第一章抗衰落技术
实验一卷积码编码及译码实验
一、实验目的
通过本实验掌握卷积编码的特性、产生原理及方法，卷积码的译码方法，尤其是维特比译码的原理、过程、特性及其实现方法。
二、实验内容
1、观察NRZ基带信号及其卷积编码信号。
2、观察帧同步信号的生成及巴克码的特性。
3、观察卷积编码信号打孔及码速率匹配方法。
4、观察接收端帧同步过程及帧同步信号。
5、观察译码结果并深入理解维特比译码的过程。
6、观察随机差错及突发差错对卷积译码的影响。
三、基本原理
1、卷积码编码
卷积码是一种纠错编码，它将输入的k个信息比特编成n个比特输出，特别适合以串行形式进行传输，时延小。卷积码编码器的形式如图17-1所示，它包括：一个由N段组成的输入移位寄存器，每段有k段，共Nk个寄存器；一组n个模2和相加器；一个由n级组成的输出移位寄存器,对应于每段k个比特的输入序列,输出n个比特。
图17-1 卷积编码器的一般形式
由图17-1可以看到，n个输出比特不仅与当前的k个输入信息有关,还与前（N-1）k个信息有关。通常将N称为约束长度（有的书中也把约束长度定为nN或N-1）。常把卷积码
记为：（n 、k 、N ），当k =1时，N -1就是寄存器的个数。编码效率定义为：
/c R k n
= (17-1)
卷积码的表示方法有图解表示法和解析表示法两种：解析法，它可以用数学公式直接表达，包括离散卷积法、生成矩阵法、码生成多项式法；图解表示法，包括树状图、网络图和状态图（最的图形表达形式）三种。一般情况下，解析表示法比较适合于描述编码过程，而图形法比较适合于描述译码。
（1）图解表示法
下面以（2，1，3）卷积编码器为例详细讲述卷积码的产生原理和表示方法。（2，1，3）卷积码的约束长度为3，编码速率为1/2，编码器的结构如图17-2所示。
1,j
2,j
图17-2 （2,1,3）卷积编码器
如图17-2所示,卷积码的输出信息p 1,j ，p 2,j 不仅与本地输入信息j m 有关，还与已存入到寄存器的1j m -、2j m -有关，关系式为：
1,122,2j i j j j j j p m m m p m m ---=⊕⊕??
?
=⊕??
(17-2)
假定移位寄存器的初始状态m j -1、m j -2为00，则当第一个输入比特m j 为0时，由式（17-2）可知，输出的比特为00；当第一个输入比特m j 为1时，输出的比特为11。随着后面比特的相继输入，寄存器中的比特相继右移，此时输出比特按照式（17-2）可以依次算得。随着信息序列的不断输入，卷积编码器可能产生的各种序列可以用如图17-3所示的树状图表示。树状图中，每条树杈上所标注的码元为输出比特，每个节点上标注对a 、b 、c 、d 分别为移位寄存器的状态，a 表示m j -2m j -1＝00，b 表示m j -2m j -1＝01，c 表示m j -2m j -1＝10，d 表示m j -2m j -1＝11，一般情况下，共有2N -1种状态。每条树叉上所标注的码元为输出比特p 1,j p 2,j ，每条树叉的上支路对应输入比特0，下支路对应输入比特1。树状图从a 点开始画，此时移位寄存器状态为00。当第一个输入比特m j 为0时，输出比特特p 1,j p 2,j 为00；m j 为1时，输出比特
p1,j p2,为11。所以从最左边的a点出发有两条支路可认选择，m j为0时取上支路，m j为1时取下支路。依次类推可以得到如图17-3所示的树状图。
00
11
00
11
10
01
00
11
10
01
11
00
01
10
00
11
10
01
00
11
10
01
00
11
10
01
11
00
01
10起点
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
c
d
a
b
d
c
a
b
a
a
b
d
c
a
b
d
c
图17-3 （2,1,3）卷积码的树状图
对于第j个输入比特有2j条支路，但当3
j N
=≥时，移位寄存器（树状图的节点）开始重复出现四个状态。
把图17-3中相同状态的节点合并在一起，可以得到卷积码的另外一种表示形式：网格图。在网格图中，输入比特m j为0（对应码树中的上支路）时用实线表示，输入比特m j为1（对应码树中的下支路）时用虚线表示，各支路上标注的码元为输出比p1,j p2,j，比自上面下的四行节点分别表示a b c d四种状态。（2，1，3）卷积码的网格图如图17-4所示。
由图17-4可知，从左至右第N节开始，网格图开始重复而完全相同。取出图17-4中从第N节起的一节网格，便可得到图17-5所示的状态图。状态图中的约定与前面的网络图和树状图相同，实线表示输入比特m j为0，虚线表示输入比特m j为1。
状态a 00
状态b 01
状态c 10
状态d 11
图17-4 （2,1,3）卷积码的网格图
状态b 01
状态a 00
状态c 10
状态d 11
00
01
10
11
00
状态c
10
图17-5 （2,1,3）卷积码的状态图
（2）解析法
这里我们主要介绍码多项式法。我们可以用多项式来表示输入序列、输出序列、编码器中移位寄存器与模2和的连接关系。
为了简化，仍以上述（2，1，3）卷积码为例，例如输入序列1011100…可表示为
()2
3
4
1M x x x x =++++
(17-3)
在一般情况下，输入序列可表示为
()2
3
1234M x m m x m x m x =++++
(17-4)
这里m 1，m 2，m 3，m 4…为二进制表示（1或0）的输入序列。x 称为移位算子或延迟算子，它标志着位置状况。
我们可以用多项式表示移位寄存器各级与模2加的连接关系。若某级寄存器与模2加相连接，则相应多项式项的系数为1；反之，无连接线时的相应多项式项系数为0，以图17-2编码器为例，相应的生成多项式为
()()2
12211g x x x
g x x
=++???=+?? (17-5)
利用生成多项式与输入序列多项式相乘，可以产生输出序列多项式，即得到输出序列。
()()()()()
2
3
4
21123434
5
2
4
5
6
4
6
1111P x M x g x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x
==+++++=+++++++++++=+++
(17-6)
()()()
()()
22
3
4
2
11P x M x g x x x x
x
==++++
(17-7)
对应的码组为
()()
()()()()
4
6
11356
22121110010111001011,11,10,00,01,10,01,11P x x x x p P x x x x p P p p =+++?==+++?=== (17-8)
2、卷积码译码
卷积码的译码方法有两类：一类是大数逻辑译码,又称门限译码；另一类是概率译码，概率译码又能分为维特比译码和序列译码两种。门限译码方法是以分组理论为基础的，其译码设备简单，速度快，但其误码性能要比概率译码法差。这里我们主要介绍维特比译码。
维特比（Viterbi ）译码和序列译码都属于概率译码。当卷积码的约束长度不太大时，与序列译码相比，维特比译码器比较简单，计算速度更快。维特比译码算法，以后简称VB 算法。
采用概率译码的一种基本想法是：把已接收序列与所有可能的发送序列做比较，选择其中码距最小的一个序列做为发送序列。如果发送L 组信息比特对于(,)n k 卷积码来说，可能发送的序列有2kL 个，计算机或译码器需存储这些序列并进行比较，以找到码距最小的那个序列。当传信率和信息组数L 较大时，使得译码器难以实现。VB 算法则对上述概率译码（又称最大似然解码）做了简化，以至成为了一种实用化的概率算法。它并不是在网格图上一次比较所有可能的2kL 条路径（序列），而是接收一段，计算和比较一段，选择一段有最大似然可能的码段，从而达到整个码序列是一个有最大似然值的序列。
下面将用图17-2的（2，1，3）卷积码编码器所编出的码为例，来说明维特比解码的方法和运作过程。为了能说明解码过程，这里给出该码的状态图，如图17-5所示。维特比译码需要利用图来说明译码过程。根据前面的画网格的例子，读者可检验和画个该码网格图如图17-4所示。该图设输入信息数目L=5，所以画有L+N=8个时间单位（节点）。这里设编码器从a 状态开始运作。该网格图的每一条路径都对应着不同的输入信息序列。由于所有的可能输入信息序列共有2kL 个，因而网格图中所有可能路径也有2kL 条。这里节点a=00,b=01,c=10,d=11。
设输入编码器的信息序列为(1 1 0 1 1 0 0 0 ),则由编码器输出的序列Y=(1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 ),编码器的状态转移路线为abcdbdca 。若收到的序列R=（0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 ），对照网格图来说明维特比译码的方法。
由于该卷积码的约束长度为6位，因此先选择接收序列的前6位序列1R =（0 1 0 1 0 1）同到达第3时刻可能的8个码序列（即8条路径）进行比较，并计算出码距。该例中到达第3时刻a 点的路径序列是（0 0 0 0 0 0）和（1 1 1 0 1 1 ），它们与1R 的距离分别是3和4；到
达第3时刻b 点的路径序列是（0 0 0 0 1 1）和（1 1 1 0 0 0），它们与1R 的距离分别是3和4，到达第3时刻c 点的路径序列是（0 0 1 1 1 0）和（1 1 0 1 0 1），与1R 的距离分别是4和1；到达第3时刻d 点的路径序列是（0 0 1 1 0 1）和（1 1 0 1 1 0），与1R 的距离分别是2和3。上述每个节点都保留码距较小的路径为幸存路径，所以幸存路径码序列是（0 0 0 0 0 0）、（0 0 0 0 1 1）、（1 1 0 1 0 1）和（0 0 1 1 0 1），如图17-6（a ）所示。用与上面类同的方法可以得到第4、5、6、7时刻的幸存路径。需指出对于某一个节点而言比较两条路径与接收序列的累计码距时，若发生两个码距值相等，则可以任选一路径作为幸存路径，此时不会影响最终的译码结果。图17-6（b ）给出了第5时刻的幸存路径，读者可自行验证。在码的终了时刻a 状态，得到一根幸存路径，如图17-6（c ）所示。由此看到译码器输出是'R =（1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0），即可变换成序列（1 1 0 1 1 0 0 0），恢复了发端原始信息。比较'R 和R 序列，可以看到在译码过程中己纠正了在码序列第1和第7位上的差错。当然，差错出现太频繁，以至超出卷积码的纠错能力，则会发生误纠，这是不希望的。
(a)
(b)
(c)
a b
c d a b
c d a
b c
d
图17-6 维特比译码图解
（a ）第3时刻幸存路径；（b ）第5时刻幸存路径；（b ）第8时刻幸存路径 从译码过程看到，维特比算法所需要的存储量是2N ，在上例中仅为8。这对于约束长度N<10的译码是很有吸引力的。
四、实验原理
1、实验模块简介
本实验需用到基带成形模块、信道编码及交织模块（以下简称编码模块）及信道译码及解交织模块（以下简称译码模块）。
（1）基带成形模块：
本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源；将基带信号进行串并转换；按调制要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。本实验只用该模块输出的位同步信号作为编码模块的基带信号驱动源。
（2）信道编码及交织模块：
本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源，并进行（2，1，4）卷积编码，然后可选择有无块交织，再加上帧同步信号组成成帧数据后输出，输出的码可以选择有无差错、随机差错或突发差错。
（3）信道译码及解交织模块：
本模块主要功能：完成帧同步捕获，同步后取出信息元进行（2，1，4）维特比卷积译码及解交织。
2、实验框图
3、编码输出帧格式
A B C
A：帧同步头，为11位巴克码：11100010010。
B：经卷积编码、打孔后的信息数据，共484位。
C：帧数据补足位，共1位，固定为0。
4、卷积编码生成多项式
本实验采用（2，1，4）卷积编码，生成多项式为：·
G0=x3+x2+1
G1=x3+x2+x+1
5、实验原理
编码时，输入16K时钟信号，经2分频后驱动PN31伪随机码发生器，输出8K速率、一个周期31位的PN码。PN31码每8个周期（248bits）组成一组，加上4个全0尾比特，形成252位一组的数据，经卷积编码后输出504位，然后打孔，每25位打掉一位，即每25位去掉一位，共去掉20位，变为484位（打孔的目的是使数据输出满足速率要求），然后放入数据帧中，形成496位一组的数据包，用16K速率输出。数据包可按实验要求设置随机误码或突发误码。
译码时，首先用滑动相关法捕获帧同步信号，获得帧同步后，取出484位的信息数据，根据打孔算法补上被打掉的数据位，由于被打掉的数据位已无法知道是0还是1，在本实验中全部补为0。经补位后，数据还原为504位一组，送入卷积译码器进行维特比译码，译码完成后输出252位数据，去掉4位尾比特，将248bits数据用8K速率输出，完成译码。
五、实验步骤
1、在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、信道编码及交织模块（以
下简称编码模块）及信道译码及交织模块（以下简称译码模块）。
2、卷积码编码实验。
a﹑用台阶插座线完成如下连接：
* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。
b﹑观察PN31发生器输出信号
用示波器探头分别接编码模块上“BS IN”和“PN31”端信号，观察“PN31”端信号应为8K伪随机码。
c﹑观察编码输出信号及帧同步信号
用示波器探头分别接编码模块上“编码OUT”及“FS OUT”测试点，观察编码输出信号及帧同步信号，写出帧同步信号序列。
d﹑观察随机差错和突发差错情况
示波器探头分别接编码模块上“编码OUT”及“ERROR”测试点，并将该模块上拨码开关“差错”位拨向上，其它位向下，观察随机差错情况（为方便观察，实际上是伪随机差错）。将拨码开关“差错”、“错型”位拨向上，其它位向下，观察突发差错情况。
e、将编码模块和译码模块上各拨位开关拨向下，关闭实验箱总电源。
3、进行卷积码译码实验。
a﹑保持上面连线不变，用台阶插座线继续连线：
* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。
b、示波器探头分别接译码模块上“编码IN”及“FS OUT”测试点，观察编码输出信
号和帧同步信号。
c﹑对比观察原码和译码后信号
示波器探头分别接译码模块上“译码OUT”及“原码OUT”测试点，比较译码结果是否正确，若发现不正确按编码模块复位键或译码模块复位键即可正确。
d﹑将编码模块上拨位开关“差错”位拨向上，其它位拨下，示波器探头分别接译码模块上“译码OUT”及“原码OUT”测试点，对比观察在随机差错情况下的译码结果。
e﹑将编码模块上拨位开关“差错”、“错型”位拨向上，其它位拨下，观察在突发差错情况下的译码结果。
f﹑在比较译码结果是否正确时，可借助译码模块上的“ERROR”测试点的信号确定错码位的位置。该测试点的信号指示相对于输入的原码而言哪个位发生了错误，若该点无信号表示没有发现错码。
六、思考题
1、卷积编码后的信号打孔对译码有何影响？
2、为什么要在编码后的信号前加上帧同步头？
实验二块交织及解交织实验
一、实验目的
通过本实验掌握块交织的特性、产生原理及方法，掌握块交织对译码性能的影响。
二、实验内容
1、观察经交织后的卷积编码信号。
2、观察随机差错经解交织后的差错分布，观察突发差错经解交织后的差错分布。
3、观察交织对卷积编码突发差错信号纠错的性能改善。
三、基本原理
当移动通信信道出现深衰落时，数字信号的传输可能出现成串的突发差错。一般的差错编码（如卷积码）只能纠正有限个错误，对于大量的突发误码无能为力。通信系统采用交织编码和卷积码结合的方式来纠正突发差错。交织的目的是把一个较长的突发差错离散成随机差错，使得纠错编码技术更容易纠正。
常用的交织技术主要有两类：块交织和卷积交织。块交织通常在数据分块分帧的情况下使用，卷积交织对连续的数据流来说比较使用。在码分多址系统中，基于数据分帧的情况采用了块交织的形式，所以这里我们仅介绍块交织的有关内容。
描述交织器性能的几个参数如下：
①突发长度：突发错误的长度，用B表示。
②最小间隔：突发连续错误分布的最小距离，用S表示。
③交织时延：由于交织和解交织引起的编码时延，用D表示。
④存储要求：交织或解交织过程需要的存储单元的大小，用M表示
交织器的性能通常用S/D以及S/M来描述，最小间隔S越大越好，交织时延D和存储要求M越小越好
交织器的实现框图如图18-1所示
图18-1 分组（块）交织器实现框图
由图18-1可见，交织、解交织由如下几步构成：
⑴若发送数据（块）U 经信道编码后为：()112325 X x x x x = ；
⑵发送端交织存储器为一个行列交织矩阵存储器1A ，它按列写入，按行读出，即
1611162127121722
38131823491419245
10
15
20
25x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x ????????????????
(18-1)
⑶交织器输出后并送入突发信道的信号为
()216111*********,,,X x x x x x x x x x =
(18-2)
⑷假设在突发信道中受到两个突发干扰：第一个突发干扰影响5位，即产生于1x 至21x ；第二个突发干扰影响4位，即产生于13x 至4x 。则突发信道的输出端信号3X 可以表示为
()3161116212722381318234925,,,X x
x x x x x x x x x x x x x x x = (18-3)
⑸在接收端，将受突发干扰的信号送入解交织器，解交织器也是一个行列交织矩阵的存储器2A ，它是按行写入，按列读出（正好与交织矩阵规律相反），即
161116212
7121722
23
8131823491419245
10
15
20
25x
x x x x
x x x x x A x x x x x x x x x x x x x x x ????????=????????
(18-4)
⑹经解交织存储器解交织以后的输出信号4X ，则4X 为
()412345678910111213141516171819202122232425X x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x = (18-5)
读出顺序
写 入 顺 序
A =
可见，由上述分析，经过交织矩阵和解交织矩阵变换后，原来信道中的突发性连错，即两个突发一个连错5位、另一个连错4位却变成了4X 输出中的随机独立差错。
从交织器实现原理来看，一个实际上的突发信道，经过发送端交织器和接收端解交织器的信息处理后，就完全等效成一个随机独立差错信道，正如图中虚线方框所示。所以从原理上看，信道交织编码实际上就是一类信道改造技术，它将一个突发信道改造成一个随机独立差错信道。它本身并不具备信道编码检、纠错功能，仅起到信号预处理的作用。
我们可以将上述一个简单的5×5矩阵存储交织器的例子推广到一般情况。若分组（块）长度为：l I J =?，即由I 列J 行的矩阵构成。其中交织矩阵存储器是按列写入、行读出，而解交织矩阵存储器是按相反的顺序按行写入、列读出，正是利用这种行、列顺序的倒换，可以将实际的突发信道变换成等效的随机独立差错信道。
矩阵中行的数目称为交织深度。交织深度越大，符号的离散性就越大，抗突发差错的能力也越强。但是，交织深度越大，交织编码的处理时间即交织时延也越长，所以说，交织编码的抗突发能力是以时间为代价的。
两个突发错误之间的最小间隔满足下式：
1 J B I
S B I
≤?=?
>? (18-6)
交织器的最小间隔可以通过改变读出行的顺序来改变，但交织时延和存储要求不随读出的顺序改变而改变，但交织时延和存储要求不随读出的顺序的改变而改变。
因为交织和解交织均有时延，所以交织器的交织时延为：D=2IJ/R c ，其中R c 为符号速率。交织器的存储要求为：M=2IJ 。
交织编码的主要缺点是：在交织和解交织过程中，会产生2IJ 个符号的附加处理时延，这对实时业务，特别是语音业务将带来很不利的影响。所以对于语音等实时业务应用交织编码时，交织器的容量即尺寸不能取得太大。
交织器的改进主要是处理附加时延大及由于采用某种固定形式的交织方式就有可能产生很特殊的相反效果，即存在能将一些独立随机差错交织为突发差错的可能性。为了克服以上两个主要缺点，人们研究了不少有效措施，如采用卷积交织器和伪随机交织器等。
四、实验原理
1、实验模块简介
本实验需用到基带成形模块、信道编码及交织模块（以下简称编码模块）及信道译码及解交织模块（以下简称译码模块）。
（1）基带成形模块：
本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源；将基带信号进行串并转换；按调制要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。本实验只用该模块输出的位同步信号作为编码模块的基带信号驱动源。
（2）信道编码及交织模块：
本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源，并进行（2，1，4）卷积编码，然后可选择有无块交织，再加上帧同步信号组成成帧数据后输出，输出的码可以选择有无差错、随机差错或突发差错。
（3）信道译码及解交织模块：
本模块主要功能：完成帧同步捕获，同步后取出信息元进行（2，1，4）维特比卷积译码及解交织。
2、实验框图及电路说明
3、编码输出帧格式
A B C
A：帧同步头，为11位巴克码：11100010010。
B：经卷积编码、打孔、交织后的信息数据，共484位。
C ：帧数据补足位，共1位，固定为0。 4、卷积编码生成多项式
本实验采用（2，1，4）卷积编码，生成多项式为： G 0=x 3+x 2+1 G 1=x 3+x 2+x +1 5、实验原理
卷积编码、译码及帧映射部分同实验十七。块交织原理如下：
打孔后的484位信息数据组成一个22位×22位的数据块，从上至下、从左至右按列
放置，取出时从左至右、从上至下按行取出，完成交织。如下图所示：
五、实验步骤
1、 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、信道编码及交织模块（以
下简称编码模块）及信道译码及交织模块（以下简称译码模块）。 2、 关闭实验箱电源，用台阶插座线完成如下连接：
* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。
3、 用示波器探头分别接编码模块上“BS IN ”和“PN31”端信号，观察“PN31”端信号
应为8K 伪随机码。
4、 编码模块上拨位开关“差错”位拨向上，其它位向下。
从左至右按列存
从左至右按行取
5、示波器探头分别接译码模块上“译码OUT”及“原码OUT”测试点，比较译码结果。
6、在上面拨码开关状态下，再将编码模块和译码模块上拨位开关“交织”位拨向上，观
察译码结果是否正确。
7、在上面拨码开关状态下，再将编码模块上拨位开关“错型”位拨向上，观察在突发差
错情况下的译码结果是否正确，可以看出，在交织的作用下，突发差错全部纠正。8、在比较译码结果是否正确时，可借助译码模块上的“ERROR”测试点的信号确定错
码位的位置。该测试点的信号指示相对于输入的原码而言哪个位发生了错误，若该点无信号表示没有发现错码。
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。
图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
邮电大学 移动通信实验报告 班级： 专业： ： 学号：
班序号： 一、实验目的 (2) 1、移动通信设备观察实验 (2) 2、网管操作实验 (3) 二、实验设备 (3) 三、实验容 (3) 1、TD_SCDMA系统认识 (3) 2、硬件认知 (3) 2.1移动通信设备 (3) 2.2 RNC设备认知 (4) 2.3 Node B设备（基站设备） (6) 2.4 LMT-B软件 (7) 2.5通过OMT创建基站 (8) 四、实验总结 (20) 一、实验目的 1、移动通信设备观察实验 1.1 RNC设备观察实验 a) 了解机柜结构 b) 了解RNC机框结构及单板布局 c) 了解RNC各种类型以及连接方式 1.2 基站设备硬件观察实验 a) 初步了解嵌入式通信设备组成 b) 认知大唐移动基站设备EMB5116的基本结构 c) 初步分析硬件功能设计
2、网管操作实验 a) 了解OMC系统的基本功能和操作 b) 掌握OMT如何创建基站 二、实验设备 TD‐SCDMA 移动通信设备一套（EMB5116基站+TDR3000+展示用板卡）电脑 三、实验容 1、TD_SCDMA系统认识 全称是时分同步的码分多址技术（英文对应Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）。 TD_SCDMA系统是时分双工的同步CDMA系统，它的设计参照了TDD（时分双工）在不成对的频带上的时域模式。运用TDSCDMA这一技术，通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务。合适的TDSCDMA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。 TD_SCDMA系统网络结构中的三个重要接口（Iu接口、Iub接口、Uu接口），认识了TD_SCDMA系统的物理层结构，熟悉了TD_SCDMA系统的六大关键技术以及其后续演进LTE。
SG-SX22移动通信原理实验箱 移动通信系列实验箱是本公司新近推出的新型移动通信实验系统，它有移动终端、移动基站、移动交换机组成。移动终端既可完成基本的移动原理实验且能自成系统完成相当于GSM和CDMA手机的通话与测试实验；也可和移动基站、移动交换机配合构成一个完整的移动通信系统。（网络组成见产品特点图） 一、技术指标 （一）移动通信原理实验箱（移动终端） 移动终端实验箱既能完成移动通信原理实验又能作为一个移动终端进行手机的
系统实验和手机的测试实验 移动通信原理实验 信源编码实验； 声码器实验； 信道编码实验； 扩频解扩、CDMA编码实验、地址码的相关性与信号分解； 时分复用与解复用； 各种调制解调实验； 各单元级联起来组成一个CDMA手机系统实验（可以拨号通话）； 手机模拟系统各模块信号测试实验； GSM/GPRS模块配置与AT命令编程实验； 2、移动通信系统实验（完成任意移动终端间实时双工通信） 发送： (1)拨号呼叫实现移动终端信令交换。 (2)完成语音的模数转换，实验箱采用AD73311线性16位A/D变换，采样率32K/S。 (3)AMBE2000对前级的语音数据进行压缩编码，语音速率为2350bps，FEC 速率为50bps。 (4)对语音数据进行线路编码：卷积编码。
(5)对语音数据插导频后进行CDMA编码。 (6)QPSK调制。 (7)射频调制、发射。 (8)基于GSM/GPRS模块的虚拟手机开发实验、分布式数据采集实验；接收：为上述过程的逆过程。 （二）移动基站 移动基站作用： A）管理业务信道和控制信道； B）动态查询各移动终端的工作状态； C）给移动终端分配业务信道资源； D）向移动终端发送各种信令信号； E）将各终端所处状态及交换信息打包用光纤发给移动交换机； F）切换并管理小区间的移动终端； （三）移动交换机 移动交换机作用： A）接收基站发来的交换信息； B）转接小区间接续信令； C）协调分配信道资源； D）将整个通信网中终端状态送给PC机，并在PC机上显示。
摘要：移动通信系统参与高速铁路的运营对提升运营效率和服务水平具有十分重要的意义。本文笔者结合移动通信系统在高速铁路中的发展现状，分析高铁中移动通信技术的关键技术要点，为移动通信系统更好地服务高速铁路提出一定的技术参考。 关键词：高速铁路；移动通信系统；关键技术；发展 一、高速铁路移动通信系统概述 高速铁路移动通信系统是以高速列车计算机系统为主要载体，通过无线设备以及有线的接入，从而形成列车内部信息有效接收与发送的网络。高速铁路移动通信系统本身既可以用于对列车的控制，又可以作为一种现代化的服务手段服务于大众。就实际应用来说，针对目前的高铁移动通信系统的运行现况，加强高铁移动通信是改善高铁通信系统的主要内容。 二、高速铁路移动通信系统技术发展国内外现状对比 1、国外高铁移动通信系统技术发展现状 相比国内高铁移动通信系统技术的发展，国际高速铁路移动通信系统技术发展相对较成熟。比如，国际高速铁路除了能实现移动通信系统控制列车运营之外，还具备了面向提供旅客的无线网络服务，实现列车内部无线网的全面覆盖。不少国家已经可以运用周围环境中的无线网络来支持运营与服务。在实际中，许多国家利用一些先进技术，降低列车运行环境对无线信号的磨损，完善列车的网络服务。当列车内部缺乏良好的网络支持环境时，往往还可以利用卫星技术达到网络覆盖，弥补列车网络运行的不足。当卫星技术可以协助无线网络覆盖之后，就可以充分地满足列车运行和旅客的需求，保证数据传递的全面性和完整性。还有一些在高铁行业发展较为先进的国家，例如日本，为了完善列车的网络服务，还使用了泄露电缆实现网络传递，可以使无线网络进行良好的覆盖，充分做到列车运营的交流工作。总的来看，国际高速铁路的移动通信系统技术的发展因为起步早，相关科技也较为先进，因此在高铁运行过程中实现了良好的网络服务，为旅客提供了更为优质的现代化服务。 2、国内高铁移动通信系统技术发展现状 新型的移动通信技术在国内高铁行业正处于不断研发的阶段。为了更好满足高铁旅客的现代化需求，提升高铁的整体服务水平，积极更新移动通信技术在高铁运营中的使用水平已经成为高铁行业未来发展的重要目标和趋势。 三、高铁专用移动通信系统的发展 为了满足高铁移动通信系统网络的需求，专业移动通信系统（简称gsm-r）程序应运而生。作为专业的应用程序，gsm-r系统可以有效地为高速铁路提供较为稳定的移动通信技术。gsm-r在经历了长期检验和试用之后，已经投入实际使用，有效地降低了高铁移动通信系统的成本投入，同时成功地提升了旅客服务水平以及工作人员的工作效率。 随着高铁移动通信技术要求越来越高，传统的网络服务已经难以满足高铁发展的要求，gsm-r已经落后于当下的发展环境。无线网络技术支持成为高铁移动通信系统技术发展的新理念。拓展无线网络技术支持，实现对现代科技的改革。这样才能够成功的解决历史遗留的数据狭隘问题，将原本低效率的数据传导工作升级，达成网络传递操作的目标。随着现代化生活人们对生活品质的追求越来越高，高速列车在运营过程中的业务也越来越多样化，传统的网络服务已经难以满足实际的需求，新型的网络移动通信服务，终将取代传统的gsm-r系统以供高速铁路长久使用。 当前为了满足越来越多的网络需求，为了使新的移动通信系统得到更好的应用，在实际中，需要加强对该系统技术的要点控制，主要技术要点包括： （1）完善无线网络支持平台。为了满足通信系统的需求，无线平台必须拥有良好的信息传递通道，能够有效地实现对环境的无差别传递和对待，降低环境对网络信号的影响。因为高速铁路可能经过的道路环境非常复杂，充斥着各种导致信号网络中断的因素，保证信号的
《移动通信技术》实验教学大纲(18.6)
《移动通信技术》实验教学大纲 1．实验课程号： B453L07500 2．课程属性：（限选） 3．实验属性：非独立设课 4．学时学分：总学时36，实验学时10 5．实验应开学期：秋季 6．先修课程：数据通信与计算机网络，信号与系统，通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课，要求通过实验课的练习与实践使 学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解，并掌握典型通信 系统的基本组成和基本技术，以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的 需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论内容产生一个具体的感性认 识，通过具体的实验操作使学生达到“知其然，且知其所以然”，从而提高分析 问题、解决问题的能力。 三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法：实验成绩占课程成绩的15％。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 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 4 GSM通信系统实验综合性必做信息工程/电子信息工程 2 5 CDMA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。
安徽财经大学（《移动通信》课程论文） 抗衰落技术 学院：管理科学与工程学院专业：电子信息工程 姓名：周延文 学号：20110536 任课教师：许晓丽 论文成绩： 2014年10月
卫星移动系统抗衰落技术 摘要:卫星通信以其覆盖面广，通信容量大、经济效益高等优点，已经运用到各个领域，如:军事、气象、海洋、科研、广播等。卫星通信也有其固有的缺点，即除了自由空间造成的传输损耗外，受大气层的影响较大。所以要采取一定的技术手段来克服大气层对信号造成的这种损耗。本文就大气层对信号造成的衰落做了详细的分析，并研究了抗衰落的技术措施。 关键词:卫星通信;信道衰落;抗衰落 1.引言 卫星通信以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优和经济效益高等特点，受到人们的关注，并迅速发展，与光纤通信、数字微波通信一起成为现代远距离通信的支柱。虽然地面宽带网络技术日新月异，但是它只能让经济发达、人口密集的城市地区的人们享受宽带服务，而对于农村、人烟稀少地区和经济落后的地区，仅靠地面网络是无法经济有效地提供宽带服务的。卫星作为惟一能够实现全球无缝隙覆盖的通信手段，其作用无可替代。 卫星通信现在已经应用到各个领域，按其业务种类可分为:商用卫星、军用卫星、气象卫星、科研卫星、广播卫星等。目前卫星研究的热点和趋势是移动卫星通信和宽带通信。 然而卫星通信信道复杂，多径传播、多普勒频移、电离层闪烁、信道中不同媒质对电波产生的漫射与散射、遮蔽效应等，都将导致接收点的信号强度随时间随机地或慢地发生变化，亦即信号产生了衰落。 卫星移动通信信道是典型的衰落信道，在不同的环境中通常被表述为Rayleigh衰落Rician衰落和遮蔽Rician衰落。信号的衰落会降低信号的接收质量，严重时可能导致通信中断，常用的抗衰落技术主要有:分集抗衰落技术、自适应均衡抗衰落技术、编码抗衰落技术等。 2.分集接收抗衰落技术
实验一 移动通信系统组成及功能 一、实验目的 1．了解移动通信系统的组成。 2．了解移动通信系统的基本功能。 3．了解基带话音的基本特点。 二、实验内容 1．按网络结构连接各设备，构成移动通信实验系统。 2．完成有线→有线、有线→无线及无线→有线呼叫接续，观察呼叫接续过程，熟悉移 动通信系统的基本功能。 3．用实验箱及示波器观测空中传输的话音波形。 三、基本原理 图1-1是与公用电话网（PSTN ）相连的蜂窝移动通信系统方框图。系统包括大量移动 台MS 、许多基站BS 、若干移动交换中心MSC 及若干与MSC 相连的数椐库(HLR 、VLR 等，图中未画出)，MSC 通过中继线与公用电话网PSTN 的交换机EX 相连，接入公用电话网。系统的基本功能是：移动台能与有线电话或其它移动台通话(或传输数椐等信息)。 图1-1 移动通信系统方框图 这样庞大复杂的系统无法放在实验桌上由同学自己动手做实验。将系统合理简化得到图 1-2，它将图1-1实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机；基站BS 及移动台MS 各选用一台；有线电话采用二部。 它与图1-1实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是
相同的。 图1-2 简化的移动通信系统方框图 常用的移动通信系统主要有三类：蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统及无绳电话系 统，它们的功能及应用场合各不相同，但它们涉及的基本工作原理及技术是相同的。 移动通信的多址方式主要有FDMA 、TDMA 、CDMA 三大类。FDMA 系统一般为模拟 移动通信制式，TDMA 及CDMA （实际上，通常为TDMA/FDMA 及CDMA/FDMA 混合多址方式）为数字移动通信制式。FDMA 发展早，已成功应用于各种移动通信系统多年，目前在一些领域仍在应用。数字移动通信是在模拟移动通信基础上发展、演进而来的，在网络组成、设备配置、系统功能和工作方式上二者都有许多相同之处。 基于以上原因，为了得到体积小巧、价格低廉、可放在实验桌上由学生动手操作的移动 通信教学实验系统。在图1-2中，BS 、MS 实际选用基于FDMA 技术、采用数字信令的中国CT1无绳电话，EX 选用小型程控交换机，TEL 为有线电话。 为了测试上述小型移动通信系统无线部分的功能，采用了一台实验箱（SDT ），构成一 套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3 所示。 图1-3 移动通信教学实验系统 下面对图1-3各部分实际采用的设备及本实验内容介绍如下： MS ( Mobile Station ) : 移动台（无绳电话手机） BS ( Base Station ) : 基地台（无绳电话座机） EX ( Exchanger ) : 程控交换机 TEL (Telephone ) : 有线电话 SDT : 实验箱 SDT MS BS EX TEL TEL
ADS系统级仿真 ——发射机、零中频接收机与外差式接收机 课程名称：移动通信系统 院系：通信工程学院 专业：通信01班 年级： 2013级 姓名：叶汉霆 学号： 指导教师：李明玉 实验时间： 重庆大学
一、实验目的： 1. 熟悉ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。 2. 了解发射机、接收机的结构及工作原理； 3. 掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法，使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。 4.运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。 二、实验原理： 1.接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。 接收机各部分的作用和要求如下： ①射频滤波器1（FP Filter1） 选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。 抑制杂散信号，避免杂散响应。 减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器（LNA） 在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。 抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2（FP Filter2） 抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。 进一步抑制其他杂散信号。 减少本振泄漏。 ④混频器（Mixer） 将射频信号下变频为中频信号。 是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低 的噪声系数。 ⑤本振滤波器（Injection Filter） 滤除来自本振的杂散信号。
实验十二解扩实验 一．实验目的： 1、通过本实验掌握载波已调信号m序列解扩原理及方法，掌握解扩前后信号在时 域及频域上的变化。 2、通过本实验掌握载波已调信号GOLD序列解扩原理及方法，掌握解扩前后信号在 时域及频域上的变化。 二．实验内容： 1、观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的同步情况。 2、观察已调信号在解扩前后的频域变化。 三．基本原理： m序列解扩的是在接收到的RF信号上进行的，其实解扩的原理很简单，即用一个与发送端完全相同的m序列与接收到的信号直接相乘就可以完成信号的解扩，两个m序列的相位必须一致，即接收端产生的m序列必须进行捕获和跟踪，以使其速率和相位与发送端m序列保持一致。 四．实验原理： 1、实验模块简介 （1）CDMA发送模块： 本模块的主要功能：产生PN31伪随机序列，将伪随机序列或外部输入的其它数字序列扩频，扩频增益为32，扩频后输出码速率为512kbps，可输出两条不同扩 频码信号。 （2）CDMA接收模块： 本模块的主要功能：完成10.7MHz射频信号的选频放大，当本地扩频码设置为与发送端扩频码相同时，可完成扩频码的捕获及跟踪，进而完成射频信号的解扩。 （3）IQ调制解调模块： 本模块的主要功能：产生调制及解调用的正交载波；完成射频正交调制及小功率线性放大；完成射频信号正交解调。 2、扩频后的PSK已调信号分为三路送入CDMA接收模块中，分别与结婚搜模块中产 生的m序列的超前、同相、滞后序列相乘。在扩频码没有捕获到时，同相支路的捕获输出为低电平，扣码电路工作，每周期扣掉1/4个码元，使发送端和接收端的两个PN序列产生相对滑动，当滑动到两个序列的相位差小于一个码元时，电平，扣码电路停止工作，系统进入跟踪状态。此时超前-滞后支路产生的复合相关特性出现，经低通滤波后控制VCO，使收发端PN序列完全同步，此后跟踪过程一直存在，维持PN序列的同步。 PN码同相支路的相乘信号经带通滤波后即为解扩后的信号。该信号时一个基带信元的PSK调制信号，扩频码调制部分已经被去除。 五．实验步骤： （一）m序列扩频实验 1、在实验箱上正确安装CDMA发送模块、CDMA接收模块及IQ调制解 调模块 2、正确连线，检查无误后打开电源 3、将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关拨为全“0”，将接收模块上“GOLD SET” 拨码开关拨为全“0”，按复位键以完成设置。 4、示波器探头接接收模块“输出2”测试点，调整“幅度”电位器使该点信号电压
第一章抗衰落技术 实验一卷积码编码及译码实验 一、实验目的 通过本实验掌握卷积编码的特性、产生原理及方法，卷积码的译码方法，尤其是维特比译码的原理、过程、特性及其实现方法。 二、实验内容 1、观察NRZ基带信号及其卷积编码信号。 2、观察帧同步信号的生成及巴克码的特性。 3、观察卷积编码信号打孔及码速率匹配方法。 4、观察接收端帧同步过程及帧同步信号。 5、观察译码结果并深入理解维特比译码的过程。 6、观察随机差错及突发差错对卷积译码的影响。 三、基本原理 1、卷积码编码 卷积码是一种纠错编码，它将输入的k个信息比特编成n个比特输出，特别适合以串行形式进行传输，时延小。卷积码编码器的形式如图17-1所示，它包括：一个由N段组成的输入移位寄存器，每段有k段，共Nk个寄存器；一组n个模2和相加器；一个由n级组成的输出移位寄存器,对应于每段k个比特的输入序列,输出n个比特。 图17-1 卷积编码器的一般形式 由图17-1可以看到，n个输出比特不仅与当前的k个输入信息有关,还与前（N-1）k个信息有关。通常将N称为约束长度（有的书中也把约束长度定为nN或N-1）。常把卷积码
记为：（n 、k 、N ），当k =1时，N -1就是寄存器的个数。编码效率定义为： /c R k n = (17-1) 卷积码的表示方法有图解表示法和解析表示法两种：解析法，它可以用数学公式直接表达，包括离散卷积法、生成矩阵法、码生成多项式法；图解表示法，包括树状图、网络图和状态图（最的图形表达形式）三种。一般情况下，解析表示法比较适合于描述编码过程，而图形法比较适合于描述译码。 （1）图解表示法 下面以（2，1，3）卷积编码器为例详细讲述卷积码的产生原理和表示方法。（2，1，3）卷积码的约束长度为3，编码速率为1/2，编码器的结构如图17-2所示。 1,j 2,j 图17-2 （2,1,3）卷积编码器 如图17-2所示,卷积码的输出信息p 1,j ，p 2,j 不仅与本地输入信息j m 有关，还与已存入到寄存器的1j m -、2j m -有关，关系式为： 1,122,2j i j j j j j p m m m p m m ---=⊕⊕?? ? =⊕?? (17-2) 假定移位寄存器的初始状态m j -1、m j -2为00，则当第一个输入比特m j 为0时，由式（17-2）可知，输出的比特为00；当第一个输入比特m j 为1时，输出的比特为11。随着后面比特的相继输入，寄存器中的比特相继右移，此时输出比特按照式（17-2）可以依次算得。随着信息序列的不断输入，卷积编码器可能产生的各种序列可以用如图17-3所示的树状图表示。树状图中，每条树杈上所标注的码元为输出比特，每个节点上标注对a 、b 、c 、d 分别为移位寄存器的状态，a 表示m j -2m j -1＝00，b 表示m j -2m j -1＝01，c 表示m j -2m j -1＝10，d 表示m j -2m j -1＝11，一般情况下，共有2N -1种状态。每条树叉上所标注的码元为输出比特p 1,j p 2,j ，每条树叉的上支路对应输入比特0，下支路对应输入比特1。树状图从a 点开始画，此时移位寄存器状态为00。当第一个输入比特m j 为0时，输出比特特p 1,j p 2,j 为00；m j 为1时，输出比特
目录 移动通信系统实验指导 (1) 实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 (2) 实验二：移动信道建模的仿真分析 (4) 实验三： CDMA通信系统仿真 (5)
移动通信系统实验指导 上机实验是移动通信课程的重要环节，它贯穿于整个“移动通信”课程教学过程中。本课程的实验分为3个阶段进行，它要求学生根据教科书的内容，在MATLAB仿真平台上并完成相应系统及信道建模仿真，帮助学生直观的了解移动通信系统的相关工作原理。最后要求学生根据实验内容完成实验报告。 试验的软件环境为Microsoft Windows XP + MATLAB。
实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 一、实验目的 1．掌握二相BPSK调制的工作原理 2．掌握利用MATLAB进行误比特率测试BER的方法 3．掌握AWGN信道中BPSK调制系统的BER仿真计算方法 二、实验原理 1．仿真概述及原理 在数字领域进行的最多的仿真任务是进行调制解调器的误比特率测试，在相同的条件下 进行比较的话，接收器的误比特率性能是一个十分重要的指标。误比特率的测试需要一个发送器、一个接收器和一条信道。首先需要产生一个长的随机比特序列作为发送器的输入，发送器将这些比特调制成某种形式的信号以便传送到仿真信道，我们在传输信道上加上一定的可调制噪声，这些噪声信号会变成接收器的输入，接收器解调信号然后恢复比特序列，最后比较接收到的比特和传送的比特并计算错误。 误比特率性能常能描述成二维图像。纵坐标是归一化的信噪比，即每个比特的能量除以噪声的单边功率谱密度，单位为分贝。横坐标为误比特率，没有量纲。
目录 目录 0 第一部分基础实验 (1) 第1章伪随机序列产生实验 (2) 实验一 m序列产生及特性分析实验 (3) 实验二 GOLD序列产生及特性分析实验 (7) 实验三 WALSH序列产生及特性分析实验 (11) 第2章信源编码和信道编码实验 (15) 实验一语音模数转换和压缩编码实验 (24) 实验二线性分组码实验 (26) 实验三 GSM卷积码实验 (32) 实验四 GSM交织技术实验 (38) 第3章扩频通信基础实验 (41) 实验一直接序列扩频（DS）编解码实验 (42) 实验二跳频（FH）通信实验 (45) 实验三 DS/CDMA码分多址实验 (48) 第4章数字调制和解调实验 (52) 实验一 BPSK调制解调实验 (53) 实验二 QPSK调制解调实验 (56) 实验三 OQPSK调制解调实验 (59) 实验四 MSK调制解调实验 (62) 实验五 GMSK调制解调实验 (65) 实验六 OFDM调制解调实验 (68) 第二部分系统实验 (73) （一）单机系统 (74) 第1章单机自环系统 (74) 实验一短信收发实验 (74) 实验二数据接入CDMA信道的收发实验 (76) 实验三移动终端原理实验 (78) （二）GSM系统 ........................................ 错误！未定义书签。
第2章交换机原理.................................... 错误！未定义书签。实验一系统通信实验.................................. 错误！未定义书签。实验二移动小区切换漫游与HLR管理.................... 错误！未定义书签。实验三 VLR管理 ...................................... 错误！未定义书签。实验四移动交换机软件——移动台的历史记录.......... 错误！未定义书签。第3章基站原理...................................... 错误！未定义书签。实验一基站信道分配实验（选配模块）.................. 错误！未定义书签。实验二网络优化与基站RACH接入控制实验............... 错误！未定义书签。第4章 GSM信令 ...................................... 错误！未定义书签。实验一移动台开机、关机实验........................... 错误！未定义书签。实验二移动台漫游实验................................ 错误！未定义书签。实验三移动台主叫实验................................ 错误！未定义书签。实验四移动台被叫实验................................ 错误！未定义书签。第5章移动系统七号信令.............................. 错误！未定义书签。实验一移动通信7号信令实验........................... 错误！未定义书签。第6章无线信道实验.................................. 错误！未定义书签。实验一加性高斯白噪声信道的统计特性实验.............. 错误！未定义书签。实验二信道编码实验................................... 错误！未定义书签。第7章 GSM/CDMA/TD-CDMA通信模块（选配）.............. 错误！未定义书签。实验一 GSM模块配置实验（选配） ....................... 错误！未定义书签。实验二 GSM设备短信收发实验（选配）.................... 错误！未定义书签。实验三 GSM设备呼叫实验（选配） ....................... 错误！未定义书签。实验四 GPRS数据通信（无线上网）实验（选配）.......... 错误！未定义书签。3G TD-CDMA开发模块使用说明（LC6311+）................. 错误！未定义书签。第8章复用系统实验.................................. 错误！未定义书签。实验一码分复用及相关性仿真软件实验.................. 错误！未定义书签。实验二数字时分复接系统实验.......................... 错误！未定义书签。实验三基于GSM模块的分布式数据采集................... 错误！未定义书签。第三部分二次开发说明................................. 错误！未定义书签。第1章 DSP二次开发说明 ............................... 错误！未定义书签。第2章 GSM模块二次开发说明 .......................... 错误！未定义书签。附录一 CH341驱动安装 ................................. 错误！未定义书签。附录二TD-SCDMA视频使用说明........................... 错误！未定义书签。
移动通信在铁路通信系统中应用 铁路运输是国家的经济大动脉，铁路通信系统是直接保证铁路运输的重要工具，它的质量的好坏直接影响铁路运输的效率以及运输速度和安全。随着科技的进步和发展，各种高新技术被广泛地应用在铁路通信系统中，使得铁路通信系统得到逐步提高和完善，并提高了铁路运输的运输速度、效率以及安全可靠性，本文主要讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。 一、通信的作用 通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。铁路通信就是指利用有线通信、无线通信、光纤通信等现代化技术和设备，将铁路运输生产和建设过程中的各种信息进行传输和处理交换。随着我国高速铁路的建设和运行，对铁路通信技术提出了更高的要求，只有不断地发展和完善铁路通信系统，才能为现代化铁路的建设与运行提供重要技术支持和安全保障。 二、集群通信系统 集群通信系统是一种功能强大的专用移动通信系统，是通信与微处理机技术、程控交换技术、计算机网络技术紧密结合的产物。由于它具有群呼、组呼、强插、强拆等功能，特别适合于调度指挥以及应急、抢险等场合，并较好地解决了通信频率合理分配的问题，因而倍受专业运营管理部门的青睐，被确定为现行铁路移动通信方式的首选类型。但是这一系统还具有一定的缺点，主要包括采用动态的频率分配，没有考虑与周围公用网的有效融合问题，没有先进的路由合理选择功能，并且在建立通路和自动过网时存在信息丢失现象，保密性不强，容易受干扰等，这些缺点对于话音通信的影响不大，但是会对列车与调度指挥中心之间的实时双向数据通信造成较大的误码。因而对于要求较高数据通信误码率的场合并不适合。 三、GSM-R技术
无绳电话系统 实验一信道分配实验 一、实验内容 1、观察无绳电话在通话时信道切换的规律，以及对话音的影响。 2、通过实验箱测量无绳电话通话状态下切换信道操作后通话信道的改变，了解其切换信道的功能。 3、通过实验箱观测无绳电话多信道共用、空闲信道选取的方式。 二、实验目的 1、了解无线信道的概念。 2、了解一般移动通信系统的无线多信道共用、空闲信道选取方式。 1、了解移动通信原理实验箱无绳电话部分的基本工作原理。 2、掌握实验箱的基本操作方法。 三、实验原理 1、无绳电话的空闲信道选取方式 多信道共用的移动通信系统，在基站控制的小区内有多个无线信道提供给移动用户共用。那么，在某一用户主呼或被呼时，如何从几个信道中选择一个空闲信道分配给该用户使用呢？ 空闲信道选取方式以有下四种： （1）专用呼叫信道（专用控制信道）方式； （2）循环定位方式； （3）循环不定位方式； （4）循环分散定位方式。 无绳电话的多信道共用是一个小区（所研究的无绳电话电磁波覆盖范围所自然形成的小区域）内所有无绳电话共用20个信道。然而，与蜂窝移动通信系统及集群移动通信系统不同，无绳电话小区内的全体无绳电话无统一的基站控制器，而是由每台无绳电话各自独立地选用空闲信道。若采用循环定位方式及循环分散定位方式，已挂机的无绳电话也要占用一个信道发示闲音，一个小区最多只能容纳20部无绳电话，容量太小，故不能采用。实际能采用的只有专用呼叫信道方式及循环不定位方式或两种方式的变形及组合方式。 专用呼叫信道方式呼叫速度快，但在呼叫信道上受干扰的概率较大；循环不定位方式基本不存在互相干扰，但呼叫速度慢。当前国内生产的CT1无绳电话大多采用专用呼叫信道方式。 一台无绳电话的手机与座机重新对识别码（ID码）后，由识别码按一定算法确定新的呼叫信道。所有的呼叫都在呼叫信道上进行。因此，同一台无绳电话的“专用”呼叫信道也是可变的。小区内不同无绳电话识别码一般不相同，呼叫信道一般也各不相同。另外，其它无绳电话通话时占用本台无绳电话呼叫信道的概率及占用时间都是有限的。第三，本台无绳电话手机距离座机一般是最近的，收到的信号最强。总之，采用专用呼叫信道方式的无绳电
浅谈铁路通信系统中移动通信技术的有效 应用 近些年来，移动通信系统快速发展，先后从2G、3G到现在的4G网络，给人们的生活带来了极大的便利，同时我们看到，这项技术在工业、农业、交通运输业等方面也得到了广泛的应用，例如在铁路上的应用，GSM移动通信应用在铁路，称作GSM-R网络。 1 GSM-R在铁路的主要应用 GSM-R目前在铁路主要应用有10个方面：机车同步操作控制系统信息传输、列车控制系统安全信息传输、调度通信、列车尾部风压信息传送、旅客列车移動信息综合接入、机车移动信息综合接入、编组站移动信息综合接入、CTCS 级/CTCS级移动信息传输、应急指挥通信话音和数据业务、区间移动信息接入及公务移动通信。下面我们主要通过调度系统方面的应用，来认识这项技术。 调度通信系统功能 无线有线一体化是调度通信系统功能实现的基础。调度通信系统的主要客户为行车调度员、车站值班员、司机、运转车长、助理值班员、机务段调度员、列车段值班员、机车调度员、电力牵引变电所值班员、救援列车主任等相关人员。调度员呼叫司机、运转车长等移动终端这种调度电话业务的
实现就是通过调度通信系统与GSM-R系统的有机结合。调度系统的语音通信需求主要有以下有4种。 智能呼叫：行车调度员通过车次功能号寻址方式对调度辖区内的机车司机进行呼叫并通话；机车司机通过位置寻址方式对本站/前方站/后方站的车站值班员进行呼叫并通话，此方法中的位置寻址是通过GSM-R小区信息实现的；车站值班员按车次号通过功能号寻址方式对机车司机进行呼叫并通话；行车调度员对调度管辖区内车站值班员进行呼叫并通话；机车司机按位置寻址方式对当前所在调度管辖区的行车调度员进行呼叫并通话；车站值班员用移动终端号码对行车调度员进行呼叫并通话；车站值班员以单键方式对相邻车站值班员进行呼叫并通话。 语音组呼：该话音通信方式可以使各被叫均可加入通话过程中，在通信的过程中所有参与者都可进行讲话，包括行车调度员对调度管辖区内的所有机车司机进行呼叫并通话；行车调度员对调度管辖区内的所有车站或某些车站值班员进行呼叫并通话；行车调度员对调度管辖区内指定车站的车站值班员、助理值班员以及该车站基站范围内的所有机车司机进行呼叫并通话；行车调度员对调度管联盟辖区内的列车段、机务段运转、电力牵引变电所值班员等进行呼叫并通话；行车调度员、车站值班员、救援列车主任、助理值班员之间通过组呼方式进行通话；车站基站范围内机车司机和运转车
《移动通信技术》实验教学大纲 1.实验课程号：B453L07500 2.课程属性：（限选） 3.实验属性：非独立设课 4.学时学分：总学时36,实验学时10 5.实验应开学期：秋李 6.先修课程：数据通信与计算机网络，信号与系统，通信原理等。 一、课程的性质与任务 本实课程是移动通信技术的配套实验课，要求通过实验课的练习与实践使学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解，并掌握典型通信系统的基本组成和基本技术，以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的需求。 二、实验的目的与基本要求 通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论容产生一个具体的感性认识,通过具体的实验操作使学生达到“知其然，且知英所以然”，从而提髙分析问题、解决问题的能力。 三、实验考核方式及办法 实验成绩评分办法：实验成绩占课程成绩的15%。 四、实验项目一览表 移动通信技术实验项目一览表 序实验项目实验实验适用学 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扩頻技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3抗衰落技术脸证性必做信息工程/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。掌握星座图的槪念、星座图的产生原理及方法。 2.实验容 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),调廿示波器为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),适当调右11号模块压控偏宜电位器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。
实验一移动通信系统组成及功能 一、实验目的 1．了解移动通信系统的组成。 2．了解移动通信系统的基本功能。 3．了解基带话音的基本特点。 二、实验内容 1．按网络结构连接各设备，构成移动通信实验系统。 2．完成有线→有线、有线→无线及无线→有线呼叫连接，观察呼叫连接过程，熟悉移动通信系统的基本功能。 3．用实验箱及示波器观测空中传输的话音波形。 三、基本原理 如图1-1是公用电话网（PSTN）相连的蜂窝移动通信系统方框图。 为了测试小型移动通信系统无线部分的功能，采用了一台试验箱（STD），构成一套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3所示。
四、实验步骤 1．按图1-3的布局顺序放置设备并连接成系统：两部有线电话用户线插入交换机号81、82的用户线插孔；无绳电话座机用户线插入交换机号码88的用户线插孔。然后进行对码，使三者识别码及呼叫信道一致。 2．分别拨号有线电话1、2，听其震铃、回铃声，通话完毕挂机，未挂机一方听忙音。3．将双踪示波器两个探头分别接至试验箱“BS测量”及“MS测量”面板上接收机解调输出端AF0。接通实验箱电源（K5置ON），置系统测量自动AUTO 工作方式（按“工作方式”控制面板K1键至SYST灯亮，再按K2键使K2灯亮），试验箱守候在无绳电话控制信道。关发射机（“发射机控制”面板上的K6置OFF），关信令储存显示模块（“无线信令储存显示”面板上的K10置OFF）。 4．手机拨号分别叫a、o、e、i、u、ü，然后在示波器上面分别观察通话双方的语音波形，并记录波形。 五、实验结果 1．如下图1-4所示a、o、e、i、u、ü语音信号的波 “a”的波形 “o”的波形 “e”的波形