移动通信原理实验指导书09

实验要求1.每位学生必须按规定完成实验课，因故不能参加实验者，应课前向指导教师请假（必须经有关领导批准）。对所缺实验要在期末考试规定时间内补齐，缺实验者不得参加期末考试。2.每次实验课前，必须预习，弄清实验题目、目的、内容、步骤和操作过程，及需记录的参数等，认真做好预习报告。在实验前，指导教师要检查预习结果并就与本实验有关的内容进行提问。对不写预习报告，又回答不出问题者，不准做实验。3.每次实验课前，学生须提前5分钟进入实验室，找好座位，检查所需实验设备，做好实验前的准备工作。4.做实验前，了解设备的原理和正确使用方法。在没有弄懂仪器设备的使用方法前，不得贸然使用，否则因使用不当造成仪器设备损坏的，根据大连民族学院《仪器设备损坏丢失处理暂行办法》规定进行处理。5.实验室内设备在实验过程中不准任意搬动和调换，非本次实验所用仪器设备，未经指导教师允许不得动用。6.要求每位学生在实验过程中，要具有严谨的学习态度、认真、踏实、一丝不苟的科学作风。坚持每次实验都要亲自动手，不可“坐车”，实验小组内要轮流操作和记录等工作，无特殊原因，中途不得退出实验，否则本次实验无效。7.实验中若接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行（包括安全电压），线路连接完毕再送电。实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查、处理。8.实验过程中，如出现事故，就马上拉开电源开关，然后找指导教师和实验技术人员，如实反映事故情况，并分析原因和处理事故。如有损坏仪表和设备时，应马上提出，按有关规定处理。9.每次实验结束，指导教师要对实验数据和结果进行验收，要经检查并签字，在教师确认正确无误后，学生方可拆线。整理好实验台和周围卫生，填写实验登记簿后方可离开。10.实验课后，每位学生必须按实验指导书的要求，独立完成实验报告，不得抄袭。11.实验成绩由实验操作和实验报告组成。目录一、移动通信技术实验说明..........................................................................................1二、移动通信技术实验装置介绍和使用说明..............................................................22.1系统组成.............................................................................................................22.2调制解调模块.....................................................................................................32.2.1调制方式的实现..............................................................................................32.2.2解调方式的实现.............................................................................................62.3无绳电话系统.....................................................................................................72.3.1射频部分..........................................................................................................82.3.2用户线信令部分.............................................................................................92.3.3双工器部分...................................................................................................112.4CDMA系统.......................................................................................................132.4.1发射机的实现................................................................................................132.4.2接收机的实现................................................................................................16三、实验项目................................................................................................................24实验一OKUMURA-HATA模型的计算机仿真........................................................24实验二QPSK/DQPSK调制解调实验...................................................................27实验三信道分配实验............................................................................................29实验四用户信令与无绳电话实验........................................................................32实验五GOLD序列的捕获与跟踪实验................................................................37实验六扩频与解扩实验........................................................................................40实验七载波提取实验............................................................................................43实验八帧同步提取实验........................................................................................46实验九CDMA移动通信系统实验.......................................................................521一、移动通信技术实验说明《移动通信技术实验指导书》是根据课程而编制的。《移动通信技术实验》是通信工程专业的一门专业教育选修课，是《移动通信技术》课程和《扩频通信》等课程的实验教学，是与之相匹配的课外实践环节，总学时为12学时。通过实验可以加深对课程内容的理解，《移动通信技术实验》不仅与课堂讲授的基本理论、基础知识相结合，而且也是学习后续课程和进行科研工作的基础，同时又是培养学生独立思考和理论联系实际能力的重要手段。移动通信技术实验课程的目的是使学生了解移动通信所涉及到的各种技术的实现方法，熟悉具有代表性的移动通信系统。要求学生能够独立完成各种技术的调试，并具备独立设计移动通信系统的综合能力。本实验具有以下几个主要特点：⑴覆盖的知识点较多；⑵系统性强；⑶技术性实践性强。本课程的实验是利用实验室所提供的移动通信实验箱来完成的，且大部分为验证性的实验，通过实验来验证理论课所讲述的知识。另外还安排了几个综合性实验，使学生能够将所学知识能够融会贯通，使之系统化。2二、移动通信技术实验装置介绍和使用说明2.1系统组成本实验系统覆盖移动通信技术和扩频通信课程的主要知识点，包括数字调制实验、多址实验、发射机/接收机实验，同时设定了两个典型的移动通信系统，模拟通信系统和DS-CDMA系统，不仅包括了移动通信技术的基本原理，还包括了扩频通信的扩频和解扩，同步和捕获等关键技术。该实验装置具有较强的系统性，能够模拟多种具有代表性的移动通信系统。本实验系统包括三个主要部分：调制解调模块；无绳电话系统；CDMA系统。整个实验系统的组成如图2-1所示。图2-1移动通信原理实验系统组成下面分别对系统的三个模块调制解调模块、无绳电话系统、CDMA系统模块的功能作详细的介绍。CDMA接收机CDMA接收机载波提取模块调制模块解调模块电源模块有线电话接口无绳电话模块有线信令模块信号音发生模块CDMA发射机无绳电话系统CDMA系统调制部分无绳电话手机无绳电话座机有线电话32.2调制解调模块随着通信业务量的增加，频谱资源日趋紧张，为了提高系统的容量，信道间隔已由最初的100kHz减少到25kHz，并将进一步减少到12.5kHz，甚至更小。同时，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入ISDN网，所以目前通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡。因此系统中必须采用数字调制技术。数字信号调制的基本类型分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。然而一般的数字调制技术因传输效率低而无法满足移动通信的要求，为此，需要专门研究一些抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频谱内传输数据的比特率，以适用于移动通信的窄带数据传输的要求。如最小频移键控（MSK－MinimumShiftKeying），高斯滤波最小频移键控（GMSK－GaussianFilteredMinimumShiftKeying），四相相移键控（QPSK－QuadratureReferencePhaseShiftKeying），交错正交四相相移键控（OQPSK－OffsetQuadratureReferencePhaseShiftKeying），四相相对相移键控（DQPSK－DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying）和π/4正交相移键控（π/4-DQPSK－DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying）,已在数字蜂窝移动通信系统中得到广泛应用。数字调制技术又可分为两类：一类是线性调制技术，主要包括PSK、QPSK、DQPSK、OQPSK、π/4－DQPSK和多电平PSK等。这一类调制技术要求通信设备从频率变换到放大和发射过程中保持充分的线性，因此在制造移动设备中会增加难度和成本，但可以获得较高的频谱利用率。另一类是恒包络调制技术，主要包括MSK、GMSK、GFSK、TFM等。这类调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱，并对放大设备没有线性要求，不足之处是其频谱利用率通常低于线性调制技术。由于这两类调制技术各有优势，因此被不同的移动通信系统所采用。如GSM系统中采用的就是GMSK调制，而IS-95CDMA系统采用的是QPSK和OQPSK调制。为了使用户能够对各种移动通信中常