移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì)
移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì),移動(dòng),挪動(dòng),通信,通訊,課程設(shè)計(jì)
目錄
第一部分 MBC-8A移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)……………………………………1
1.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成及功能…………………………………………..……………….1
1.1.1、 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)….. ……………………………………………..………1
1.1.2、 有線電話與有線電話呼叫接續(xù)過(guò)程……………….………………………2
1.1.3、 手機(jī)與有線電話呼叫接續(xù)過(guò)程………………………….…………………3
1.1.4、 話音波形………………………………………….…………………………3
1.2. 無(wú)線數(shù)字信令………………………………………………………………………4
1.2.1、 數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)………………………………………………….…………4
1.2.2、 無(wú)繩電話無(wú)線無(wú)線數(shù)字信令副載頻調(diào)制方式及幀結(jié)構(gòu)…….……………4
1.2.3、 雙綜示波器存儲(chǔ)觀測(cè)無(wú)線數(shù)字信令……………………………….………4
1.3. 信令系統(tǒng)……………………………………………………………………………6
1.3.1、 程控交換機(jī)用戶線信令…………………………………….………………6
1.3.2、 觀測(cè)程控交換機(jī)用戶信令……………………………….…………………6
1.4. 無(wú)繩電話及實(shí)驗(yàn)箱識(shí)別碼…………………………………………………………8
1.4.1、 設(shè)置無(wú)繩電話及實(shí)驗(yàn)箱識(shí)別碼(ID碼)…………………………………8
1.4.2、 無(wú)繩電話各個(gè)頻道的頻率……………………………………….…………8
1.5. TDMA(時(shí)分多址)移動(dòng)通信……………………………………………………9
1.5.1、 TDMA移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)……………………………………………………9
1.5.2、 各點(diǎn)信號(hào)的測(cè)量………………………………………….…………………9
第二部分 MBC-CDMA移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)………………………………………11
2.1 m序列相關(guān)特性……………………………………………………………………11
2.1.1 基本原理……………………………………………………………..………11
2.1.2 m序列自相關(guān)特性…………………………………….……………………12
2.2 M序列相關(guān)特性……………………………………………………………………13
2.2.1 5階M序列…………………………………………………………………13
2.2.2 5階M序列自相關(guān)…………………………………………………………13
2.3 信道編碼:交織編碼………………………………………………………………15
2.3.1 基本原理………………………………………………….…………………15
2.3.2 各點(diǎn)信號(hào)……………………………………………………………….……16
2.4 復(fù)合地址碼擴(kuò)頻調(diào)制………………………………………………………………20
2.4.1 基本原理………………………………………………………….…………20
2.4.2 測(cè)量各點(diǎn)信號(hào)的波形………………………………………………….……20
第三部分 課程設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………….…………21
第一部分 MBC-8A移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)
1.1 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成及功能
1.1.1、移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
下圖是與公用電話網(wǎng)(PSTN)相連的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)方框圖。系統(tǒng)包括大量移動(dòng)臺(tái)MS、許多基站BS、若干移動(dòng)交換中心MSC及若干與MSC相連的數(shù)椐庫(kù)(HLR、VLR等,圖中未畫出),MSC通過(guò)中繼線與公用電話網(wǎng)PSTN的交換機(jī)EX相連,接入公用電話網(wǎng)。
這樣龐大復(fù)雜的系統(tǒng)無(wú)法放在實(shí)驗(yàn)桌上由同學(xué)自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。將系統(tǒng)合理簡(jiǎn)化得到圖下圖,它將上圖實(shí)際系統(tǒng)全部交換機(jī)EX及MSC合并成一部交換機(jī);基站BS及移動(dòng)臺(tái)MS各選用一臺(tái);有線電話采用二部。 它與上圖實(shí)際系統(tǒng)在包含的各種功能設(shè)備(交換機(jī)、基站、移動(dòng)臺(tái)及有線電話)、系統(tǒng)基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(各設(shè)備的連接關(guān)系)及系統(tǒng)功能等特征方面是相同的。
為了得到體積小巧、價(jià)格低廉、可放在實(shí)驗(yàn)桌上由學(xué)生動(dòng)手操作的移動(dòng)通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在上圖中,BS、MS實(shí)際選用基于FDMA技術(shù)、采用數(shù)字信令的中國(guó)CT1無(wú)繩電話,EX選用小型程控交換機(jī),TEL為有線電話。
為了測(cè)試上述小型移動(dòng)通信系統(tǒng)無(wú)線部分的功能,采用了一臺(tái)實(shí)驗(yàn)箱(SDT),構(gòu)成一套完整的移動(dòng)通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),如下圖所示。
下面對(duì)上圖各部分實(shí)際采用的設(shè)備及本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容介紹如下:
1.CT1無(wú)繩電話
CT1無(wú)繩電話屬于FDMA系統(tǒng),數(shù)十個(gè)雙工頻道被全部無(wú)繩電話共用,采用話音模擬調(diào)頻及數(shù)字信令技術(shù)。系統(tǒng)有一個(gè)基地臺(tái),即無(wú)繩電話座機(jī),通過(guò)用戶線接入電話網(wǎng)交換機(jī);可帶1-4部移動(dòng)臺(tái)即無(wú)繩電話手機(jī)(每一時(shí)刻,只能有一部手機(jī)通話)。無(wú)繩電話是為方便有線電話用戶而提出的。它將有線電話座機(jī)與通話手柄之間的電纜(繩)去掉,用無(wú)線信道代替之,通話手柄成為無(wú)繩電話手機(jī)。用戶持無(wú)繩手機(jī)在以座機(jī)為中心的小范圍內(nèi)移動(dòng)通話,十分方便。雖然從使用功能上看,無(wú)繩電話是有線電話的無(wú)線延伸,但其工作原理及使用的技術(shù)都屬于移動(dòng)通信范疇。CT1無(wú)繩電話及在其后發(fā)展起來(lái)的各種數(shù)字無(wú)繩電話組成的無(wú)繩電話大家族,成為常用的四類移動(dòng)通信系統(tǒng)之一。
通常,同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有許多組實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),相距很近,為了防止互相干擾,必須降低無(wú)繩電話的發(fā)射功率及接收機(jī)靈敏度,以減小電磁波作用范圍。在此條件下,為了保證同一套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)部接收信號(hào)足夠強(qiáng),能正常完成各實(shí)驗(yàn),必須加強(qiáng)無(wú)線設(shè)備間的無(wú)線耦合:
① 無(wú)繩座機(jī)BS的天線垂直豎立但不要拉出。實(shí)驗(yàn)箱”BS收發(fā)信機(jī)”天線放置在無(wú)繩座機(jī)天線與座機(jī)外殼之間的縫隙中,使二者無(wú)線緊耦合。
② 無(wú)繩手機(jī)MS的天線不要拉出。將實(shí)驗(yàn)箱”MS收發(fā)信機(jī)”天線的芯線與地線夾在一起后套在無(wú)繩手機(jī)天線上,使二者無(wú)線緊耦合。
2、程控交換機(jī)
本教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中程控交換機(jī)采用1拖4雙繩路小型用戶程控交換機(jī),一條外線可接4部?jī)?nèi)部電話。本系統(tǒng)中不用其外線端口,只使用內(nèi)部4條用戶線端口,其技術(shù)參數(shù)與使用方法與PSTN程控交換機(jī)相同,相當(dāng)于4門PSTN程控交換機(jī)。
下圖為小型程控交換機(jī)的外觀圖。四個(gè)用戶線插座可連接四部電話(包括無(wú)繩電話座機(jī)),插座下方號(hào)碼為對(duì)應(yīng)電話的號(hào)碼。交換機(jī)由220VAC市電供電,通電后電源指示LED燈連續(xù)閃爍。用戶電話摘機(jī)后對(duì)應(yīng)的LED指示燈亮。
1.1.2、有線電話與有線電話呼叫接續(xù)
按順序放置設(shè)備并連接成系統(tǒng):兩部有線電話用戶線插入交換機(jī)號(hào)碼81、82的用戶線插孔,無(wú)繩電話座機(jī)用戶線(帶用戶線信號(hào)測(cè)量板LINE.PCB)插入交換機(jī)號(hào)碼84的用戶線插孔,三個(gè)有線電話的號(hào)碼分別為81、82、84。有線電話之間通信,其接續(xù)過(guò)程如下圖所示:
1.1.3、手機(jī)與有線電話呼叫接續(xù)過(guò)程
無(wú)繩手機(jī)按“通話”鍵摘機(jī),聽到撥號(hào)音后撥有線電話1或有線電話2的號(hào)碼,有線電話振鈴,無(wú)繩手機(jī)聽回鈴。有線電話摘機(jī)通話,通話完畢掛機(jī)。其接續(xù)過(guò)程如下所示:
1.1.4、話音波形
在手機(jī)與有線電話通話時(shí),用示波器在實(shí)驗(yàn)箱上觀測(cè)發(fā)射在空中的話音波形,可了解話音的基本特征。手機(jī)撥號(hào)呼叫有線電話進(jìn)入通話后,示波器可觀測(cè)到通話雙方的話音波形。如下圖:
(每格為2ms,所以Tp=7ms)
話音是由發(fā)音器官中的聲音激勵(lì)源和口腔聲道形狀的不同而形成的。話音分為濁音和清音,濁音包括元音及濁輔音。濁音對(duì)應(yīng)于聲帶振動(dòng),每個(gè)單詞中至少包括1個(gè)濁音。濁音,又稱有聲音。發(fā)濁音時(shí)聲帶在氣流作用下準(zhǔn)周期地閉合或開啟,從而在聲帶中激勵(lì)起準(zhǔn)周期的聲振動(dòng),形成濁音聲波,如下圖所示。圖中TP為基音周期,則基音頻率fp=1/Tp。通常fp在70~300Hz范圍內(nèi),則Tp=3~13ms?;纛l率一般女聲較高,男聲較低。清音又稱無(wú)聲音。發(fā)清音時(shí)聲帶不振動(dòng),聲道被氣流沖擊產(chǎn)生較小輻度的聲波,其波形與噪聲相似,清音信號(hào)沒有準(zhǔn)周期性。包括濁音及清音的話音能量主要集中在300~3400Hz頻率范圍內(nèi)。
1.2 無(wú)線數(shù)字信令
1.2.1、數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)
按信令形式不同,信令分為模擬信令和數(shù)字信令兩類。模擬信令包括音頻信令及其它形式的模擬信號(hào),它應(yīng)用早,現(xiàn)在仍應(yīng)用在許多通信系統(tǒng)中,例如PSTN模擬用戶線信令全為模擬信令。數(shù)字信令具有速度快、容量大等一系列明顯優(yōu)點(diǎn),已成為目前通信系統(tǒng)中采用的主要形式。
典型的移動(dòng)通信系統(tǒng)BS至MS之間的無(wú)線數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)如圖2-1所示,它包括位同步碼(又稱為前置碼)、幀同步(又稱為字同步)、有效數(shù)據(jù)(包括地址、消息和其它數(shù)據(jù))及糾/檢錯(cuò)碼四部分。
位同步
幀同步
有效數(shù)據(jù)
糾/檢錯(cuò)碼
圖2-1 典型的數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)
1.2.2.無(wú)繩電話無(wú)線數(shù)字信令副載頻調(diào)制方式及幀結(jié)構(gòu)
信令數(shù)據(jù)先對(duì)副載頻進(jìn)行FSK調(diào)制,即一次調(diào)制,如表2-1所示。然后再對(duì)45/48MHz的主載頻調(diào)頻(FM),即二次調(diào)制。由于每個(gè)碼元只調(diào)制為1個(gè)周期的副載頻,故與經(jīng)典的FSK調(diào)制相比有點(diǎn)不同:碼元寬度隨0/1數(shù)據(jù)而變化。
表2-1 信令數(shù)據(jù)的FSK調(diào)制方式
數(shù)據(jù)
FSK調(diào)制參數(shù)
0
周期2.0ms的一周方波
1
周期2.8ms的一周方波
幀同步S
周期4.0ms的一周方波
1.2.3、用TDS210雙蹤數(shù)字存儲(chǔ)示波器觀測(cè)無(wú)線數(shù)字信令
數(shù)據(jù)幀的典型結(jié)構(gòu)以手機(jī)撥號(hào)碼7為例,見下圖。
數(shù)據(jù)幀為00S001100111000,各部分的含義見下圖,其中有效數(shù)據(jù)有12位,分為三個(gè)部分:
同步碼
IDH
手機(jī)號(hào)代碼
消息(消息)
0 0 S, 0 0 1 1, 0 0, 1 1 1 0, 0 0
(1)IDH
IDH為無(wú)繩電話系統(tǒng)16位識(shí)別碼(ID碼)的高4位。在初裝無(wú)繩電話時(shí),座機(jī)與手機(jī)要統(tǒng)一ID碼,稱為對(duì)碼。只有ID碼相同的座機(jī)和手機(jī)才能建立無(wú)線連接,有效防止不同ID碼無(wú)繩電話之間的竄擾和盜打。在手機(jī)摘機(jī)主呼及被呼振鈴時(shí),才全部發(fā)送及接收16位ID碼,在這以后的信令傳輸過(guò)程中為節(jié)省傳輸時(shí)間只發(fā)送部分ID碼。由于實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)進(jìn)行了對(duì)碼,ID碼為03210300(四進(jìn)制),所以IDH為0011(二進(jìn)制)。
(2)手機(jī)號(hào)代碼
本無(wú)繩電話一臺(tái)座機(jī)最多可帶4部手機(jī)(任一時(shí)間只能有一部手機(jī)占用座機(jī)通話)。在對(duì)碼時(shí),按手機(jī)對(duì)碼的先后順序,座機(jī)順次指定手機(jī)號(hào)碼為1、2、3、4。信令中手機(jī)號(hào)代碼含義見表2-2,2位代碼倒序看為自然二進(jìn)制碼,與手機(jī)號(hào)碼直接對(duì)應(yīng)。
表2-2 手機(jī)號(hào)碼
手機(jī)號(hào)碼
1
2
3
4
代碼
00
10
01
11
倒序代碼
00
01
10
11
由于本次實(shí)驗(yàn)只使用一個(gè)手機(jī),所以手機(jī)號(hào)代碼為00B
(3)消息
常用消息見表2-3。
表2-3 無(wú)繩電話常用消息
消息
代碼(倒序讀出)
撥號(hào)碼0-9、*、#
01-09H、0EH、0FH
閃斷(Flash)
10H
掛機(jī)
12H
同時(shí)測(cè)得其他數(shù)字信令如下圖所示:
(1)手機(jī)撥號(hào)碼6(00S001100011000); (2)手機(jī)撥號(hào)碼7(00S001100111000);
(3) “閃斷”操作(00S001100000010); (4)手機(jī)掛機(jī)(00S001100010010)
1.3 信令系統(tǒng)
1.3.1、程控交換機(jī)用戶線信令
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的PSTN程控交換機(jī)用戶線信令如下所示。
(1)監(jiān)視信令
?.饋電電壓為-48VDC,用戶環(huán)路電阻(包括話機(jī)摘機(jī)電阻)小于2000W,交換機(jī)向電話機(jī)直流饋電電流(環(huán)路電流)18-50mA(電話機(jī)摘機(jī)門限電流約10mA)。
?.鈴流:25±3Hz正弦波,有效值90±15VAC。
?.撥號(hào)音:450±25Hz連續(xù)信號(hào),電平為-10±3dBm。
?.忙音:450±25Hz、0.7秒斷續(xù)(0.35秒送、0.35秒斷)信號(hào),電平為-10±3dBm。
?.回鈴音:450Hz±25Hz、5秒斷續(xù)(1秒送、4秒斷)信號(hào),電平為-10±3dBm。
(2)地址信令(撥號(hào)信令)
?.直流脈沖信號(hào)(已不常用,略)
?.雙音多頻(DTMF:Dual Tone Multi-Frequency)信號(hào),如表3-1所示。
由以上用戶線信令技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可見,它是包括直流(環(huán)流)和音頻(25Hz、450Hz及DTMF)的模擬信令。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用的小型用戶程控交換機(jī)用戶線信令總體上符合以上標(biāo)準(zhǔn),只在以下細(xì)節(jié)上有差別,但是它的使用完全正常。
?.饋電電壓約為24VDC,比PSTN交換機(jī)的48VDC低。這是因?yàn)槠溆脩艟€短,線路壓降小,24VDC電壓已足夠使用。
?.發(fā)出的450Hz信號(hào)音為方波。由于450Hz信號(hào)音(包括撥號(hào)音,回鈴音及忙音)是發(fā)給用戶聽的指示音,其波形不理想不影響用戶聽覺對(duì)其含義的判斷。
?.鈴流為50Hz,有效值70VAC。由于用戶線不長(zhǎng),電話能正常振鈴。
1.3.2、觀測(cè)程控交換機(jī)用戶線信令
1.座機(jī)手柄掛機(jī),無(wú)環(huán)流。示波器測(cè)量通道CH1設(shè)置為DC、20V/DIV,測(cè)量用戶線a、b端電壓。測(cè)量結(jié)果為-28V。
2.一些模擬信令如下圖:
(撥號(hào)音) (DTMF號(hào)碼)
(回鈴信號(hào)) (忙音)
(回鈴音)
1.4 無(wú)繩電話及實(shí)驗(yàn)箱識(shí)別碼
1.4.1.重新設(shè)置無(wú)繩電話及實(shí)驗(yàn)箱識(shí)別碼(ID碼)及專用呼叫信道
(1)仍按圖1-3的布局放置設(shè)備并連接成系統(tǒng)。設(shè)置實(shí)驗(yàn)箱為系統(tǒng)測(cè)量方式(按K1鍵至SYST燈亮)。
(2)連續(xù)按住實(shí)驗(yàn)箱”對(duì)碼”鍵超過(guò)4秒,實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)入對(duì)碼及搜索專用呼叫信道狀態(tài),守候在CH7準(zhǔn)備接收無(wú)繩座機(jī)發(fā)送的新ID碼,信道號(hào)LED數(shù)碼管顯示CH7。然后釋放”對(duì)碼”鍵。
(3)在掛機(jī)狀態(tài)下,按住無(wú)繩座機(jī)“對(duì)碼”鍵,座機(jī)進(jìn)入對(duì)碼狀態(tài),隨機(jī)產(chǎn)生16位新的ID碼,在CH7信道上發(fā)射出去。實(shí)驗(yàn)箱正確收到ID碼后發(fā)出一長(zhǎng)聲蜂鳴聲指示。仍按住座機(jī)“對(duì)碼”鍵不放,再按住手機(jī)“對(duì)碼”鍵,手機(jī)正確收到座機(jī)發(fā)射的新ID碼后,發(fā)出蜂鳴聲指示,新ID碼設(shè)置完畢。無(wú)繩電話座機(jī)、手機(jī)及實(shí)驗(yàn)箱三者的ID碼一致了,并且無(wú)繩電話座機(jī)及手機(jī)的新呼叫信道也確定了。釋放座機(jī)及手機(jī)“對(duì)碼”鍵,雙方返回正常工作的掛機(jī)狀態(tài)。幾秒鐘后實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)入搜索專用呼叫信道狀態(tài),循環(huán)搜索20個(gè)信道,信道號(hào)LED數(shù)碼管循環(huán)顯示對(duì)應(yīng)的信道號(hào)。
(4)有線電話撥號(hào)呼叫無(wú)繩電話,無(wú)繩手機(jī)振鈴,無(wú)繩座機(jī)在新的專用呼叫信道上向無(wú)繩手機(jī)發(fā)振鈴信令。實(shí)驗(yàn)箱循環(huán)搜索到專用呼叫信道,就停留在該信道并發(fā)出連續(xù)蜂鳴聲。
(5)按實(shí)驗(yàn)箱K3鍵,實(shí)驗(yàn)箱存儲(chǔ)新ID碼及新呼叫信道號(hào)于E2PROM后返回系統(tǒng)測(cè)量工作方式,SYST燈亮。
1.4.2.無(wú)繩電話各個(gè)頻道的頻率
觀察各個(gè)頻道的頻率,可以得到二十個(gè)信道的頻率如下:
1.5 TDMA(時(shí)分多址)移動(dòng)通信
1.5.1、TDMA移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
時(shí)分多址TDMA(Time Division Multiple Access)是把時(shí)間分割成周期性的幀,每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙,1個(gè)時(shí)隙就是一個(gè)TDMA信道,按需要?jiǎng)討B(tài)分配給用戶使用。在頻分雙工(FDD)方式中,上行鏈路(MS→BS)和下行鏈路(BS→MS)的幀分別占用具有足夠間隔(雙工頻率間隔)的不同頻率。在時(shí)分雙工(TDD)方式中,上下行幀交錯(cuò)排列在相同載頻上。
下圖是實(shí)驗(yàn)箱電路組合成的兩信道(兩個(gè)時(shí)隙TS1、TS2)TDMA移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。發(fā)端TX-BS為系統(tǒng)基站BS的發(fā)射機(jī),兩個(gè)時(shí)隙TS1及TS2的數(shù)據(jù)d1及d2復(fù)接成幀數(shù)據(jù)D1,
d1=1010…(每時(shí)隙4bit,周期循環(huán)),d2=1100…(每時(shí)隙4bit,周期循環(huán)),則D1=10101100…(每幀8bit,2個(gè)時(shí)隙,周期循環(huán)),碼速率fb=1.2kb/s。D1經(jīng)FSK載波調(diào)制后發(fā)送給移動(dòng)臺(tái)。收端RX-MS載波FSK解調(diào)后的基帶信號(hào)經(jīng)整形、積分/采樣/保持,以最低誤碼率恢復(fù)發(fā)端數(shù)據(jù)。時(shí)隙及時(shí)鐘同步電路送出某個(gè)時(shí)隙的同步時(shí)鐘CLK,取出本移動(dòng)臺(tái)給定時(shí)隙的數(shù)據(jù)。通過(guò)切換本地時(shí)鐘的時(shí)隙為TS1或TS2,模擬二個(gè)TDMA移動(dòng)臺(tái)MS1/MS2的接收機(jī),分別接收TS1的數(shù)據(jù)d1或TS2的數(shù)據(jù)d2。
1.5.2、各點(diǎn)信號(hào)的測(cè)量
1.按K2鍵,選擇工作方式之一。
2.方式一中AFO、DK1、DK2、CLK(上升沿有效)、DK波形
(AFO) (DK1)
(DK2) (CLK)
(DK波形)
3.方式二中AFO、DK1、DK2、CLK(上升沿有效)、DK波形
(AFO) (DK1)
(DK2) (CLK)
(DK波形)
第二部分 MBC-CDMA移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)
2.1、m序列相關(guān)特性
2.1.1、基本原理
設(shè)ci(t), i=1,2,…,N是序列周期為T的一組序列,序列長(zhǎng)P位碼片(子碼),碼片周期Tp=T/P。它們的互相關(guān)函數(shù)為
(2-1-1)
式中,為的循環(huán)移位序列。自相關(guān)函數(shù)為
(2-1-2)
式中,為的循環(huán)移位序列。相關(guān)函數(shù)描述了二個(gè)序列或波形的相似程度。
如圖3-1-1所示。用示波器觀測(cè)各點(diǎn)波形即可了解它們的相關(guān)特性。
LPF
PNi(t)·PNj(t)
PNi(t)
PNj(t)
u0=PNi·PNj中的直流分量
圖3-1-1 序列相關(guān)特性測(cè)量電路
下面是本實(shí)驗(yàn)待測(cè)量的m序列。
(1)5階m序列(序列長(zhǎng)25-1=31位)
(2)TRI:正交碼同步信號(hào)。
(3)PNi(t):求相關(guān)函數(shù)的碼序列之一。
(4)PNj(t-τ):求相關(guān)函數(shù)的碼序列之二。其中τ是延時(shí)。
(5)PNi×PNj:PNi(t)×PNj(t-)
(6)Rij:Rij()=,為相關(guān)函數(shù),
Rij()=
(7)SYR:Rij()的重復(fù)周期同步信號(hào)。
2.1.2、m序列自相關(guān)特性
(1)用示波器CH1、CH2測(cè)量PNi與PNj,與表3-1-1~表3-1-4中對(duì)應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目表比較是否相同。
(上面信號(hào)為PNi,下面信號(hào)為PNj)
從上圖可以看出PNi和PNj是一樣的。
(2)示波器設(shè)置:外觸發(fā),直流耦合,外觸發(fā)信號(hào)接自TRI。按K4鍵使K4鍵LED燈滅,選擇“手動(dòng)延時(shí)”。示波器二個(gè)通道同時(shí)測(cè)量PNi及PNj,觀測(cè)PNj對(duì)PNi的時(shí)延。
(延時(shí)0.2) (延時(shí)0.4)
(3)示波器一個(gè)通道測(cè)量PNj,另一個(gè)通道順次測(cè)量PNi(t)×PNj(t-)及Ri,j()。反復(fù)按K4鍵,觀察PNj時(shí)延變化及PNi(t)×PNj(t-)和Ri,j()的相應(yīng)變化。
(延時(shí)1.0 PNi(t)×PNj(t-) ) (延時(shí)1.0Rij)
(4)按著K4不放至K4的LED燈常亮,進(jìn)入“自動(dòng)延時(shí)”方式,PNj(t-)自動(dòng)步進(jìn)延時(shí),延時(shí)增量為0.2Tp,LED數(shù)碼管顯示時(shí)延值。示波器改為2S/DIV慢掃描,一個(gè)通道(置為1V/DIV)測(cè)量Ri,j(),另一個(gè)通道測(cè)量Ri,j()重復(fù)周期指示信號(hào)SYR,記錄二者波形。其中,Ri,j()記錄大致波形,但要準(zhǔn)確測(cè)量記錄Ri,j()正負(fù)峰值。Ri,j()波形中的小毛刺、小起伏不要理睬,這是步進(jìn)延時(shí)跳變瞬間PNi及PNj碼型的短暫混亂所造成。
2.2、M序列自相關(guān)特性
2.2.1、5階M序列
在實(shí)驗(yàn)一表3-1-1及表3-1-2的5階m序列4個(gè)連0后插入1個(gè)0所構(gòu)成,如表3-2-1及表3-2-2所示(插入的1個(gè)0加黑了) ,表中f(x)為對(duì)應(yīng)的m序列生成多項(xiàng)式。
2.2.2、5階M序列自相關(guān)
(1)示波器CH1、CH2測(cè)量PNi與PNj,與表3-2-1~表3-2-4中對(duì)應(yīng)的測(cè)量項(xiàng)目表比較是否相同。
(2)示波器設(shè)置:外觸發(fā),直流耦合,外觸發(fā)信號(hào)接自TRI。按K4鍵使K4鍵LED燈滅,選擇“手動(dòng)延時(shí)”。示波器二個(gè)通道同時(shí)測(cè)量PNi及PNj,觀測(cè)PNj對(duì)PNi的時(shí)延。每按K4一次K4鍵LED燈閃亮一下,并且LED數(shù)碼管顯示時(shí)延增加0.2Tp。
(延時(shí)0.2) (延時(shí)1.0)
(3)示波器一個(gè)通道測(cè)量PNj,另一個(gè)通道順次測(cè)量PNi(t)×PNj(t-)及Ri,j()。反復(fù)按K4鍵,觀察PNj時(shí)延變化及PNi(t)×PNj(t-)和Ri,j()的相應(yīng)變化。
(延時(shí)0,PNij) (延時(shí)0,Rij)
(延時(shí)1.0,PNij) (延時(shí)1.0,Rij)
(4)按著K4不放至K4的LED燈常亮,進(jìn)入“自動(dòng)延時(shí)”方式,PNj(t-)自動(dòng)步進(jìn)延時(shí),延時(shí)增量為0.2Tp,LED數(shù)碼管顯示時(shí)延值。示波器改為2S/DIV慢掃描,用一個(gè)通道(置為1V/DIV)測(cè)量Ri,j(),另一個(gè)通道測(cè)量Ri,j()重復(fù)周期指示信號(hào)SYR,記錄二者波形。其中,Ri,j()記錄大致波形,但要準(zhǔn)確測(cè)量記錄Ri,j()正負(fù)峰值。Ri,j()波形中的小毛刺、小起伏不要理睬,這是步進(jìn)延時(shí)跳變瞬間PNi及PNj碼型的短暫混亂所造成。
2.3、信道編碼:交織編碼
2.3.1、基本原理
分組碼只能糾正隨機(jī)分散的誤碼。卷積碼能糾正隨機(jī)分散的誤碼,并且在約束長(zhǎng)度足夠大時(shí),也能糾正短突發(fā)誤碼。對(duì)付突發(fā)誤碼的最有效編碼是交織編碼,它將信道傳輸造成的長(zhǎng)串的突發(fā)誤碼分散成為隨機(jī)分散誤碼,再由分組碼或卷積碼予以糾正。交織編碼本身并不具有糾檢錯(cuò)能力,只是將突發(fā)信道改造成一個(gè)隨機(jī)獨(dú)立差錯(cuò)信道,如下圖所示。
交織編碼有多種,下面只介紹最簡(jiǎn)單、最常用的分組交織編碼。
本CDMA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,將一幀已卷積編碼的16位信碼x1x2x3…x16作為一組進(jìn)行分組交織編碼。發(fā)端交織編碼器是一個(gè)4×4的存儲(chǔ)器矩陣,16位信碼按行寫入、按列讀出,置亂后送入信道傳輸,如圖(a)所示。收端的去交織器是與發(fā)端交織器相同的4×4存儲(chǔ)器矩陣,不同的是按相反的方法寫/讀:按列寫入、按行讀出,則輸出信碼順序還原。若在信道傳輸中受到突發(fā)干擾,發(fā)生成片的4位連續(xù)誤碼(圖中加黑點(diǎn)的信碼),在收端去交織后誤碼被分散,可被其后的卷積糾錯(cuò)解碼器糾正。
(1)D1:并/串變換及加尾比特后用戶1信碼D10、D11、D12…D16、0(最后1位0為尾比特),每幀共8位,碼速率=fb/2=1.425kb/s,已放在一幀的規(guī)定時(shí)段。
(2)Dler:已卷積編碼后的D1,每幀共16位,碼速率=fb=2.85kb/s。
(3)Dlfr:在Dler前已插入8位幀同步碼(01110010)的用戶1的成幀信碼,每幀共24位,碼速率=fb=2.85kb/s。
(4)D1x:交織后的Dlfr。若未加入交織,則D1x =Dlfr。
(5)D1xs:已加入人為誤碼的D1x。若未加入人為誤碼,則D1xs=D1x。
(6)Drxs:DK2采樣、保持輸出信碼,在接收D1時(shí)可能有交織及人為誤碼。碼速率=fb=2.85kb/s。
(7) Drfr:已去交織(如果有)的信碼。對(duì)于無(wú)交織的D1及D2、D3、D4,Drfr=Drxs。碼速率=fb=2.85kb/s。
(8)Dr:Drfr經(jīng)卷積糾錯(cuò)解碼后的接收數(shù)據(jù),碼速率=fb/2=1.425kb/s。
2.3.2、各點(diǎn)信號(hào)
1.關(guān)斷BS2噪聲源。設(shè)置“D1有人為誤碼”、“突發(fā)誤碼”及“D1無(wú)交織/去交織”。其它設(shè)置同前。
2.信碼D1設(shè)置為7位全0。
3.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的D1fr及D1x,比較在無(wú)交織時(shí)二處信碼是否相同。
分析:由于信碼D1設(shè)置為全0,再加上最后1位0尾比特,則D1為8bit0,經(jīng)過(guò)卷積編碼后為D1er,同樣為16bit全0,D1fr是在Dler前已插入8位幀同步碼(01110010)的用戶1的成幀信碼,每幀共24位,所以D1fr數(shù)據(jù)為01110010 00000000 00000000,由于設(shè)置無(wú)交織,所以D1x=D1fr,也為01110010 00000000 00000000。
4.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的Dlfr及D1xs,反復(fù)切換“D1人為誤碼”無(wú)/有,測(cè)量D1加突發(fā)誤碼后Dlxs成片誤碼的位置及位數(shù)。
分析:從上面兩個(gè)圖可以看出,第一個(gè)圖是沒有加入人為誤碼D1xs=D1fr=01110010 00000000 00000000,第二個(gè)圖加入人為誤碼D1xs不等于D1fr,D1xs數(shù)據(jù)為01110010 11110000 00000000,可以看出誤碼的位置是信碼的開始四個(gè)比特。
5.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的D1xs及收端MS的Drxs,比較二者是否一樣,發(fā)端模擬的信道傳輸造成的突發(fā)誤碼是否傳輸?shù)搅耸斩恕?
分析:由于D1xs已經(jīng)發(fā)生連續(xù)突發(fā)誤碼,在接收端Drxs=D1xs,說(shuō)明發(fā)端模擬的信道傳輸造成的突發(fā)誤碼傳輸?shù)搅耸斩恕?
6.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的D1及收端MS的Dr,或直接看D1的LDE顯示及Dr的LED顯示,觀測(cè)Dr與D1是否有差別,是否存在卷積糾錯(cuò)解碼糾正不了的誤碼。
分析:在接受端,經(jīng)過(guò)卷積糾錯(cuò)解碼后的數(shù)據(jù)Dr變?yōu)?000001,而原先發(fā)端的數(shù)據(jù)D1為0000000,這從試驗(yàn)箱上的LED燈可以看到,發(fā)端7個(gè)LED全暗,而接收端得LED有一個(gè)是亮的,說(shuō)明經(jīng)過(guò)信道傳輸后數(shù)據(jù)發(fā)生誤碼了,存在卷積糾錯(cuò)解碼糾正不了的誤碼。
7. 設(shè)置“D1有交織/去交織”。
8.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的D1fr及D1x。觀測(cè)D1x信碼位置是否被置亂(交織)。
分析:從上圖中看不出信碼位置已經(jīng)被置亂,即已經(jīng)進(jìn)行交織處理了,這是由于信碼數(shù)據(jù)全為0的緣故,在示波器上看出交織效果而已,實(shí)際上已經(jīng)進(jìn)行交織處理了,這從后面有人為誤碼可以看出。
9. 同時(shí)觀測(cè)Dlx及Dlxs,觀測(cè)Dlx中加入的成片誤碼位置及位數(shù)。
分析:這以前面的情況是一樣的,加入人為誤碼的位置是交織后信碼的前面四個(gè)比特。
10.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的D1xs及收端MS的Drxs,反復(fù)切換“D1人為誤碼”無(wú)/有,比較二處信碼是否一樣,發(fā)端模擬的信道傳輸造成的突發(fā)誤碼是否傳到了收端。
分析:與前面一樣,有人為誤碼時(shí),由于D1xs已經(jīng)發(fā)生連續(xù)突發(fā)誤碼,在接收端Drxs=D1xs,說(shuō)明發(fā)端模擬的信道傳輸造成的突發(fā)誤碼傳輸?shù)搅耸斩恕?
11.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)收端MS的Drxs及Drfr(已去交織但還未糾錯(cuò)的成幀信碼),反復(fù)切換“D1人為誤碼”無(wú)/有,觀測(cè)Drfr的誤碼是否已分散。
分析:由于Drfr是Drxs經(jīng)過(guò)去交織后的數(shù)據(jù),而Drxs收到的是有突發(fā)誤碼的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)為01110010 11110000 00000000,經(jīng)過(guò)去交織后的Drfr為01110010 10001000 1000 1000,可以看出Drfr的誤碼已經(jīng)分散了。
12.用示波器二個(gè)通道同時(shí)觀測(cè)發(fā)端BS1的D1及收端MS的Dr,或者直接看D1的LED顯示及Dr的LED顯示,反復(fù)切換“D1人為誤碼”無(wú)/有,觀測(cè)存在突發(fā)誤碼時(shí),系統(tǒng)采用了交織/去交織及經(jīng)卷積糾錯(cuò)后接收信碼Dr還有無(wú)誤碼。
分析:在接受端,不管是否有無(wú)人為誤碼,經(jīng)過(guò)卷積糾錯(cuò)解碼后的數(shù)據(jù)Dr都為為0000000,原先發(fā)端的數(shù)據(jù)D1為0000000,這從試驗(yàn)箱上的LED燈可以看到,發(fā)端7個(gè)LED全暗,而接收端得LED也是全暗的,說(shuō)明存在突發(fā)誤碼時(shí),系統(tǒng)采用交織/去交織及經(jīng)卷積糾錯(cuò)后接收信碼Dr已經(jīng)沒有誤碼。
2.4、復(fù)合地址碼擴(kuò)頻調(diào)制
2.4.1、基本原理
本實(shí)驗(yàn)要研究?jī)?nèi)容收發(fā)二端有關(guān)電路如圖3-8-1所示。
導(dǎo)頻信道信碼
(全0)
LPF
W0
(全0)
PN1
PIL
用戶1信碼
Dlxs
Wi
Dlw
PN1
Dlss
Dss
BPSK1
fIF-RX
fIF-des
Drw
fIF1
cosIFt
PN1
PN(0)
fIF
cosIFt
BS1
MS
M1
M5
M8
同步信道信碼SYfr
W8
PN1
SYss
圖3-8-1 復(fù)合地址碼擴(kuò)頻調(diào)制及PN碼解擴(kuò)(去擾)原理框圖
由圖可見,發(fā)端BS1導(dǎo)頻信道擴(kuò)頻基帶信號(hào)
PIL=PN1(t) (2-4-1)
同步信道擴(kuò)頻基帶信號(hào)
SYss=SYfrW8PN1 (2-4-2)
用戶1由信道地址碼Wi單獨(dú)擴(kuò)頻的擴(kuò)頻基帶信號(hào)
D1w=DlxsWi (2-4-3)
用戶1由信道地址碼Wi及基站地址碼PN1復(fù)合擴(kuò)頻的擴(kuò)頻基帶信號(hào)
Dlss=DlwPN1=DlxsWiPN1 (2-4-4)
則BS1總的擴(kuò)頻基帶信號(hào)
Dss=PIL+SYss+Dlss+…
經(jīng)BPSK調(diào)制后輸出
BPSK1=Dss·cosIFt
=PIL·cosIFt+SYss·cosIFt+D1ss·cosIFt+… (2-4-5)
2.4.2、測(cè)量各點(diǎn)信號(hào)的波形
依次測(cè)量Wi,D1w,PN1,D1ss信號(hào)如下圖所示:
(Wi) (D1w)
(PN1) (D1ss)
D1擴(kuò)頻調(diào)制過(guò)程
Dlxs信碼波形
PN1碼片序號(hào)[1]
32
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
1
Wi=W 碼片數(shù)據(jù)[2]
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
Dlw 碼片數(shù)據(jù)
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
PN1 碼片數(shù)據(jù)
1
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
Dlss 碼片數(shù)據(jù)
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
0
從上面表格得到的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了Dlss=DlwPN1=DlxsWiPN1
D1w=DlxsWi
第三部分 課程設(shè)計(jì)總結(jié)
本次課程設(shè)計(jì)總的來(lái)說(shuō)量比較多,所以完成起來(lái)相對(duì)比較困難,GSM方面完成的實(shí)驗(yàn)有:
實(shí)驗(yàn)一 移動(dòng)通信系統(tǒng)組成及功能
實(shí)驗(yàn)二 無(wú)線數(shù)字信令
實(shí)驗(yàn)三 信令系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)四 多信道共用、空閑信道選取方式
實(shí)驗(yàn)七 TDMA(時(shí)分多址)移動(dòng)通信
CDMA方面完成的實(shí)驗(yàn)有:
實(shí)驗(yàn)一、m序列相關(guān)特性
實(shí)驗(yàn)二、M序列相關(guān)特性及5階M序列
實(shí)驗(yàn)七、信道編碼(2):交織編碼
實(shí)驗(yàn)八、復(fù)合地址碼擴(kuò)頻調(diào)制
一、在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中碰到比較多的問(wèn)題,比如:
1、 由于在做實(shí)驗(yàn)之前預(yù)習(xí)的不是很充分,沒有很認(rèn)真的去分析實(shí)驗(yàn)的原理,以及提前整理在實(shí)驗(yàn)中需要記錄哪些數(shù)據(jù),所以在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,思路有點(diǎn)亂,再加上量比較多,而且第一天上午又沒帶相機(jī),導(dǎo)致有些重要數(shù)據(jù)忘記記錄,因此在課程設(shè)計(jì)報(bào)告上有些實(shí)驗(yàn)結(jié)果就不能體現(xiàn)出來(lái)。
2、 沒有很好的去選擇需要完成哪些實(shí)驗(yàn),導(dǎo)致有些類似的實(shí)驗(yàn)重復(fù)做,而忘記了有些該做的步驟,比如在做CDMA時(shí),m序列和M序列其實(shí)是類似的,M序列的隨機(jī)性與m序列相似。只是M序列自相關(guān)特性稍差,不象m序列的二值特性而是多值的,具有較大的旁峰(旁瓣)。M序列不再具有移位相加性及采樣性。
3、 有些實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)量的不是很好,比如用示波器觀察程控交換機(jī)用戶線信令實(shí)驗(yàn)時(shí),比如測(cè)DTMF號(hào)碼時(shí),無(wú)繩電話座機(jī)按一個(gè)數(shù)字時(shí),不好用示波器捕捉到信號(hào),需要重復(fù)多次測(cè)量才能測(cè)出信號(hào)。
4、 在使用數(shù)字示波器器時(shí)也有一些問(wèn)題,因?yàn)閿?shù)字示波器的有些功能還不清楚,以前也沒用過(guò)那些功能,比如在測(cè)量數(shù)字信令時(shí),一開始不清楚外部觸發(fā),所以開始不清楚怎么捕捉數(shù)字信令。
二、通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)也學(xué)到很多內(nèi)容,通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)原理使自己對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、交換機(jī)用戶線信令、有線呼叫有線電話的接續(xù)過(guò)程、手機(jī)呼叫有線電話之間的呼叫接續(xù)過(guò)程、時(shí)分復(fù)用,以及m序列、M序列等有了更深的理解。尤其是分析了交織編碼實(shí)驗(yàn),使自己對(duì)如何降低數(shù)據(jù)誤碼率的方法有了更深的理解。
23
收藏
編號(hào):2683384
類型:共享資源
大?。?span id="0oh1clz" class="font-tahoma">1.69MB
格式:RAR
上傳時(shí)間:2019-11-28
15
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
移動(dòng)
挪動(dòng)
通信
通訊
課程設(shè)計(jì)
- 資源描述:
-
移動(dòng)通信課程設(shè)計(jì),移動(dòng),挪動(dòng),通信,通訊,課程設(shè)計(jì)
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請(qǐng)勿作他用。