0移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介

0移動(dòng)通信系統(tǒng)簡(jiǎn)介第一章移動(dòng)通信試驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、1簡(jiǎn)介

移動(dòng)通信、光纖通信和衛(wèi)星通信被稱為是當(dāng)今最為熱門(mén)的三大通信技術(shù)，其中的移動(dòng)通信技術(shù)是當(dāng)前進(jìn)展最快應(yīng)用最廣泛的通信領(lǐng)域。移動(dòng)通信技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)展到以WCDMA、CDMA2000為代表的第三代技術(shù)成熟運(yùn)用，第四代技術(shù)也正悄然來(lái)臨的時(shí)代。天線系統(tǒng)，功率掌握，高效調(diào)制，高效頻譜利用，高性能糾錯(cuò)碼技術(shù)等使得第三代、第四代移動(dòng)通信技術(shù)的優(yōu)越性能成為可能。移動(dòng)通信的快速進(jìn)展，使這門(mén)課程在通信、電子類的本?？茖I(yè)的教學(xué)中，占有越來(lái)越重要的作用。同時(shí)，由于移動(dòng)通信中的高速進(jìn)展，很多新技術(shù)在移動(dòng)通信中使用，使這門(mén)課程的教學(xué)也越來(lái)越困難。

為了更好的使通信、電子類的本?？茖I(yè)的同學(xué)能更好的把握這么課程的學(xué)習(xí)，因此，我們開(kāi)發(fā)了這套系統(tǒng)用于幫助教學(xué)。本試驗(yàn)系統(tǒng)主要圍繞現(xiàn)有移動(dòng)通信的典型的信號(hào)處理過(guò)程，以及典型移動(dòng)通信系統(tǒng)的使用和開(kāi)發(fā)等專業(yè)技術(shù)來(lái)開(kāi)設(shè)試驗(yàn)。盼望通過(guò)本試驗(yàn)系統(tǒng)的使用，能使同學(xué)熟識(shí)典型移動(dòng)通信系統(tǒng)的信號(hào)處理、能分析典型移動(dòng)通信處理技術(shù)的性能、熟識(shí)移動(dòng)通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)。

本章將對(duì)典型移動(dòng)通信系統(tǒng)的信號(hào)處理過(guò)程進(jìn)行描述，并對(duì)本通信系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)潔介紹。

1、2移動(dòng)通信系統(tǒng)信號(hào)處理的過(guò)程

一、GSM系統(tǒng)的信號(hào)處理過(guò)程

如下圖所示為GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)的框圖，其他移動(dòng)通信系統(tǒng)也由類似模塊組成。

圖1－1GSM系統(tǒng)信號(hào)處理框圖

模擬語(yǔ)音信號(hào)通過(guò)RPE-LTP編碼后進(jìn)行相應(yīng)的編碼、交織等信號(hào)處理后，經(jīng)過(guò)GMSK調(diào)制后無(wú)線發(fā)

射。接收端通過(guò)解調(diào)制、解交織、解碼后，通過(guò)RPE-LTP解碼后電聲輸出。二、CDMA系統(tǒng)的信號(hào)處理過(guò)程

由上圖可以看出CDMA的信號(hào)處理模塊主要包含卷積編碼器、碼元重復(fù)單元、分組交織器、擾碼、WALSH碼、QPSK調(diào)制等組成。三、移動(dòng)通信系統(tǒng)的信號(hào)處理框圖

由上述圖可以看出：在移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基帶信號(hào)均可以由下圖表示，信號(hào)比特（語(yǔ)音、掌握或數(shù)據(jù)）通過(guò)信道編碼器、分組交織后、進(jìn)行正交碼分和PN擴(kuò)頻后，再通過(guò)正交調(diào)制模塊無(wú)線發(fā)送。只是在于不同的移動(dòng)通信系統(tǒng)中采納的詳細(xì)技術(shù)不同。

移動(dòng)通信系統(tǒng)與其他通信系統(tǒng)的區(qū)分還在于其一由于移動(dòng)通信信道的簡(jiǎn)單性，它大量的采納了最新的現(xiàn)代通信技術(shù)的最新成果：如語(yǔ)音編碼技術(shù)、擴(kuò)頻解擴(kuò)技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)、碼分多址技術(shù)、信道編解碼技術(shù)、智能天線技術(shù)等；其二它有著與通信系統(tǒng)不同的組網(wǎng)及管理技術(shù)。因此要把握移動(dòng)通信技術(shù)，需要在通信原理的基礎(chǔ)上，把握這兩類與其他通信技術(shù)不同的技術(shù)。為此我們的試驗(yàn)系統(tǒng)也是針對(duì)這兩個(gè)方面開(kāi)發(fā)了一系列相關(guān)試驗(yàn)；試驗(yàn)內(nèi)容以移動(dòng)通信設(shè)計(jì)的主要新技術(shù)為主，結(jié)構(gòu)以上圖結(jié)構(gòu)為主，同時(shí)兼顧移動(dòng)通信的組網(wǎng)技術(shù)。為增加同學(xué)對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的把握，整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)分為驗(yàn)證和綜合設(shè)計(jì)類試驗(yàn)。

1、3移動(dòng)通信試驗(yàn)系統(tǒng)的介紹

一、試驗(yàn)箱的特點(diǎn)

1、包含了大量現(xiàn)有移動(dòng)通信系統(tǒng)和大多數(shù)無(wú)線通信系統(tǒng)中的使用的最新技術(shù)原理的相關(guān)試驗(yàn)。如在GSM

系統(tǒng)中的GMSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)、交織技術(shù)、線性分組碼技術(shù)，及在第三代移動(dòng)通信中的QPSK4/調(diào)制解調(diào)技術(shù)、卷積碼技術(shù)和其他無(wú)線通信系統(tǒng)中的技術(shù)如BCH編解碼技術(shù)、QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)。包含DSP、FPGA等最新、最熱門(mén)的通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)。

2、射頻部分包含了多種射頻方案，如現(xiàn)有的CDMA和GSM兩個(gè)頻段，并且還包含了自組網(wǎng)的2.4G頻段，

可以實(shí)現(xiàn)與任意公眾網(wǎng)的通信或者可以通過(guò)自組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)任意兩臺(tái)試驗(yàn)箱的通信。射頻部分供應(yīng)二次開(kāi)

圖1-2CDMA系統(tǒng)信號(hào)處理框圖

發(fā)功能和相關(guān)技術(shù)指導(dǎo)。

3、通過(guò)FPGA實(shí)現(xiàn)了各類基帶信號(hào)處理，與現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)中對(duì)基帶信號(hào)的處理方案類似。FPGA采

用Altera新一代的大容量Cyclone系列，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的移動(dòng)通信基帶信號(hào)處理的各種開(kāi)發(fā)。供應(yīng)編程接口和使用方法，配備相關(guān)軟件后可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

4、調(diào)制解調(diào)部分采納最新的Cyclone和DSP技術(shù)，符合現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)軟件無(wú)線電化的進(jìn)展方向。采

用正交調(diào)制方案，可以實(shí)現(xiàn)多種調(diào)制解調(diào)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證明驗(yàn)。供應(yīng)編程接口和使用方法，配備相關(guān)軟件和硬件后可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

5、卷積碼解調(diào)技術(shù)中利用FPGA實(shí)現(xiàn)了維特比譯碼（常見(jiàn)的試驗(yàn)箱采納高通公司的集成譯碼電路完成），

可以看到完整的維特比譯碼過(guò)程。

6、采納單片機(jī)掌握實(shí)現(xiàn)了中文無(wú)線短信的收發(fā)（常見(jiàn)的試驗(yàn)箱采納外接計(jì)算機(jī)）。

7、供應(yīng)詳盡的二次開(kāi)發(fā)指導(dǎo)和留有足夠的二次開(kāi)發(fā)接口能夠真正實(shí)現(xiàn)二次開(kāi)發(fā)。

8、試驗(yàn)中包含兩項(xiàng)國(guó)家創(chuàng)造專利技術(shù)和兩項(xiàng)國(guó)家創(chuàng)造有用新型專利。二、試驗(yàn)箱的組成1、基帶信號(hào)處理部分

實(shí)現(xiàn)在其次代和第三代通信系統(tǒng)中廣泛被采納的各種信道編解碼技術(shù)，如CRC、BCH、卷積、Turbo、交織等；以及各種擴(kuò)頻、接擴(kuò)和多址方案，如PN、GOLD、WALSH等。本部分主要由兩片F(xiàn)PGA電路構(gòu)成，一塊實(shí)現(xiàn)信道編碼和擴(kuò)頻；另一塊實(shí)現(xiàn)信道解碼和接擴(kuò)。FPGA采納Altera的最新的Cyclone系列，程序放在配置電路里。供應(yīng)下載電路可以自行對(duì)信道編解碼和擴(kuò)頻接擴(kuò)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在創(chuàng)新試驗(yàn)中，不對(duì)配置芯片編程，只對(duì)FPGA進(jìn)行下載?？梢詯?ài)護(hù)原有試驗(yàn)程序的同時(shí)可以進(jìn)行自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)。試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中供應(yīng)全部試驗(yàn)的開(kāi)發(fā)方法和設(shè)計(jì)方法。2、調(diào)制解調(diào)電路

實(shí)現(xiàn)在其次代和第三代通信系統(tǒng)中廣泛被采納的各種調(diào)制解調(diào)試驗(yàn)，如QPSK、OQPSK、QPSK4/、MSK、GMSK等。調(diào)制解調(diào)電路由一片Altera公司最新的Cyclone和TI的54系列的DSP及一些幫助乘法電路組成。Cyclone用于產(chǎn)生基帶信號(hào)，通過(guò)兩路正交調(diào)制后，在解調(diào)端通過(guò)模擬電路將調(diào)制信號(hào)恢復(fù)為基帶信號(hào)，送入DSP中進(jìn)行解調(diào)。DSP中采納片外FLASH存放試驗(yàn)解調(diào)程序。DSP部分和Cyclone部分均供應(yīng)編程接口，可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中供應(yīng)開(kāi)發(fā)方法和試驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。3、射頻部分

射頻部分包含2.4G的自組網(wǎng)頻段和公眾網(wǎng)的CDMA頻段和GSM