移动通信原理实验系统

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1、1,移动通信原理实验系统,光通信专业设置范例研究课题组 2009.11.8,2,移动通信原理综合实验,实验内容 第一部分 语音信源编解码实验 第二部分 信道编解码及纠错能力检测实验 第三部分 移动系统数字调制解调实验 第四部分 CDMA实验 第五部分 移动信道及抗衰落实验 第六部分 GSM协议帧实验 第七部分 GSM系统实验 第八部分 GSM/GPRS公网实验 第九部分 二次开发专项实验,相关问与答Go,3,实验一 PCM与ADPCM语音压缩编码 实验二 AMBE语音压缩编码,第一部分 语音信源编解码实验,4,实验一 PCM与ADPCM语音压缩编码,实验目的 1、了解PCM的基本原理和方法；

2、2、了解ADPCM的基本原理； 3、了解语音压缩编码的基本原理和过程。 预备知识 1、PCM的基本原理和方法； 2、ADPCM的基本原理；,返回上级,5,实验步骤 1、通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“传统语音压缩信源编码”实验图标，进入此实验界面。 2、正弦信号通过A律13折线PCM编码的演示实验： 首先在信源编码试验界面的左边选中量化方法为“A率”，然后点击“正弦信号量化演示”。试验界面的右边将会出现正弦通过A律13折线PCM编码的波形示意。信号第一路是原始输入模拟正弦信号，第二路是PCM编码以后的正弦信号的量化值，第三路

3、是量化过程中因量化而造成的量化值和真实值的误差的波形图。 界面的中间为A律13折线的正电平部分的压扩示意图。将鼠标放在右边第一路输入模拟正弦信号的曲线上，13折线图示意图上会即时给出鼠标所在位置的正弦信号的输入未量化电平值，量化电平值，量化误差值，以及去掉极性的7位量化编码；同时折线上的圆形标点会随之移动，指示当前量化电平在13折线上的位置。 试验时请注意： 点击波形窗口的“all”按钮，将波形显示方式切换到用带圆圈的竖直线的显示方式，才能正确直观地观察到试验结果。同时可以点击波形图右边的“”，“”扩展或压缩波形；点击“”“”向左或向右移动波形。 然后，改变量化方式为“均匀”，然后点击“正弦信

4、号量化演示”。再次观察界面右边的三个波形，比较均匀量化和前面A率13折线PCM量化方式得到的量化信号以及量化误差的不同。,下一页,6,364K PCM、32K ADPCM、16K ADPCM语音主观听觉感受实验： 实验界面左半部通过移动通信实验箱上Motorola的MC145540芯片从主观听觉方面来感受的64K A律PCM编码、32K ADPCM和16K ADPCM编码的语音质量。在界面左边最上部可以选择外部输入信号的来源，包括“直流”和语音两种方式，本处请选择“语音”。然后可以分别选择三种语音编码方式中的任一种：64K A律PCM编码、32K ADPCM编码、16K ADPCM编码。最后在

5、实验箱上相应的音频接口接上耳机和麦克风。用户此时可以讲话，麦克风录取实时语音，该语音通过不同方式的语音编码，然后环回进行语音解码，用户可以听到语音的延时几秒的回放。此处可以由两个同学一起进行，一人用麦克风在一端讲话，另一人用耳机在另一端收听语音。在此实验中注意对比三种不同速率语音质量。 4. 时序波形观察 在A率64K PCM、32K ADPCM、16K ADPCM三种工作方式下，用示波器观察MC145540上的帧同步信号(MPCMFSX)，时钟信号(MPCMCLK)，接收和发送数据信号(MPCMTX, MPCMRX)的时序波形。可以由时序波形判断出下列三组（每组两幅图片）波形分别属于哪种工作

6、方式。 我们以第一组两幅信号波形为例，该组信号是64K PCM 的时序波形。用示波器的两个探针分别测试试验箱上的MPCMFSX和其中MPCMCLK两个探测点，锁定波形得到第一组第一幅波形。其中，帧同步信号(MPCMFSX，示波器 CH1)和时钟信号(MPCMCLK，示波器 CH2)。锁定示波器上的波形，可以观察到，MPCMFSX高电平期间，PCM信号每一个CLK发送或接受一比特的信息，此处MPCMFSX高电平期间共有8个CLK周期，而帧同步信号MPCMFSX的频率是8K Hz，因此该PCM信号的发送和接收信号速率是64K bit/s。,下一页,7,MPCMFSX与MPCMCLK时序图 第一组第

7、二幅波形是帧同步信号(MPCMFSX，示波器 CH1)和发送或接收数据信号(MPCMTX或MPCMRX)。用第一路示波器观察MPCMFSX，第二路观察发送或接收数据信号(MPCMTX或MPCMRX)。锁定波形，然后大家可以观察在一个帧同步信号高电平期间（CH1），发送或接受数据信号(MPCMTX或MPCMRX)是否传送了8bit信息，并可以读取该八比特信息。,下一页,8,MPCMFSX与MPCMRX/MPCMTX时序图 同理，可以观察第二组，第三组信号波形，并得到该组信号的数据速率，由此判断该组信号波形是32K ADPCM还是16KADPCM的信号波形。 以下是第二组信号波形，请确定为何种编码

8、方式。,下一页,9,MPCMFSX与MPCMCLK时序图 MPCMFSR与MPCMRX/MPCMTX时序图,下一页,10,MPCMFSX与MPCMCLK时序图,下一页,以下是第三组信号波形，请确定为何种编码方式？,MPCMFSR与MPCMRX/MPCMTX时序图,11,5 语音波形观察 通过观察点“音频入”、“音频出”，用数字存储示波器可以观察到不同工作方式下、在说话过程中的语音波形。,返回上级,12,实验二 AMBE语音压缩编码,实验目的 1、了解参数编码的基本原理和方法； 2、了解MBE语音压缩编码的基本原理； 3、了解语音压缩编码的分类。 预备知识 1、参数编码的基本原理； 2、MBE语

9、音压缩编码的基本原理；,返回上级,13,实验步骤 1通过串行口将实验箱和电脑连接，给实验箱上电。将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在主界面上双击“现代语音压缩信源编码”实验图标，进入此实验界面。 2AMBE语音压缩编码9.6kb/s 2.4kb/s不同速率主观听觉感受实验： 在实验箱上相应的音频接口接上耳麦，然后在实验界面上选择不同的编码速率，就可以录制语音然后听到语音的延时回放。在此实验中注意对比不同速率语音质量。实验界面的右侧是MBE语音压缩算法基本原理的简要说明，可以通过上翻、下翻键来滚动显示。 3不同语音压缩率下的波形观察 在成帧工作模式下，AMBE-2000的数据帧在不同速率

10、下的帧长度是不一样。一个数据全帧包含24个字（每个字包含16比特），其中前12个字代表格式，后12个字为数据段代表压缩后的数据。后12个代表压缩数据的数据段在9600 bps速率下，用到全部12个字；4800 bps速率下，数据段有6个字；2400 bps速率下，数据段有3个字。三种速率下，帧同步信号(MCHFSR或MCHFSX)与收发数据信号(MCHRX或MCHTX)之间的时序关系见下图示。在下面每幅时序图中，示波器CH1为(MCHFSR或MCHFSX)，示波器CH2为(MCHRX或MCHTX)。大家可以注意到，在不同的速率下，每一帧代表压缩数据的数据段确实长度是不一样的。注意， 这里的帧同

11、步信号(MCHFSR或MCHFSX)为高电平并持续一个MCHCLK时钟周期代表一个字的起始，后续的16个MCHCLK时钟周期传输一个字共16比特。,下一页,14,三种速率下FSR/FSX与RX/TX的时序关系图,下一页,15,其中，数据帧（共24个字）的第一个字为0 x13EC（二进制为0001,0011,1110,1100），见下图示（最高位在前）。,每个帧代表20ms内的语音信息。当需要传输时，可以去掉帧的前12个字，只传输后面的字节；到接收端再还原。,返回上级,16,实验一 性分组码+交织 实验二 循环码 实验三 卷积码 实验四 扰码,第二部分 信道编解码及纠错 能力检测实验,17,实验

12、一 性分组码+交织,实验目的 1、了解分组码的编码原理和利用伴随式译码的基本方法； 2、掌握简单的交织和解交织的基本原理和方法； 3、了解利用交织和编码结合的方法纠突发差错的原理。 预备知识 1、分组码的编码原理和译码的基本方法； 2、交织和解交织的基本原理和方法；,返回上级,18,实验步骤 1、 将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 2、 将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“分组码交 织”实验，点击确认键。从而进入此实验界面。 3、 在实验界面点右下方“操作”一栏中的 “生成数据”，让系统自动生成待编码的随机比 特。也可在界面上直接双击所显示的bit

13、，修改其值。（信息的显示为图形显示比 特显示）。 4、 在界面上点击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行分组码编码和 78交织，然后经过编码和交织后的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 5、 学生可以在噪声图样一栏加入一个突发差错，然后点击“加噪声”，再点击下发“加噪数 据”，将加入噪声的信息比特送到单片机（或CPLD）进行分组码解码和解交织。 6、 解码和解交织以后的数据被回显在解码数据一栏，同时，不能纠正的误码比特在“错误 统计”显示。 7、（可选）利用CPLD实现分组码交织时，学生自己编写（7，4）分组码的编码和解码模 块程序，综合适配后，下载到CPLD中，然

14、后重复26步骤，进行验证。,返回上级,200706,19,实验二 循环码的编码和解码,实验目的 1、了解循环码的基本原理； 2、掌握循环码编码的电路设计； 3、掌握循环码解码的基本原理和电路设计方法。 预备知识 1、循环码的基本原理； 2、循环码的编码的原理,返回上级,20,实验步骤 1、 将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 2、 将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“循环码”实验， 点击确认键。从而进入此实验界面。 3、 在实验界面右下操作栏点“生成数据”，让系统生成待编码的随机比特。也可在界面上直 接双击所显示的bit，修改其值。 4、 在界面上点

15、击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行循环码编码然后 经过编码的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 5、 学生可以在“噪声图样”一栏加入差错bit，然后点击“加噪声”，再点击“加噪数据”，将加 入噪声的信息比特下发到单片机（或CPLD）进行循环解码。 6、解码以后的数据被回显在解码数据一栏，同时，误码比特也被统计并显示。 7、（可选）利用CPLD实现分组码交织时，学生自己编写8种差错图样的检测程序，综合适 配后，下载到CPLD中，然后重复16步骤，进行验证。,返回上级,21,实验三 卷积码的编码及解码,返回上级,实验目的 1、了解卷积码的基本原理； 2、掌握卷积码编

16、码的电路设计方法； 3、掌握卷积码Viterbi译码的基本方法和电路设计方法。 预备知识 1、卷积码的基本原理； 2、卷积码编码和Viterbi译码的方法。,22,实验步骤 1、 将实验箱和计算机通过串行口连接好，为实验箱上电。 2、 将与实验箱相连的电脑上的学生平台程序打开。在“实验选择”栏中选择“卷积码”实验， 点击确认键。从而进入此实验界面。 3、 在实验界面上点“生成数据”，让系统生成待编码的随机比特。也可在界面上直接双击所 显示的bit，修改其值。 4、 在界面上点击下发“原始数据”，该数据将被送入单片机（或CPLD）进行卷积编码然后经 过编码的数据被送回学生平台并显示在“编码数据”栏。 5、 学生可以在噪声一栏加入差错bit，然后点击“加噪声”，再点击“加噪数据”，将加入噪声 的信息比特下发到单片机（或CPLD）进行Viterbi译码。 6、 译码以后的数据被回显在解码数据一栏，同时，误码比特也被统计