC”端口输出信号的类型。有三种信号输出“音乐1”、“音乐2”、“3K+1K正弦波”三种。“占空比”设置e“选择/确定”顺时针旋转可以增大占空比，逆时针旋转减小占空比。占空比调节范围4
4 注意：上述设置是有顺序的。例如，从“输出波形”设置切换到“音乐输出”需要按 3 次“选择/确定”键。 下面对每一种设置进行详细说明： a. “输出波形”设置 一共有 6 种波形可以选择： 正弦波：输出频率 10Hz~2MHz 方波： 输出频率 10Hz~200KHz 三角波：输出频率 10Hz~200KHz DSBFC（全载波双边带调幅）： 由正弦波作为载波，音乐信号作为调制信号。输出全载波双边带调幅。 DSBSC（抑制载波双边带调幅）： 由正弦波作为载波，音乐信号作为调制信号。输出抑制载波双边带调幅。 FM：载波固定为 20KHz，音乐信号作为调制信号。 b. “输出频率”设置 “选择/确定”顺时针旋转可以增大频率，逆时针旋转减小频率。频率增大或减小的步进 值根据“调节步进”参数来。 在“输出波形”DSBFC 和 DSBSC 时，设置的是调幅信号载波的频率； 在“输出波形”FM 时，设置频率对输出信号无影响。 c. “调节步进”设置 “选择/确定”顺时针旋转可以增大步进，逆时针旋转减小步进。步进分为：“10Hz”、 “100Hz”、“1KHz”、“10KHz”、“100KHz”五档。 d. “音乐输出”设置 设置“MUSIC”端口输出信号的类型。有三种信号输出“音乐 1”、“音乐 2”、“3K+1K 正弦波”三种。 e. “占空比”设置 “选择/确定”顺时针旋转可以增大占空比，逆时针旋转减小占空比。占空比调节范围
10%~90%，以10%为步进调节。2、数字信号源功能数字信号源菜单由“功能1”按键进入，该菜单下按“选择/确定”键可以设置：“PN输出频率”和“FS输出”。菜单如下图所示数字信号源PN输出频率：4KFS输出：模式1图3数字信号源菜单“PN输出频率”设置量a.设置“CLK”端口的频率及“PN”端口的码速率。频率范围：1KHz~2048KHz。“FS输出”设量b.设置“FS”端口输出顿同步信号的模式：模式1：顿同步信号保持8KHz的周期不变，顿同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。（要求“PN输出频率”不小于16K，主要用于PCM、ADPCM编译码顿同步及时分复用实验）模式2：顿同步的周期为8个CLK时钟周期，顿同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。（主要用于汉明码编译码实验）模式3：顿同步的周期为15个CLK时钟周期，顿同步的脉宽为CLK的一个时钟周期。（主要用于BCH编译码实验）3、实验菜单功能操作说明以通信原理为例，按“主菜单”按键后的第一个选项“通信原理实验”，再确定进入各实验菜单。如下图所示：5
5 10%~90%，以 10%为步进调节。 2、 数字信号源功能 数字信号源菜单由“功能 1”按键进入，该菜单下按“选择/确定”键可以设置：“PN 输 出频率”和“FS 输出”。菜单如下图所示： 数字信号源 PN输出频率： 4K FS输出： 模式1 图 3 数字信号源菜单 a. “PN 输出频率”设置 设置“CLK”端口的频率及“PN”端口的码速率。频率范围：1KHz~2048KHz。 b. “FS 输出”设置 设置“FS”端口输出帧同步信号的模式： 模式 1： 帧同步信号保持 8KHz 的周期不变，帧同步的脉宽为 CLK 的一个时钟周期。 （要求“PN 输出频率”不小于 16K，主要用于 PCM、ADPCM 编译码帧同步 及时分复用实验） 模式 2： 帧同步的周期为 8 个 CLK 时钟周期，帧同步的脉宽为 CLK 的一个时钟周期。 （主要用于汉明码编译码实验） 模式 3： 帧同步的周期为 15 个 CLK 时钟周期，帧同步的脉宽为 CLK 的一个时钟周 期。（主要用于 BCH 编译码实验） 3、 实验菜单功能操作说明 以通信原理为例，按“主菜单”按键后的第一个选项“通信原理实验”，再确定进入各实 验菜单。如下图所示：
主菜单通信原理实验1通信原理实验1抽样定理2模块设置2PCM编码3系统升级3ADPCM编码44m及CVSD编译码5ASK数字调制解调6FSK数字调制解调(a）主菜单（b）进入通信原理实验菜单图4设置为“通信原理实验”进入“通信原理实验”菜单后，逆时针旋转光标会向下走，顺时针旋转光标会向上走。按下“选择/确认”时，会设置光标所在实验的功能。有的实验有会跳转到下级菜单，有的则没有下级菜单，没有下级菜单的会在实验名称前标记“√”符号。在选中某个实验时，主控模块会向实验所涉及到的模块发命令。因此，需要这些模块电源开启，否则，设置会失败。实验具体需要哪些模块，在实验步骤中均由说明，详见具体实验。4、模块设量功能*（该功能只在自行设计实验时用到）按“主菜单”按键后的第二个选项“模块设置”，再确定进入模块设置菜单。在“模块设置”菜单中可以对各个模块的参数分别进行设置。如下图所示：模块设置1号语音终端&用户接口2号数字终端&时分多址3号信源编译码7号时分复用&时分交换5ASK数字调制解调6FSK数字调制解调图5“模块设置”菜单a。1号语音终端&用户接口设置该模块两路PCM编译码模块的编译码规则是A律还是μ律。b.2号数字终端&时分多址6
6 主菜单 1 通信原理实验 2 模块设置 3 系统升级 通信原理实验 1 抽样定理 2 PCM编码 3 ADPCM编码 4 Δ m及CVSD编译码 5 ASK数字调制解调 6 FSK数字调制解调 （a）主菜单 （b）进入通信原理实验菜单 图 4 设置为“通信原理实验” 进入“通信原理实验”菜单后，逆时针旋转光标会向下走，顺时针旋转光标会向上走。 按下“选择/确认”时，会设置光标所在实验的功能。有的实验有会跳转到下级菜单，有的则 没有下级菜单，没有下级菜单的会在实验名称前标记“√”符号。 在选中某个实验时，主控模块会向实验所涉及到的模块发命令。因此，需要这些模块电 源开启，否则，设置会失败。实验具体需要哪些模块，在实验步骤中均由说明，详见具体实 验。 4、 模块设置功能*（该功能只在自行设计实验时用到） 按“主菜单”按键后的第二个选项“模块设置”，再确定进入模块设置菜单。在“模块设 置”菜单中可以对各个模块的参数分别进行设置。如下图所示： 模块设置 1号 语音终端&用户接口 2号 数字终端&时分多址 3号 信源编译码 7号 时分复用&时分交换 5 ASK数字调制解调 6 FSK数字调制解调 图 5“模块设置”菜单 a. 1 号 语音终端&用户接口 设置该模块两路 PCM 编译码模块的编译码规则是 A 律还是μ 律。 b. 2 号 数字终端&时分多址
设置该模块BSOUT的时钟频率。c.3号信源编译码可设置该模块FPGA工作于“PCM编译码”“ADPCM编译码”“LDM编译码”“CVSD编译码”、“FIR滤波器”、“IR滤波器”、“反SINC滤波器”等功能（测试功能是生产中使用的）。由于模块的端口会在不同功能下有不同用途，下面对每一种功能进行说明：i.PCM编译码FPGA完成PCM编译码功能，同时完成PCM编码A/μ律或μ/A律转换的功能。其子菜单还能够设置PCM编译码A/μ律及A/μ律转换的方式。端口功能如下：编码时钟：输入编码时钟。编码顿同步：输入编码顿同步。编码输入：输入编码的音频信号。编码输出：输出编码信号。译码时钟：输入译码时钟。译码顿同步：输入译码顿同步。译码输入：输入译码的PCM信号。译码输出：输出译码的音频信号。A/μ -In:A/μ律转换输入端口。A/μ -Out:A/μ律转换输出端口。iiADPCM编译码FPGA完成ADPCM编译码功能，端口功能和PCM编译码一样。iiLDM编译码FPGA完成简单增量调制编译码功能，端口除了“编码顿同步”和“译码顿同步”是没用到的（LDM编译码不需要顿同步），其他端口功能与PCM编译码一样。CVSD编译码iv.FPGA完成CVSD编译码功能，端口除了“编码顿同步”和“译码顿同步”是没用到的（CVSD编译码不需要顿同步），其他端口功能与PCM编译码一样。7
7 设置该模块 BSOUT 的时钟频率。 c. 3 号 信源编译码 可设置该模块 FPGA 工作于“PCM 编译码”、“ADPCM 编译码”、“LDM 编译码”、“CVSD 编译码”、“FIR 滤波器”、“IIR 滤波器”、“反 SINC 滤波器”等功能（测试功能是生产中使用 的）。由于模块的端口会在不同功能下有不同用途，下面对每一种功能进行说明： i. PCM 编译码 FPGA 完成 PCM 编译码功能，同时完成 PCM 编码 A/μ 律或μ /A 律转换的功能。其子菜 单还能够设置 PCM 编译码 A/μ 律及 A/μ 律转换的方式。端口功能如下： 编码时钟： 输入编码时钟。 编码帧同步： 输入编码帧同步。 编码输入： 输入编码的音频信号。 编码输出： 输出编码信号。 译码时钟： 输入译码时钟。 译码帧同步： 输入译码帧同步。 译码输入： 输入译码的 PCM 信号。 译码输出： 输出译码的音频信号。 A/μ -In： A/μ 律转换输入端口。 A/μ -Out： A/μ 律转换输出端口。 ii. ADPCM 编译码 FPGA 完成 ADPCM 编译码功能，端口功能和 PCM 编译码一样。 iii. LDM 编译码 FPGA 完成简单增量调制编译码功能，端口除了“编码帧同步”和“译码帧同步”是没 用到的（LDM 编译码不需要帧同步），其他端口功能与 PCM 编译码一样。 iv. CVSD 编译码 FPGA 完成 CVSD 编译码功能，端口除了“编码帧同步”和“译码帧同步”是没用到的 （CVSD 编译码不需要帧同步），其他端口功能与 PCM 编译码一样
V.FIR滤波器FPGA完成FIR数字低通滤波器功能（采用100阶汉明窗设计，截止频率为3KHz）。该功能主要用于抽样信号的恢复。端口说明如下：编码输入：FIR滤波器输入口。译码输出：FIR滤波器输出口。vi.IR滤波器FPGA完成IR数字低通滤波器功能（采用8阶椭圆滤波器设计，截止频率为3KHz)。该功能主要用于抽样信号的恢复。端口与FIR滤波器相同。vi.反SINC滤波器FPGA完成反SINC数字低通滤波器。该功能主要用于消除抽样的孔径效应。端口与FIR滤波器相同。d7号时分复用&时分交换功能一是设置时分复用的速率256Kbps/2048Kbps。功能二是当复用速率为2048Kbps时调整DIN4时隙。e.8号基带编译码设置该模块FPGA工作在“AMI”、“HDB3”、“CMI”、“BPH”编译码模式。f.10号软件无线电调制设置该模块的BPSK的具体参数。具体参数有：是否差分：设置输入信号是否进行差分，即是BPSK还是DBPSK调制。PSK调制方式选择：设置BPSK调制是否经过成形滤波。输出波形设置：设置“I-Out”端口输出成形滤波后的波形或调制信号。匹配滤波器设置：设置成形滤波为升余弦滤波器或根升余弦滤波器。基带速率选择：设置基带速率为16Kbps、32Kbps、56Kbps。11号软件无线电解调g.设置该模块的两个参数，BPSK解调是否需要逆差分变换和解调速率。5、系统升级8
8 v. FIR 滤波器 FPGA 完成 FIR 数字低通滤波器功能（采用 100 阶汉明窗设计，截止频率为 3KHz）。该 功能主要用于抽样信号的恢复。端口说明如下： 编码输入： FIR 滤波器输入口。 译码输出： FIR 滤波器输出口。 vi. IIR 滤波器 FPGA 完成 IIR 数字低通滤波器功能（采用 8 阶椭圆滤波器设计，截止频率为 3KHz）。 该功能主要用于抽样信号的恢复。端口与 FIR 滤波器相同。 vii. 反 SINC 滤波器 FPGA 完成反 SINC 数字低通滤波器。该功能主要用于消除抽样的孔径效应。端口与 FIR 滤波器相同。 d. 7 号 时分复用&时分交换 功能一是设置时分复用的速率 256Kbps/2048Kbps。功能二是当复用速率为 2048Kbps 时， 调整 DIN4 时隙。 e. 8 号 基带编译码 设置该模块 FPGA 工作在“AMI”、“HDB3”、“CMI”、“BPH”编译码模式。 f. 10 号 软件无线电调制 设置该模块的 BPSK 的具体参数。具体参数有： 是否差分： 设置输入信号是否进行差分，即是 BPSK 还是 DBPSK 调制。 PSK 调制方式选择： 设置 BPSK 调制是否经过成形滤波。 输出波形设置： 设置“I-Out”端口输出成形滤波后的波形或调制信号。 匹配滤波器设置： 设置成形滤波为升余弦滤波器或根升余弦滤波器。 基带速率选择： 设置基带速率为 16Kbps、32Kbps、56Kbps。 g. 11 号 软件无线电解调 设置该模块的两个参数，BPSK 解调是否需要逆差分变换和解调速率。 5、 系统升级
此选项用于模块内部程序升级时使用。三、注意事项1、实验开始时要将所需模块周定在实验箱上，并确定接触良好，否则菜单无法设置成功。2、信号源设置中，模拟信号源输出步进可调节，便于不同频率变化调节。9
9 此选项用于模块内部程序升级时使用。 三、注意事项 1、实验开始时要将所需模块固定在实验箱上，并确定接触良好，否则菜单无法设置成功。 2、信号源设置中，模拟信号源输出步进可调节，便于不同频率变化调节