1、移动通信技术实验教学大纲1实验课程号： B453L075002课程属性：（限选）3实验属性：非独立设课4学时学分： 总学时 36，实验学时 105实验应开学期：秋季6先修课程：数据通信与计算机网络，信号与系统，通信原理等。一、课程的性质与任务本实课程是移动通信技术的配套实验课，要求通过实验课的练习与实践使学生加深对现代移动通信技术的基本概念和基本原理的理解，并掌握典型通信系统的基本组成和基本技术，以适应信息社会对移动通信高级工程技术人才的需求。二、实验的目的与基本要求通过实验使学生对比较抽象的移动通信理论内容产生一个具体的感性认识，通过具体的实验操作使学生达到“知其然，且知其所以然” ，从而提
2、高分析问题、解决问题的能力。三、实验考核方式及办法实验成绩评分办法：实验成绩占课程成绩的 15。四、实验项目一览表移动通信技术实验项目一览表序 实验项目 实验 实验 适用 学号 名称 类型 要求 专业 时 1 数字调制与解调技术 验证性 必做 信息工程/电子信息工程 22 扩频技术 验证性 必做 信息工程/电子信息工程 23 抗衰落技术 验证性 必做 信息工程/电子信息工程 2 4 GSM 通信系统实验 综合性 必做 信息工程/电子信息工程 25 CDMA 通信系统实验 综合性 必做 信息工程/电子信息工程 2 五、实验项目的具体内容：实验一 数字调制与解调技术1本次实验的目的和要求通过本实验
3、了解 QPSK, OQPSK,MSK,GMSK 调制原理及特性、解调原理及载波在相干及非相干时的解调特性。将它们的原理及特性进行对比，掌握它们的差别。掌握星座图的概念、星座图的产生原理及方法。2实验内容1) 观察 I、Q 两路基带信号的特征及与输入 NRZ 码的关系。2) 观察 IQ 调制解调过程中各信号变化。3) 观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。4) 观察各调制信号的区别。5) 观察 QPSK、OQPSK、MSK、GMSK 基带信号的星座图，并比较各星座图的不同及他们的意义。3需用的仪器移动通信原理实验箱（主控& 信号源模块、软件无线电调制模块 10 号模块、软件无线电解调模块 1
4、1 号模块） ，示波器。4实验步骤1) 准备：阅读实验教程，了解 QPSK, OQPSK,MSK,GMSK 的调制解调原理；2) QPSK 调制及解调实验（1）按实验要求完成所有连线，形成调制解调电路。（2）QPSK 调制。设置主控菜单，选择 QPSK 调制及解调；用示波器观测 10 号模块的 TP8(NRZ-I)和 TP9(NRZ-Q)测试点，观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形，与输入信号对比；示波器探头接 10 号模块 TH7(I-Out)和 TH9(Q-Out)， 调节示波器为 XY 模式，观察 QPSK 星座图；示波器探头接 10 号模块 TH7(I-Out)和 TP3(I)，对
5、比观测 I 路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接 10 号模块 TH9(Q-Out)和 TP4(Q)，对比观测 Q路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头接 10 模块的 TP1，观测 I 路和 Q 路加载频后的叠加信号，即 QPSK 调制信号。（3）QPSK 相干解调实验。用示波器观测 10 号模块的 TH3(DIN1)， 11 号模块的TH4(Dout)，适当调节 11 号模块压控偏置电位器 W1 来改变载波相位，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形；用示波器观测 10 号模块的 TH1(BSIN)，11 号模块的TH5(BS-out)，对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号
6、的波形；用示波器对比观测原始I 路信号与解调后 I 路信号的波形，以及原始 Q 路信号与解调后 Q 路信号的波形。3) OQPSK 调制及解调实验。 选择 OQPSK 调制模式，实验步骤同 2）4) MSK 调制及相干解调实验。（1）按实验要求完成所有连线，形成调制解调电路。（2）MSK 调制。设置主控菜单，选择 MSK 调制及解调。示波器探头接 10 号模块TP8(NRZ-I)和 TP9(NRZ-Q)，观测基带信号经过串并变换后输出的两路波形；示波器对比观测 I 路信号成形前后的波形和 Q 路信号成形前后的波形；示波器探头接 10 号模块TH7(I-Out)和 TH9(Q-Out)， 调节示
7、波器为 XY 模式，观察 MSK 星座图；示波器对比观测I 路成形波形的载波调制前后的波形和 Q 路成形波形的载波调制前后的波形；示波器探头CH1 接 10 模块的 TP1，观测 I 路和 Q 路加载频后的叠加信号，即 MSK 调制信号。（3）MSK 相干解调实验。示波器探头接 10 号模块 TH3(DIN1)和 11 号模块 TH4(Dout)，适当调节 11 号模块压控偏置电位器 W1，同时按复位开关键 S3，对比观测原始基带信号和解调输出信号的波形；示波器探头接 10 号模块 TH1(BSIN)和 11 号模块 TH5(BS-out)，对比观测原始时钟信号和解调恢复时钟信号的波形。示波器
8、对比观测原始 I 路成形信号与解调后 I 路成形信号的波形、原始 Q 路成形信号与解调后 Q 路成形信号的波形；示波器探头CH1 接 10 号模块和 11 号模块 TH10(DA 输出 1)，对比观测原始基带信号与解调后但未经码元再生判决的信号。5) GMSK 调制及相干解调实验。选择 GMSK 调制模式，实验步骤同 4）5教学方式教师先讲解，并提供部分实验步骤；学生自己动手实验，教师进行辅导。6考核要求调试成功并提交实验报告。7实验报告要求1) 写出实验步骤；2) 写出观察到的实验结果；3) 分析实验结果，并得出实验结论。4) 格式符合实验报告格式书，书写规范。实验二 扩频技术1本次实验的目
9、的和要求掌握 m 序列、Gold 序列、Walsh 序列的特性、产生方法及应用；了解直接序列扩频、解扩原理和方法。 了解扩频前后信号在时域及频域上的变化。了解解扩前后信号在时域及频域上的变化。2实验内容1) 观察 m 序列，识别其特征，自相关特性。2) 观察 Gold 序列，识别其特征，自相关特性及互相关特性。3) 观察 Walsh 序列，识别其特征，自相关特性及互相关特性。4) 观察扩频前后信息码的时域变化，频域变化。5) 观察已调信号在扩频前后的频域变化，解扩前后的频域变化。6) 观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的同步情况。3需用的仪器移动通信原理实验箱（主控& 信号源模块、软件无线电调
10、制模块 10 号模块、CDMA 发送模块 14 号模块、 CDMA 接收模块 15 号模块） ，示波器。4实验步骤1) 准备：阅读实验教程，了解 m 序列、Gold 序列和 Walsh 序列的特征，了解扩频解扩原理。2) m 序列产生及其特性实验。（1）按实验要求完成连线。设置主菜单，选择 m 序列产生及特性。（2）将 14 号模块的拨码开关 S1、S2、S3 、S4 全拨为“0000” 。将开关 S6 拨至“127位” ，设置 PN 序列长度为 127 位。按复位开关 S7。（3）观测测试点 PN1 或 PN3，了解 m 序列波形；观测 TH9（相关函数值）测试点，了解 m 序列自相关特性。
11、3) Gold 序列产生及其特性实验。（1）按实验要求完成连线。设置主菜单，选择 Gold 序列产生及特性。（2）将 14 号模块的拨码开关 S1、S4 全拨为“0000” 。将开关 S6 拨至“127 位” ，设置 PN 序列长度为 127 位。设置 S2 为 0001，使 G1 输出一种 Gold 序列。设置 S3 为0001，使 G2 输出 Gold 序列与 G1 相同。按复位开关 S7。观测 TH9（相关函数值）测试点，了解 GOLD 序列自相关特性。（3）设置 S2 为 0001，使 G1 输出一种 Gold 序列。设置 S3 为 0010，使 G2 输出 Gold序列与 G1 不相
12、同。按复位开关 S7。观测 TH9（相关函数值）测试点，了解 GOLD 序列互相关特性。4) Walsh 序列产生及其特性实验。（1）按实验要求完成连线。设置主菜单，选择 Gold 序列产生及特性。（2）设置主菜单，选择 Walsh 序列产生及特性。将 14 号模块的拨码开关 S2、S3 全拨为“0000” ，使 G1 和 G2 一致。设置 S1 为 0001，使 W1 输出一种 Walsh 序列。设置 S4为 0001，使 W2 输出 Walsh 序列与 W1 相同。按复位开关 S7。观测 TH9（相关函数值）测试点，了解 Walsh 与 Gold 序列经模 2 加合成后的序列自相关特性。（
13、3）设置 S1 为 0001，使 G1 输出一种 Walsh 序列。设置 S4 为 0010，使 W2 输出Walsh 序列与 W1 不相同。按复位开关 S7。观测 TH9（相关函数值）测试点，了解 Walsh与 Gold 序列经模 2 加合成后的序列互相关特性。5) 直接序列扩频实验。（1）按实验要求完成连线。设置主菜单，选择直接序列扩频。再根据实验框图说明，分别设置不同的扩频码，并按复位键 S7 进行确认。（2）对比观测 NRZ1 和 CDMA1，从时域和频域上观测扩频前后波形变化情况。（3）观测“调制输出” ，对比扩频前后调制信号变化情况。6) 解扩实验。（1）按实验要求完成连线。设置主
14、菜单，选择直接序列扩频及解扩。（2）根据实验框图说明，设置拨码开关，使扩频端的扩频码与解扩端的扩频码一致，并按复位键确认；调节 15 号模块的判决门限调节旋钮 W2，观察捕获指示灯的亮灭变化情况。当扩频码同步时，指示灯应由灭变为亮。（3）根据实验原理中的测试点说明，调节 W2，观察各点在捕获过程中的变化情况。5教学方式教师先讲解，并提供部分实验步骤；学生自己动手实验，教师进行辅导。6考核要求调试成功并提交实验报告。7实验报告要求1) 写出实验步骤；2) 写出观察到的实验结果；3) 分析实验结果，并得出实验结论。4) 格式符合实验报告格式书，书写规范。实验三 抗衰落技术1本次实验的目的和要求掌握
15、汉明码编译码原理和检错纠错原理；掌握卷积码编译码的原理，卷积码检错纠错原理；掌握块交织的特性、产生原理及方法，掌握块交织对译码性能的影响。2实验内容1) 通过改变输入数字信号的码型，观测延时输出，编码输出及译码输出，验证汉明码编译码规则。2) 通过插入不同个数的错误，观测译码结果与输入信号验证汉明码的检纠错能力。3) 通过观察并记录编码输入与输出波形，验证卷积码编码规则。4) 通过插入不同个数不同位置的误码，观察译码结果与输入信号验证卷积码的检纠错能力。 5) 通过观察并记录编码输入与卷积交织输出波形，验证卷积交织编码规则，并对比无交织编码结果验证交织规则。6) 通过插入不同种类不同个数的误码
16、，观察译码结果与输入信号验证卷积交织的检纠错能力，并且对比无交织编码的检纠错能力，验证在突发错以及连续错中，交织与否对检纠错性能的影响。3需用的仪器移动通信原理实验箱（主控& 信号源、数字终端& 时分多址模块 2 号模块、信道编码及交织模块 4 号、信道译码及解交织模块 5 号模块） ，示波器。4实验步骤1) 线性分组编码实验。（1）按实验要求完成连线。设置主控菜单，选择线性分组码实验无误码。将 2 号模块的拨码开关 S12#拨为 10100000，拨码开关 S22#、S32#、S42#均拨为 00000000；用示波器观测 4 号模块 TH4 处编码输出波形。设置 2 号模块拨码开关 S1
17、前四位，观测编码输出。（2）在主控模块中，选择【插入 1 个误码】 。对比观测译码结果与输入信号，验证汉明码的纠错能力。对比观测插错指示与误码指示，验证汉明码的检错能力。在主控模块中，选择逐一选择其他插入误码模式，如【插入 2 个误码】 、 【插入 3 个误码模式一】 、 【插入 3个误码模式二】 。重复以上观测，验证汉明码的检纠错能力。将示波器触发源通道接 4 号模块的 TP1 帧同步信号，示波器另外一个通道接 TP2 插错指示，可以观测插错的位置。2) 卷积码编码及译码实验。（1）卷积码编码规则验证。按实验要求完成连线。设置主控菜单，选择卷积码实验。在“卷积及交织误码设置”界面中，先选择无
18、误码。用示波器观测编码输入数据 TH1，读出并记录 15 位 PN 序列码型。用示波器分别接输入数据 TH1 和卷积编码输出数据 TH4，以 TH1 作为触发源，观察卷积编码输出。（2）卷积码检纠错性能检验。对比观测模块 4 的编码输入数据 TH1 与模块 5 的译码输出 TH3，验证卷积编译码功能。在主控模块中，进行误码设置，分别选择【随机错】 、【突发错】 。对比观测译码结果与输入信号，验证卷积码的纠错能力。分别观测插错指示与误码指示，验证卷积码的检错能力。3) 交织技术实验。（1）卷积码编码及交织规则验证。按实验要求完成连线。设置主控菜单，选择交织技术实验。在“卷积及交织误码”界面中，先
19、选择【无误码】 。用示波器观测编码输入数据TH1，读出并记录 15 位 PN 序列码型。用示波器分别接输入数据 TH1 和卷积编码及交织输出数据 TH4，以 TH1 作为触发源，观察卷积编码及交织输出。（2）卷积及交织检纠错性能检验。对比观测模块 4 的编码输入数据 TH1 与模块 5 的译码输出 TH3，验证卷积编码交织和译码解交织功能。在主控模块中，进行误码设置，分别选择【随机错】 、 【突发错】 。对比观测译码结果与输入信号，验证卷积交织的纠错能力。分别观测插错指示与误码指示，验证卷积交织的检错能力。5教学方式教师先讲解，并提供部分实验步骤；学生自己动手实验，教师进行辅导。6考核要求调试
20、成功并提交实验报告。7实验报告要求1) 写出实验步骤；2) 写出观察到的实验结果；3) 分析实验结果，并得出实验结论。4) 格式符合实验报告格式书，书写规范。实验四 GSM 通信系统实验1本次实验的目的和要求通过自行搭建 GSM 通信系统，认识和掌握 GSM 通信系统的框架以及相关原理知识点。2实验内容1) 搭建 GSM 有线通信系统，观察 GSM 通信系统各部分信号。2) 搭建 GSM 无线通信系统，观察 GSM 通信系统各部分信号。3需用的仪器移动通信原理实验箱（主控& 信号源模块、信道编码及交织模块 4 号、信道译码及解交织模块 5 号模块、软件无线电调制模块 10 号模块、软件无线电解
21、调模块 11 号模块、AMBE 语音压缩模块 12 号模块、CDMA 发送模块 14 号模块、CDMA 接收模块 15 号模块） ，示波器。4实验步骤1) 按实验指导书要求搭建 GSM 有线通信系统的发送端和接收端。2) 设置系统菜单，选择实验项目【GSM 通信系统实验】 。先按 12 号模块的复位键S1，再进行系统联调，适当调节 11 号模块压控偏置电位器 W1，同时按复位开关键 S3，感受 GSM 系统的通话效果。3) 用示波器观察各信号点波形，并记录。4) 分别将 10 号模块的 P2(发射天线)和 11 号模块的 P2(接收天线) 连接拉杆天线，按实验指导书搭建 GSM 无线通信系统。
22、适当调节 11 号模块天线接收端的增益调节旋钮W2，再适当调节压控偏置电位器 W1，按复位 S3，进行系统联调。感受 GSM 系统的通话效果。5教学方式教师先讲解，并提供部分实验步骤；学生自己动手实验，教师进行辅导。6考核要求调试成功并提交实验报告。7实验报告要求1) 写出实验步骤；2) 写出观察到的实验结果；3) 分析实验结果，并得出实验结论。4) 格式符合实验报告格式书，书写规范。实验五 CDMA 通信系统实验1本次实验的目的和要求通过自行搭建 CDMA 扩频通信系统，认识和掌握 CDMA 通信系统的框架以及相关原理知识点。 2实验内容1) 搭建 CDMA 通信系统。2) 观察 CDMA
23、扩频通信系统各部分信号。3) 观察两路信号码分多址及其选址。3需用的仪器移动通信原理实验箱（主控& 信号源模块、信道编码及交织模块 4 号、信道译码及解交织模块 5 号模块、软件无线电调制模块 10 号模块、软件无线电解调模块 11 号模块、AMBE 语音压缩模块 12 号模块、CDMA 发送模块 14 号模块、CDMA 接收模块 15 号模块） ，示波器。4实验步骤1) 按实验指导书要求搭建 CDMA 通信系统发送端的连线。2) 先将话筒接入到 12 号模块的话筒接口，作为模拟源。将 14 号模块上两路信号设置不同的扩频码序列：拨码开关 S2 为 0001，拨码开关 S3 为 0010，拨码
24、开关 S1 和 S4 全置为 0，序列长度设置开关设置为 127 位。此时第一路扩频信号 CDMA1 则对应开关 S1为 0001 的扩频码序列，第二路扩频信号 CDMA2 则对应开关 S2 为 0010 的扩频码序列。（拨码开关 S1、S2 、S3 、S4 的功能，可参考扩频技术相关实验内容说明。 ）此时调制信号输出口为：10 号模块的 P1(调制输出)，以及经过功放后的 P2（发射天线） 。3) 按实验指导书要求完成 CDMA 通信系统的接收端连线。（1）用于接收数字信号 PN 的 CDMA 接收系统的连线。根据发送端的拨码情况，设置接收端 15 号 CDMA 接收模块中拨码开关 S1=0
25、010，拨码开关 S4=0000。（2）用于接收音频信号的 CDMA 接收系统的连线。将耳麦的耳机插头接入至 12 号模块的耳机接口。根据发送端的拨码情况，设置接收端 15 号 CDMA 接收模块中拨码开关S1=0001，拨码开关 S4=0000。4) 设置主菜单，选择实验项目【CDMA 扩频通信系统实验】 。根据所需接收的通道，在设置完扩频码序列后，需要按模块 14 的复位开关 S7 和模块 15 的复位开关 S2，让系统配置拨码值。按 12 号模块的复位键 S1。5) 进行系统联调接收 PN 序列。用示波器对比观测输入信号和输出信号的波形（为观测方便，可先接收 PN 序列） ，各模块中的增
26、益调节旋钮要适当调节，使信号幅度不宜过小。缓慢调节 15 号模块 CDMA 接收单元的判决门限调节旋钮 W2，捕获指示灯由灭变亮即可，同时也可以用示波器观测 TP4 相关 1 的测试点配合观测，缓慢调节压控偏置调节旋钮 W3，观测相关峰值情况。缓慢调节 11 号模块压控偏置调节旋钮 W1，并适当按复位开关 S3 使解调端载波与调制载波同频同相。各个相关旋钮需互相配合调节，直至最后输出波形与原始波形一致。若 PN 序列能成功接收，改变接收端的解扩码序列，使其与语音信号通道上的扩频码一致，再适当调节各个旋钮，感受语音效果。6) 搭建 CDMA 无线通信系统，将 10 号模块的 P2(发射天线)和
27、15 号模块的 J2(接收天线) 接拉杆天线，适当调节 11 号模块天线接收端的增益调节旋钮 W2，再适当调节压控偏置电位器 W1，按复位 S3，进行系统联调。重复以上步骤。7) 用示波器观察各信号点波形，并记录。5教学方式教师先讲解，并提供部分实验步骤；学生自己动手实验，教师进行辅导。6考核要求调试成功并提交实验报告。7实验报告要求5) 写出实验步骤；6) 写出观察到的实验结果；7) 分析实验结果，并得出实验结论。格式符合实验报告格式书，书写规范。六、实验教材及主要参考资料武汉凌特电子技术有限公司提供的移动原理实验箱配套移动通信系统实验指导书 。七、教改说明及其他拟申报校网络课程建设、重点课程建设。主撰人 ： 张红燕审核人： 分管教学院长： 2018 年 6 月 10 日
