移動通信實驗報告GSM通信系統(tǒng)實驗

移動通信實驗報告GSM通信系統(tǒng)實驗gsm通信系統(tǒng)實驗一、實驗目的通過本實驗將正交調制及模擬信號的單元實驗串成出來，使學生創(chuàng)建起至gsm通信系統(tǒng)的概念，介紹gsm通信系統(tǒng)的共同組成及特性。二、實驗內容1、構建gsm數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。2、觀測gsm通信系統(tǒng)各部分信號。三、基本原理由于gsm就是一個全系列數(shù)字系統(tǒng)，話音和相同速率數(shù)據(jù)的傳輸都必須展開數(shù)字化處置。為了將源數(shù)據(jù)切換為最終信號并通過無線電波升空過來，須要經過幾個已連續(xù)的過程。恰好相反，在接收端須要經過一系列的反過程去再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)。下面我們主要針對數(shù)據(jù)的傳輸過程展開敘述。信源端的主要工作有1、信道編碼信道編碼用作提升傳輸質量，消除各種阻礙因素對信號產生的不良影響，但它就是以減少比特減少信息量為代價的。信道編碼的基本原理是在原始數(shù)據(jù)上附加一些冗余比特信息，增加的這些比特是通過某種約定從圓熟數(shù)據(jù)中經計算產生的，接收端的解碼過程利用這些冗余的比特來檢測誤碼并盡可能的糾正誤碼。如果收到的數(shù)據(jù)經過同樣的計算所得的冗余比特同收到的不一樣時，我們就可以確定傳輸有誤。根據(jù)傳輸模式不同，在無線傳輸中使用了不同的碼型。gsm采用的編碼方式主要有塊卷積碼、容錯循環(huán)碼、奇偶碼。塊卷積碼主要用作容錯，當解調器使用最小似然估算方法時，可以產生十分有效率的容錯結果，容錯循環(huán)碼主要用作檢測和制止成組發(fā)生的誤碼，通常和塊卷積碼混合采用，用作抓取和制止遺漏的組與誤差。奇偶碼點就是一種廣泛采用的最簡單的檢測誤碼的方法。2、交織在移動通信中這種變參的信道上，比特差錯通常是成串發(fā)生的。這是由于持續(xù)較長的深衰敗谷點可以影響至相繼一串的比特。但是，信道編碼僅在檢測和校正單個差錯和不太短差錯串成時才有效率，為了化解這一問題，期望找出把一條消息中的相繼比特分離的方法，即為一條消息的相繼比特以非相繼的方式被傳送，并使突發(fā)性差錯信道變成線性信道。這樣，即使發(fā)生差錯，也僅就是單個或者很短的比特發(fā)生錯誤，也不能引致整個突發(fā)性脈沖甚至消息塊都無法被解碼，這時可以再用信道編碼的容錯功能去制止差錯，恢復正常原來的消息，這種方法就是交織技術。3、調制調制和解調是信號處理的最后一步。簡單的說gsm所使用的調制是bt＝0.3的gmsk技術，其調制速率是270.833kbit/s，使用的是viterbi算法進行的解調。調制功能就是按照一定的規(guī)則把某種特性強加到電磁波上，這個特性就是我們要發(fā)射的數(shù)據(jù)。gsm系統(tǒng)中承載信息的是電磁場的相位，即采用調相方式。從發(fā)送角度看，首先要完成二進制數(shù)據(jù)到一個低頻調制信號的變換，然后在進一步把它變到電磁波的形式。接收端則就是經過模擬信號，求解交織，信道譯碼等一系列的反過程去再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)。四、實驗原理1、實驗模塊概述本實驗需兩臺實驗箱共同完成，一臺實驗箱作發(fā)射用，另一臺作接收用。升空用實驗箱需以至基帶成形模塊、iq調制模擬信號模塊、信道編碼模塊及信源模塊。發(fā)送用實驗箱需以至iq調制模擬信號模塊、psk載波恢復正常模塊、msk/gmsk非電磁波模擬信號模塊、碼元再造模塊、信道譯碼模塊及信源模塊。（1）基帶成形模塊：本模塊主要功能：產生pn31偽隨機序列作為信源；將基帶信號進行串并轉換；按調制要求進行基帶成形，形成兩路正交基帶信號。（2）iq調制解調模塊：本模塊主要功能：產生調制及求解調用的拓撲載波；順利完成射頻正交調制及小功率線性壓縮；順利完成射頻信號拓撲模擬信號。（3）碼元再造模塊：本模塊主要功能：從解調出的iq基帶信號中恢復位同步，并進行抽樣判決，然后并串轉換后輸出。（4）psk載波恢復正常模塊：本模塊主要功能：與iq調制解調模塊上的解調電路連接起來組成一個完整的科斯塔斯環(huán)恢復psk已調信號的載波，同時可用作一個獨立的載波源。（5）信道編碼及交織模塊：本模塊主要功能：產生pn31偽隨機序列做為信源，并展開（2，1，4）卷積編碼，然后可選擇有沒有塊交織，再加之幀同步信號共同組成變成幀數(shù)據(jù)后輸入，輸入的碼可以挑選存有無差錯、隨機差錯或突發(fā)性差錯。（6）信道譯碼及求解交織模塊：本模塊主要功能：完成幀同步捕獲，同步后取出信息元進行（2，1，4）維特比卷積譯碼及解交織。（7）msk、gmsk非電磁波數(shù)字模擬信號模塊：本模塊主要功能：輸入非相干解調iq基帶信號，a/d采樣后，用數(shù)學運算方法完成msk及gmsk信號解調。（8）信源編碼模塊：本模塊主要功能：音頻信號壓縮、音頻信號cvsd編程碼點及射頻信號升空、發(fā)送。2、實驗系統(tǒng)共同組成框圖數(shù)字信源信道編碼交織基帶成形iq調制發(fā)射天線載波輸出信道譯碼解交織非相干解調iq解調接收天線本地載波五、實驗步驟1、在發(fā)射用實驗箱上正確安裝信道編碼及交織模塊（以下簡稱編碼模塊）、基帶成形模塊（以下簡稱基帶模塊）及iq調制解調模塊（以下簡稱iq模塊）。2、在發(fā)送用實驗箱上恰當加裝iq調制模擬信號模塊、cdma發(fā)送模塊（以下縮寫發(fā)送模塊）、psk載波恢復模塊（以下簡稱載波模塊）、msk/gmsk非相干解調模塊（以下簡稱非相干模塊）及信道譯碼及解交織模塊（以下簡稱譯碼模塊）。3、發(fā)送用實驗箱連線：a、用臺階插座線完成如下連接源端口基帶模塊：bs編碼模塊：編碼out基帶模塊：i-out基帶模塊：q-out目的端口編碼模塊：bsin基帶模塊：nrziniq模塊：i-iniq模塊：q-in連線表明提供更多pn31發(fā)生器的時鐘將編碼信號展開基帶成形將i路信號展開調制將q路信號展開調制實驗箱1：gsm通信系統(tǒng)信號升空相連接圖nrz-inbsoutputt-clock發(fā)射輸出模擬信號源+天線模塊基帶成形模塊i-outq-outi-inq-iniq調制模塊b、用同軸視頻線連接iq模塊（iq調制單元）上“輸出”端口和信源模塊上“發(fā)射”端口。4、發(fā)送用實驗箱上連線：ap用臺階插座線順利完成如下相連接載波模塊輸入vccoutpsk載波輸入耳機inputr-clock模擬信號源+天線模塊接收iq解調輸入模塊q-outi-out輸出2cdma接收模塊q-ini-in恢復模塊msk/gmsk非相bs-out干數(shù)字解調模塊nrz-out實驗箱2：gsm通信系統(tǒng)語音接收連接圖源端口iq模塊：i-outiq模塊：q-out非電磁波模塊：nrz非電磁波模塊：bs目的端口非電磁波模塊：i-in非電磁波模塊：q-in譯碼模塊：編碼in譯碼模塊：bsin連線表明對i路信號展開a/d轉換對q路信號展開a/d轉換將再造的信號展開譯碼提供更多譯碼時所須要的時鐘bp用同軸視頻線順利完成如下相連接源端口載波模塊：vcoout信源模塊：接收接收模塊：輸出2目的端口iq模塊(載波單元)：輸入接收模塊：輸入iq模塊(解調單元)：輸入連線說明提供調制所需的載波將接收信號進行小信號放大將收到的調制信號進行解調*檢查連線是否正確，檢查無誤后打開電源。5、按前面單元實驗建議調整不好各模塊，主要存有傳送端的信號輸入幅度調整、接收端的載波頻率調整、信道編程碼模式挑選等。挑選msk或gmsk方式后即可展開數(shù)據(jù)通信。6、用示波器觀測各信號點波形，并分析為什么？。六、實驗報告內容實驗目的：實驗內容：思考題：思考題1：懇請圖畫出來這次實驗系統(tǒng)共同組成框圖，實驗室中那些不部分沒模塊，對后面的通信存有什么影響？數(shù)字信源信道編碼交織基帶成形iq調制發(fā)射天線載波輸出信道譯