第一章移动通信实验系统概述
1.1 移动通信实验系统简介
移动通信实验箱是结合移动通信课程，验证移动通信中涉及的主要技术。实验通过终端技术和网络技术介绍当前移动通信中的典型技术，并区别于以前的通信技术。移动通信终端技术实验包括以下几部分的实验：信源编解码实验部分、信道编解码部分、调制解调部分。这些实验都由实验箱上的相关模块在学生平台的配合下完成。网络技术实验包括系统实验部分、900MHzGSM手机系统实验部分。每个实验的简单介绍参见本章1.3节。
1.2 移动通信实验系统框架结构
本实验系统的框架结构是根据GSM移动通信系统的结构制订的。图1.2-1是GSM移动通信系统的框架结构图。包括移动终端MS、基站子系统BS（包括BTS和BSC）、交换中心MSC/VLR、HLR/AUC数据库等部分。作为对实际移动通信系统的模拟，本移动通信实验系统也相应的要实现以上部分的功能。
图1.2-1 GSM移动通信系统的框架结构
图1.2-2为本实验系统的总体结构，每一模块的功能都可以对应到实际系统中某一块的功能，下面进行具体的介绍。
图1.2-2 本实验系统的总体结构
以上各模块的作用：
●实验箱：移动通信实验机箱主要模拟了通信终端的处理技术，无线基站的处理技术。并
通过无线信道连接，模拟电话信号的无线接入。当移动实验箱配以PC系统和软件，通过局域网和电话交换机模拟了移动交换网，实现移动台开机登陆和关机实验、移动性管理、移动台呼叫处理的实验，较为形象的说明了移动通信的主要特征。移动实验箱还配有标准GSM/GPRS通信模块，通过软件控制实现和实际网络中的任意用户进行话音和数据通信。实验箱上还能完成信源编解码、信道编解码交织及扰码、调制解调等实验。
实验箱具体电路组成见1.3节。
●学生平台：学生平台是一台微型计算机，它通过串口同实验箱相连，通过局域网同其他
学生平台和教师平台相连。学生平台是学生控制实验箱进行相应实验的平台。每次实验，学生进入学生平台的相应实验界面，学生平台程序会向实验箱下发相应的控制指令，配置相应的参数，从而使实验箱做好相应实验的准备。部分实验的结果也将通过串口由实验箱传送到学生平台上，学生平台通过界面可以更清楚的看到部分实验的结果。学生平台在每个实验中的具体功能参见各实验的指导说明。在系统实验中，学生平台的作用非常多，包括以下几方面：（1）手机界面的作用：学生平台上将有一般的手机上存在的开机、拨号、挂机、关机等按钮。学生按动相应的按钮，学生平台将这些动作翻译成相应的消息发送给实验箱，实验箱的MS和BS开始相应的信令交互过程。（2）信令分析和显示的作用：为了让学生了解GSM网络中各功能单元之间的信令过程。MS、BS和MSC之间的信令均要显示到学生平台上。因此实验箱上MS和BS每收到一个消息都要向学生平台汇报，学生平台在界面上显示。这时，学生平台就充当了实际中信令分析仪
的作用。（3）部分MSC/VLR的作用：学生平台在呼叫控制中，还将完成部分MSC/VLR 的功能。与其他实验组的手机通信建立过程中，呼叫控制的信令需要由学生平台通过内部网络发送给其他的学生平台。（4）各功能单元参数的维护和显示：为了让学生了解特定的信令过程对各功能单元参数的影响，学生平台要维护四张参数列表：MS参数列表、BS参数列表、MSC/VLR参数列表、HLR参数列表。在系统实验开始前，学生平台的这些参数由教师平台下发，学生平台利用教师平台收到的列表初始化这四张表。并且要将MS参数列表、BS参数列表的部分参数通过串口下发给实验箱。实验开始后，学生平台这四张参数列表会随信令过程而改变。一些特定的信令过程之后，学生可通过学生平台的界面观察到各参数列表的变化情况。对MSC/VLR参数列表的维护，相当于学生平台实现了实际系统中VLR数据库的功能。
●教师监控台：教师平台监控台通过局域网同所有学生平台相连。教师监控台的作用有：
控制学生平台的工作。在系统实验部分，负责HLR、MS等参数列表的下发。教师监控台上将维护一个参数列表数据库，实验开始后，学生平台将访问此数据库获得与本学生平台相关的参数列表。对HLR参数列表的维护，相当于教师平台实现了实际系统中HLR 数据库的功能。
●小型交换机：交换设备的作用是完成两个MS之间的话音通信。在移动台呼叫过程的实
验中，在主叫和被叫之间信令交互完成之后，交换设备完成两个学生平台之间话音的接续。在实际移动通信系统中，话音和信令除了在BS和MS之间通过无线信道传输之外，其余部分均通过有线信道进行传输。用小交换机进行话音接续模拟了实际移动通信系统中话音信号在有线部分的传输：主叫BS－主叫MSC－被叫MSC－被叫BS。
通过以上各模块的介绍，我们可以清楚看到本实验系统与实际系统的对应关系：实验箱对应MS和BS的功能；学生平台上完成MSC/VLR的功能，一方面在主叫和被叫实验中，完成用户呼叫建立的过程，另一方面维护VLR数据库；教师平台维护HLR数据库。接口的对应关系如下：实验箱上无线射频接口相当于GSM实际系统中的Um接口；实验箱与学生平台之间的串口相当于实际系统中的A接口；VLR、HLR、MSC之间的接口功能均由学生平台实现了。
下面简单介绍在本实验系统话音和信令的传输过程。话音以MS A传到MS B为例，MS A的话音信号通过实验箱A上MS侧信源编码模块将语音变成PCM信号并进行压缩，压缩后的信号送入MS侧的信道编解码调制解调器（由DSP芯片完成），信号进行信道编码交织和调制，已调制的信号送入无线射频模块，通过天线发送出去。BS侧的无线射频模块
接收到此信号，送入BS侧的信道编解码调制解调器进行解调和信道解码解交织，得到的信号再送入BS侧的信源解码模块，将信号解压缩成PCM信号，将此信号通过小交换机送到MS B所在的实验箱B。首先是实验箱B上的BS侧的信源编码模块将从交换机来的PCM进行压缩，降低速率。压缩后的信号送入BS侧的信道编解码调制解调器，输出的已调制信号送入无线射频模块，通过天线发送出去。实验箱B上的MS侧无线射频模块接收到此信号，送入MS侧的信道编解码调制解调器，输出的信号送入MS B的信源解码模块，信源解码模块进行解压缩和PCM译码，恢复出语音。这时候实验箱B的学生就可以通过电话听筒听到声音。下面介绍信令的传输过程，空中接口Um上的信令，处理由MS侧和BS侧的两块DSP芯片完成，传输通过无线射频模块；A接口上的信令，由实验箱和学生平台之间的串口进行有线传输；MSC/VLR与MSC/VLR之间的通信信令是由实验室局域网进行传输，这模拟了实际系统中MSC和MSC之间的七号信令传输系统。
实验箱A实验箱B
图1.2-3 双向语音传输过程
1.3 实验箱电路模块组成
实验箱的主要逻辑框图如图1.3-1，主要包括移动终端部分、基站、中央控制器、专项实验模块和GSM无线MODEM。
(一) 移动终端部分
移动终端主要提供移动通信中的主要技术和功能模块，为了使实验者更清楚地了解移动通信中用到的很多技术，系统由多个模块组成，即可以进行系统实验，也可分开完成个别实验。
移动终端部分主要有：
1、音频输入/输出接口（听筒和麦克风）
2、直流电平控制器
3、PCM/ADPCM编解码器
4、LPC语音压扩编解码器
5、信道编/解码、成帧、调制/解调DSP
6、信道形成器
7、无线收发射频模块
（二）基站部分
基站部分的电路与移动部分大致相同，主要差别在音频接口，基站音频接口连接移动交换机，本实验箱的音频通道通过电话用户接口与有线交换机实现多台实验箱构成移动交换网，信令通过个实验箱中央控制器间的网络传输。
图1.3-1 实验箱的逻辑框图
基站部分主要有：
1、交换机接口
2、免提音频功放
3、PCM/ADPCM编解码器
4、LPC语音压扩编解码器
5、信道编/解码、成帧、调制/解调DSP
6、信道形成器
7、无线收发射频模块
（三）中央控制器
中央控制器以MCU为核心，具有4X5键盘和320X240的LCD显示屏，RS232C三线通信接口与PC相连构成本地基站控制器。中央控制器主要完成对个模块的初始化，各种实验的设定，系统参数的配置和信令传输。MCU还可以通过控制GSM MODEM的工作，与标准GSM网络中的任意用户通话实验。
中央控制器主要有：
1、A T89C55WD MCU控制核心
2、RS232C通信口
3、16C550 GSM MODEM 通信接口
4、SPI 总线ADPCM通信接口
5、DSP 数据交换和程序加载通信接口
6、LC4384 ISP数据接口（CPLD）
7、LCD显示接口
8、键盘接口
9、DSP HPI接口
10、其他IO输入输出接口
（四）专项实验模块
专项实验模块用大规模可编程逻辑器件（LVC384）和存储器（RAM）构成，可以完成扰码、交织和纠错编码等实验，实现硬件逻辑的高速处理方法。从另一角度展示通信技术的实现方法。
主要器件包括：
1、LC4384 ISP可编程逻辑器件
2、数据处理存储器（62256）
3、ISP编程接口
4、MCU通信接口
5、一般用处的IO
（五）GSM 无线MODEM
标准的GSM无线MODEM是为了实现无线移动实验接入公网的实验而设，当插入有效的SIM卡，在MCU的控制下可以与公网中的任意有线和无线用户通话、收发短信。
主要部件有：
1、GSM MODEM 模块
2、SIM卡
3、复位、上电和音频处理/转换电路
1.4 实验具体介绍
本移动通信实验系统第一版可以完成以下五类实验。
（一）信源编解码实验
信源编码实验的目的是让学生了解当前语音压缩编码算法的分类和各类算法的基本原理。实验箱的信源编解码部分实现了多种信源编解码器，主要分为两大类，一类是基于波形编码的PCM编码（速率为64Kbit/s）和自适应预测编码器ADPCM(速率为32kbit/s，16kbit/s)，另一类是基于参数编码的AMBE编码。
（1）PCM与ADPCM编码
主要是关于波形编码的实验。一方面可以让学生通过调整电位器，改变输入PCM编码器的直流电平，然后通过示波器观看直流信号通过PCM编码后的波形，从而深入了解A率13折线PCM编码的原理；另一方面，还可以让学生选择编码方式（64kb/s PCM，32kb/s ADPCM, 16kb/s ADPCM），通过语音录制和延时回放，从主观听觉上对比不同速率下的波形编码的语音质量。
（2）改进的多带激励算法（AMBE）
AMBE算法是一种混合编码的语音压缩编码算法。在本实验中，学生可以通过试验平台配置不同的语音压缩速率（2．0kb／s～9．6kb／s），通过语音录制和延时回放，从主观听觉上观察不同速率下，语音质量的变化和速率的关系。
（二）信道编解码实验
信道编码实验的主要目的是让学生了解差错控制与信道编码的基本原理。通过实验可以深入了解几种常用的差错编码原理及其纠错性能。信道编码与解码实验（对应于实验内容中3、4、5、6实验）主要包括：线性分组码+交织、循环码、卷积码和扰码的编解码器。（1）分组码＋交织与解分组码＋解交织
本实验以（7，4）汉明码结合（8×7）交织器为例，一方面，用软件演示交织在纠信道突发差错中的作用。另一方面，本实验箱还配置了一块以Lattice MACH 4384的CPLD为核心芯片的子板。通过该子板，可以用V erilog HDL语言编写程序，适配成功后，将程序下载到CPLD，用硬件的方法实现上诉分组码＋交织与解分组码＋解交织功能。更深入地了解交织和分组编码实现的方法。
（2）循环码的编码和解码
本实验以（15，7）系统循环码为例，一方面，用软件演示该循环码的纠错性能。另一方面，本实验箱还配置了一块以Lattice MACH 4384的CPLD为核心芯片的子板。通过该子板，可以用V erilog HDL语言编写程序，适配成功后，将程序下载到CPLD，用硬件的方法实现上诉（15，7）系统循环码功能。更深入地了循环码编码和解码的实现方法。
（3）卷积码的编码及解码（Viterbi 解码）
本实验以（2，1，2）卷积码为例，一方面，用软件演示该卷积码的纠错性能。另一方面，本实验箱还配置了一块以Lattice MACH 4384的CPLD为核心芯片的子板。通过该子板，可以用V erilog HDL语言编写程序，适配成功后，将程序下载到CPLD，用硬件的方法实现上诉卷积码的编码和解码功能。更深入地了解卷积编码和Viterbi解码的实现方法。
（4）扰码与解扰
本实验以8位线性移位寄存器实现的m序列为扰码序列，一方面，用软件演示扰码的作用。另一方面，本实验箱还配置了一块以Lattice MACH 4384的CPLD为核心芯片的子板。通过该子板，可以用V erilog HDL语言编写程序，适配成功后，将程序下载到CPLD，用硬件的方法实现上诉扰码和解扰码功能，更深入地了扰码实现的方法。
（三）调制解调实验
该部分包括GMSK调制解调、QPSK调制解调和扩频调制/解扩频三个实验。这是目前移动通信系统中所用到的主流调制方式。
（1）GMSK调制、解调实验
介绍了GMSK+FM调制/解调和GMSK正交调制/解调2种方式，实现了GMSK正
交调制/解调。采用了差分解调方式，实现了符号同步、差分解调、符号判决等过程，并通过虚拟示波器和实验箱上的DAC，生动再现了调制解调各环节的信号波形变化
情况。
（2）QPSK调制、解调实验
介绍了QPSK调制和解调原理、载波同步机制、符号同步机制和差分编解码原理。
通过虚拟示波器和实验箱上的DAC，生动再现了调制解调各环节的信号波形变化情
况。
（四）系统实验
系统实验的目的是让学生掌握话音和信令的帧结构及其形成过程；掌握GSM基本的呼叫和管理信令流程，包括开机IMSI附着过程；MS（移动台）主叫、被叫信令过程；移动性管理中的位置更新过程。为了让学生更清楚得掌握信令流程，信令的交互过程有两种模式，正常工作模式和单步模式。在正常工作模式下，当MS和BS收到某个事件，信令交互过程以正常工作速度进行，速度较快；在单步模式下，信令的交互过程速度较慢，由学生按动“下一步”键控制信令的交互，从而使学生可以一边对照实验指导书学习信令内容，一边观察信令交互过程。另外，通过实验学生还可以掌握移动台进行开机、关机、位置更新（漫游）等动作时，系统相应数据库内容的改变情况。各参数的内容将在学生平台界面上显示。本部分有五个实验。
（1）GSM移动台开机入网和关机实验
学生在移动台入网和关机实验中，A、可以清楚得看到移动台在开机后，MS同网络之间的信令交互过程；B、开机后，MSC/VLR的数据列表中对于本MS参数的改变。C、按动关机键后，MS和网络之间信令的交互过程以及MSC/VLR参数列表的改变情况。
（2）移动性管理实验
GSM移动性管理实验主要是模拟MS进行两种位置更新过程：MSC/VLR内位置更新、跨MSC/VLR位置更新。通过此实验，学生一方面可以从界面上观察到MS进行位置更新时，
MS、BS、MSC/VLR、HLR这些实体之间的信令交互过程。另一方面，学生平台上还模拟了MS、MSC/VLR、HLR内部的数据库信息，可以让学生看到，位置更新后，各个实体中对此MS记录的改变，从而实现对MS的位置跟踪。
（3）移动台主叫实验
本实验中，学生将在学生平台上输入被叫号码并按动发送键，开始移动台主叫实验。同被叫学生平台合作，学生平台界面中将看到移动台主叫时，MS和BS、MSC之间的信令交互过程。交互过程结束后，主叫学生平台和被叫学生平台就可以进行通话。通话结束后，在界面上还将显示话音释放过程中的信令交互过程。（实验方式有单步操作和正常执行两种形式）。
此外，通过与被叫合作，还能够观察到：
A、被叫号码不存在。
B、被叫不开机或被叫忙。
C、被叫长时间不接听电话
等意外事件发生时的信令交互过程。
（4）移动台被叫实验
本实验中，学生平台上的MS作为被叫MS，实验的前提是其他的学生平台上的MS主呼此学生平台。学生平台界面上将显示移动台被叫时，MS和BS、MSC之间的信令交互过程。交互过程结束后，主叫学生平台和被叫学生平台就可以进行通话。通话结束后，在界面上还将显示话音释放过程中的信令交互过程。
（5）GSM协议帧结构实验
GSM协议帧结构实验，分为两类：数据帧结构实验和信令帧结构的实验。在数据帧结构的实验中，将向学生展示语音数据如何进行编码、分块、交织、最终形成物理层突发的过程，每一步过程完成后数据的状态如何。在信令帧结构的实验中，我们以呼叫控制层（CC 层）产生的Set up消息为例，说明了信令如何经过信令L3、L2（数据链路层）、L1（物理层）的处理由信令消息变为数据链路层帧、再通过信道编码、交织、最终成为物理层突发的过程。
（五）900MHz GSM手机系统实验
实现GSM系统的登录、主叫、被叫和短消息的收发等功能。该实验由于采用了运营商的移动网络，实验时，需要SIM卡。
作为扩展实验，提供了一种透明模式，可以在命令窗口上输入各种A T命令，对所采用的GSM模块进行各种操作，包括电话呼叫（如呼入、呼出、振铃指示、摘机/挂机、来电号码指示、音量调节等）、短消息（发送短消息、来消息指示、读短消息、删除短消息、短消息列表、TEXT/PDU模式切换等）和其他常用命令，共计100条以上。
第二章语音压缩编码
2．1 预备知识
2．1．1 语音压缩编码分类
语音是人类互相之间进行交流时使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息载体。由于语音的特殊作用，人们历来十分重视对语音信号和语音通信的研究。语音信号处理包括语音编码、语音识别、说话人识别、语音合成等技术，其基础都是对语音信号特征的认识，都要利用数字信号处理的一些基本技术来分析和处理语音信号，而更深层次的发展涉及人的发音和听觉机理，与生理学、语言学甚至心理学有关。
数字语音有许多模拟语音不可比拟的优点：它便于传输和存储，能够在噪声信道中进行可靠传输，易于交换，能够方便地加密传输。语音信号数字化的理论依据是我们熟知的采样定理，即只要采样频率足够高，就可以用时域上周期抽取的样点来表示一个带限信号。由于未经任何处理的数字语音数据量很大，若不经过处理，那么在传输和存储时会占用大量的信道资源和存储空间，给系统提出很高的要求，因此数字语音一般都要进行压缩编码。在保证一定的编码语音质量的前提下如何高效率地进行压缩编码，或者在给定信息速率的前提下如何提高编码后的语音质量，是语音编码研究的重点。通常语音编码需要在保持语音的音质、降低编码速率和降低算法的计算复杂度三方面进行综合考虑和折中。
语音信号的离散表示基本上可以分为两大类：波形表示和参数表示。波形表示仅仅是通过采样和量化的过程保存模拟语音信号的“波形”，而参数表示则是把语音信号表示成某种语音产生模型的输出。目前，语音编码的研究主要分为两大分支：波形编码和参数编码。目前还常采用混合编码的方案，它结合了波形编码和参数编码的优点，也可归于参数编码分支中。
1) 波形编码以尽可能无失真重构语音波形为目标，编码时以波形逼近为原则，直接在时域上或变换域上进行编码。这种方法压缩效率不高，在64～16 Kb／s的速率上能够合成出很高的语音质量，但速率进一步下降时，编码语音的质量将大幅度下降。常用的波形编码有：脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)、差值脉冲编码调制（DPCM）、增量调制(DM)以及它们的各种改进型自适应差分编码（ADPCM）、自适应增量调制（ADM）、自适应差值
脉冲编码调制(ADPCM) 、自适应传输编码（Adaptive Transfer Coding，A TC）和子带编码（SBC）等。波形编码的特点是：高话音质量、高码率，适于高保真音乐及语音。
2) 参数编码的出发点与波形编码不同，它以尽可能保持语音的可懂度为原则，通过为语音信号建立数学模型，根据给定的语音信号计算模型参数并量化编码来实现。由于模型参数相对于语音波形而言数据量很小，因此压缩效率很高，速率大都在16 Kb／s以下，甚至可降到1 Kb／s以下。参数编码虽然可能导致重建语音与原始语音在时域波形上有很大区别，但可懂度仍然能够保持在一个很高的程度上。目前的研究方向主要集中于三条主线上：基于开环搜索的LPC语音编码箅法、基于分析合成(ABS)法的LPC语音编码算法以及多带激励(MBE)语音编码算法。参数编码比特率可压缩到2Kbit/s-4.8Kbit/s，甚至更低，但语音质量只能达到中等，特别是自然度较低。参数编码特点：压缩比大，计算量大，音质不高，廉价！
3) 混合编码使用参数编码技术和波形编码技术，计算机的发展为语音编码技术的研究提供了强有力的工具，大规模、超大规模集成电路的出现，则为语音编码的实现提供了基础。80年代以来，语音编码技术有了实质性的进展，产生了新一代的编码算法，这就是混合编码。采用参数编码和混合编码方案的语音编码器称为声码器。它将波形编码和参数编码组合起来，克服了原有波形编码和参数编码的弱点，结合各自的长处，力图保持波形编码的高质量和参数编码的低速率。如：多脉冲激励线性预测编码（MPLPC），规划脉冲激励线性预测编码（RPE-LPC），码本激励线性预测编码（CELP）等都是属于混合编码技术。其数据率和音质介于参数和波形编码之间。
2．1．2 语音质量及标准
根据语音压缩编码的采样率，可以分为窄带(电话带宽300～3400 Hz)语音压缩编码、宽带(7 kHz)语音压缩编码和20 kHz的音乐带宽压缩编码。窄带语音压缩编码的采样率通常为8 kHz，一般应用于语音通信中。宽带(7kHz)语音压缩编码的采样率通常为16 kHz，一般用于要求更高音质的应用中，如会议电视。而20 kHz宽带主要是适用于音乐数字化，采样频率高达44 .1 kHz。
窄带语音编码按编码后的速率来分，可以分为高速率(32 Kb／s以上)、中高速率(16～32Kb／s)、中速率(4.8～16 Kb／s)、低速率(1.2～4.8 Kb／s)和极低速率(1.2 Kb／s以下)五大
类。近几十年来，语音编码技术发展非常迅速。以窄带语音编码为例，自20世纪70年代推出64 Kb／s PCM语音编码国际标准以来，已相继有32 Kb／s ADPCM、16 Kb／s LD-CELP、8Kb／s CS-ACELP等国际标准推出。而地区性或业务性的标准也有不少，如第二代移动通信系统中的语音编码，美国国防部制定的4.8 Kb／s和2.4 Kb／s保密电话标准等。目前，在2.4Kb／s以上的编码速率，合成语音质量已得到人们的认可，并已广泛应用。未来的研究重点是突破2.4 Kb／s以下极低速率的语音编码技术和算法。
衡量语音编码算法的好坏，最根本的指标是合成语音质量的好坏。由于声码器在实际应用场合中不可避免地将受到背景噪声的干扰，因此在安静环境以及噪声环境下的合成语音质量好坏，即算法的顽健性也是一个很重要的衡量指标。
人们提出了许多方法来评价语音编码质量，归纳起来可分成主观评价方法和客观评价方法两类。主观合成质量评价方法是对合成话音可懂度、清晰度和自然度的量化。一般采用平均主观值MOS(Mean Opinion Score)、DRT(Diag-nostic Rhyme Test)等主观评价方法。主观评价方法符合人类听话时对语音质量的感觉，但测试手段复杂，效率低。客观评价方法是指用客观测量的手段来评价语音编码质量，常用的方法是分段信噪比、倒谱距离等。它们都是建立在度量均方误差的基础上，其特点是测量方法简单、费用少，但不能完全反映人对语音质量的感觉(即与主观评价方法有一定距离，不能适用于各种算法、各种条件)，而且客观评价方法性能的优劣与可靠程度最终要通过比较其与主观评价结果是否一致来衡量。
一个平均主观值MOS是4或更高，被认为是比较好的语音质量，而若平均主观值MOS 低于3.6，则大部分接听者不能满意这个语音质量。虽然平均主观测试准确有效，但是，这个主观方法存在的最大问题就是，在现实中，让一组人接听语音和评价语音的质量实现起来是非常困难和昂贵的，因此人们在不断的探索能进行客观测量的方法。
下图是部分语音编码标准的各项性能比较的表格：
有关语音压缩编码的具体原理和方法，请参考《现代语音处理技术及应用》第7章，机械工业出版社，作者张雄伟、陈亮。
2．1．3 GSM系统的语音压缩编码（RPE-LTP LPC）
GSM移动通信系统中最重要的业务是语音业务， GSM系统中所使用的语音编码器的主要原理是对人类音域的数学建模，从而产生出一种用于传输语音的有效压缩方法。术语“声码器”或“语音编码器”专门用来描述这些专门执行语音压缩的系统。
GSM系统中，来自送话器的话音信号经过8kHz抽样，13bits均匀量化变为104kbit／s 数据流。GSM系统中有四种编解码器，分别执行：全速率、增强型全速率(EFR)、自适应多速率(AMR)及半速率语音压缩。下表给出了这些声码器的参数比较。
可知，这四种语音编码所采用的算法是不相同的。我们仅以以GSM全速率语音压缩编码为例。
标准LPC编码器不能提供电话系统所需的话音质量(虽能听清语句，但很难或不可能分辨出说话的人)。GSM系统中采用两种技术来提高LPC编码器的质量，即：长期预测(LTP)与规则脉冲激励(RPE)，而全速率编解码器就被称为RPE-LTP线性预测编码器。
RPE－LTP编码属于中速率混合型编码，为提取特征参数而作的语音分析利用了语音信号的准平稳性，即在10～20ms的短时间内可认为语音的特征参数不变。因此可将实际语音信号分成短的时间段，在各个段内分别进行参量提取。
来自手机终端送话器的话音信号经过8kHz抽样，每抽样13bits均匀量化变为104kbit ／s数据流。GSM系统的语音压缩编码处理是按帧进行的，每帧20ms，含160个语音样本，经过RPE－LTP语音压缩编码后成为260bits的编码块，即话音编码后的信号速率为13kbit ／s。
进行语音压缩编码时，数据首先通过预加重滤波器来提高信号的高频分量，以获得更好
的传输效率。滤波器一般还消除信号上的任何偏移以简化进一步的计算。RPE－LTP是改良的线性预测编码器(LPC)，它将人类声域建模成一系列不同宽度的圆柱体。通过迫使空气通过这些柱体，即可产生语音。LPC编码器用一组联立方程来进行建模。短期分析级采用自动相关来计算与模型所用的8个圆柱体有关的8个反射系数，同时采用一种称为Schur递归的技术来有效地求解所得到的方程组。参数被变换成可以更少的位数来进的LAR解码成系数，并用来对输入采样值进行滤波。解码LAR的原因是为了确保编码器使用解码器上的相同信息来进行滤波。这一级上的其余采样值用于编解码器的LTP级。增加冗余信息后，GSM系统中的全速率语音信道用于编码语音的容量为13kbps。
图2.1.3-1是GSM系统中语音压缩编码(RPE－LTP)算法的框图：
图2.1.3-1 语音压缩编码(RPE－LTP)算法的框图
然后，13kbit／s话音信号进入信道编码进行编码。对于话音信号的每20ms段260bits，信道编码器首先对话音信号中最重要的Ia类50bits进行分组编码(CRC校验)，产生3bits校验位，再与132bits的Ib类比特组成185bits，再加上4个尾比特“0”，组合为189bits，这189bits 再进入1／2速率卷积编码器，最后产生出378bits。这378bits再与话音信号中对无线信道最不敏感的Ⅱ类78bits组成最终的456bits组。因此信道编码后信道传输速率为22.8kbit／s。
在典型的谈话过程中，语音仅占总时间的大约40%。为减少对无线接口的干扰，可采用非连续传输(DTX)，即移动电话仅在有语音信号时才进行传输。GSM标准(PHASE 2＋)要求移动台对语音进行检测，将每个时间段分为有声段和无声段。在有声段，进行语音编码产生
编码语音帧；在无声段，对背影噪声进行估计，产生SID帧(静寂描述帧)。发射机采用不连续发射方式，即仅在包含语音帧的时间段内才开发射机。SID帧是在语音段结束时发射的。接收端根据收到的SID帧中的信息在无声期内插入舒适噪声。
2．1．4 实验系统语音压缩编码算法简介
本实验系统分两次介绍两种语音压缩编码算法。第一种为PCM和ADPCM，属于波形编码；第二种是美国麻省理工学院(MIT)的D．W．Griffin博士提出的多带激励语音编码方案改进的多带激励语音编码方案（AMBE），该方案属于混合编码技术。
2. 1 .4. 1 PCM与ADPCM语音压缩编码
1、脉冲编码调制PCM
PCM编码是波形编码中最重要的一种方式。语音的PCM编码主要由抽样、量化与编码三个步骤组成。抽样是将时间上连续的模拟语音转换成时间上离散的抽样信号，量化是将幅度连续的语音转换成幅度离散的量化信号，编码是将时间离散且幅度离散的量化信号用二进制数字流表示。按照标准电话信号的规定，抽样前通过预滤波将语音信号的频带限制在300～3400 Hz范围内，这样可以避免频谱的混叠失真。解码端接收到二进制数字流后转换成数字信号，并经低通平滑滤波还原成模拟语音信号。在转换过程中，不可避免地会产生量化误差。
根据量化的方式PCM又分为：均匀量化PCM和非均匀量化PCM。均匀量化的量化特性是一条等阶距的阶梯型曲线，各量化区间相等。在数字语音通信中，均匀量化存在着明显的不足。首先，语音信号的动态范围很大。不同说话人的音量不同，同时受说话人情绪、环境等许多方面的影响，造成语音信号的动态范围约30 dB。另外，电话机与市话交换机的距离不同，最大线路衰耗为25~30 dB。以上两个因素决定了电话语音信号的动态范围一般在40～50 dB。第二，人们对电话语音一般要求信噪比大于25 dB。如果对电话信号采用均匀量化，为了保证在40～50 dB的动态范围内SNR应该大于25dB，由计算可知，必须采用R=12位的均匀量化器。编码位数多意味着编码后的信息速率高，传输带宽大。第三，语音信号取小信号的概率大，而在均匀量化时小信号的信噪比明显低于大信号。在保证语音通信质量的前提下，为了减少编码位数和提高小信号的信噪比，必须要采用非均匀量化的方法。
量化阶距不相等的量化称为非均匀量化。可知，量化噪声与阶距的平方成正比。如果能找到一种量化特性，对小信号用小阶距量化，减小噪声功率提高信噪比；而大信号时用大阶
距量化，噪声功率虽然有所增大，但由于信号功率大，仍然能保持信噪比在一定水平上。这样，就能在较宽的语音动态范围内均满足对信噪比的要求。
从理论分析的角度出发，非均匀量化可认为是对信号非线性变换后再进行均匀量化的结果。如图6.2.1-1所示，首先对信号进行一次非线性变换z=c(x)，然后对z 进行均匀量化及编码。接收端解码后得到的量化电平要进行一次逆变换c -1(x)，然后才能恢复原始信号。
图2.2.1-1 采用瞬时压缩和瞬时扩张的非均匀量化器 由于c(x)和c -1(x)分别具有将信号幅度范围压缩与扩张的作用，故c(x)称为压缩特性，c -1(x)称为扩张特性。下图2.2.1-2为非线性压缩特性的示意图。压缩特性是一条曲线，当z 信号具有均匀量化阶距△时，由于对应于输入信号有非均匀量化阶距△k ，这就等效于对信号进行了非均匀量化。
图2.2.1-2非线性压缩示意图
基于对语音信号的大量统计和研究，国际电话电报咨询委员会(CCITT)G ．711建议采用A 律和μ律两种压缩特性，其中欧洲和中国采用A 律，北美和日本采用μ律。它们都是具有对数特性且通过原点呈中心对称的曲线。
(1) A 律压缩
将输入信号x i 对量化器最大量化电平V 进行归一化处理，即信号的归一化值为：x ＝x i /V 。A 率对数压缩特性定义为：
?????≤≤++≤≤+=1x 1/A ln 1ln 11/A
x 0 ln 1)(A
Ax A Ax
x c 式中A 为压缩系数，A=1时无压缩，A 愈大压缩效果愈明显。由上式可知，在0?x ?1／A 时，c(x)是线性函数，对应于一段直线，也就是相当于均匀量化特性。在1／A ?x ?1时，
c(x)为对数函数，对应于一段对数曲线。在CCITT 建议中，A=87.56。在具体实现时压缩曲线c(x)用13段折线来近似，量化电平数L=256，即编码位数R=8。这样，A 率13折线的PCM 输出数据流速率为64kb/s 。
(2) μ律压缩
μ律对数压缩特性定义为：
)1ln()
1ln()(μμ++=x x c
其中，μ为压缩系数，μ＝0时无压缩，μ愈大压缩效果愈明显。在国际标准中μ=255。在具体实现时压缩曲线c(x)用15段折线来近似。
A 律对数压缩特性 b) μ律对数压缩特性
图2.2.1-3
2、 自适应差分脉冲编码调制ADPCM
1）差分脉冲编码调制DPCM
语音信号本身具有很大的冗余度。首先，信号幅度分布不均匀，小信号出现的概率大，而大信号出现的概率小；另外，语音样点间具有相关性。如果在量化和编码之前能够去掉这些冗余度，那么肯定可以有效地降低信息速率。差分脉冲编码调制DPCM 采用了线性预测的方法，即当前时刻的样值可以由前面若干时刻的样值线性组合得到。它采用了最简单的一阶逆预测器：
A(z)=1一a 1z -1
式中a 1为常数，根据信号频谱的长时平均估算最优的A(z)得到。这样就可以由前面时刻的样值来预测当前时刻的样值，并将预测值和实际值之间的差值进行量化并编码。经过大量的统计结果表明，在绝大多数时间里，差值信号的功率相比信号本身的功率要小得多，因此对差值信号进行编码所需的比特数可以显著下降，从而实现高效率波形编码的目的。
下图6.2.1-4给出了一个典型的DPCM 系统的编码和解码的原理框图。图中输入信号为x(n)，d(n)为输入与预测信号)(n x 的差值，)(n x 为接收端的重建信号，c(n)和)(x c
分别为编码器的发送的编码信号和解码器接收到的编码信号，d q (n)为量化后的差值。由于编码器中的预测器与解码器中的预测器完全相同，因此在无传输误码条件下解码端输出的重建信号)(n x 应与编码器的)(n x 完全相同。
a)编码器 b)解码器
图2.2.1-4 典型的DPCM 系统的编码和解码的原理框图
2）自适应差分脉冲编码调制ADPCM
由于语音信号的动态范围比较大，因此要实现最佳预测和最佳量化必须采用自适应系统，才有可能获得最佳的性能。具有自适应系统的DPCM 称为自适应差分脉码调制，记作ADPCM 。ADPCM 的自适应方案包括自适应预测、自适应量化或两者皆有。自适应预测值预测器的预测系数可以随话音瞬时变化作自适应调整，自适应量化指量化器的量化阶距可以随信号的瞬时变化。如果DPCM 的预测增益为6～11 dB ，自适应预测器可使信噪比改善4 dB ，自适应量化可以使信噪比改善4～7 dB ，因此ADPCM 比PCM 可改善16~21 dB ，相当于编码位数可以减少3～4位。
自适应量化：指量化器的特性随输入信号的幅度作自适应变化，典型的方法是根据输入信号的短时方差来调整阶距，使阶距的大小变化与输入信号幅度匹配，从而进一步改善量化效果。采用自适应量化付出的代价是引入了编码延时且运算复杂度随之增加。由于调整量化阶距需要获取输入信号的方差信息，根据估计方差的不同方案，自适应量化可以分为前向自适应量化(Forward Adaptive Quantiser ，AQF)和后向自适应量化(BackwardAdaptive Quantiser ，AQB)。
自适应预测：对于DPCM 编码，即使采用最简单的一阶线性预测器，也能使信噪比改善6 clB 。但随着预测器阶数的增加，信噪比提高的速度越来越缓慢。即使采用10阶以上的线性预测器，信噪比的改善也只有12 dB 左右。此外，最佳固定线性预测器所能获得的量化信噪比的改善对于语音信号的不平稳性也是比较敏感的。为了使系统能够适应语音信号的不平稳变化，进一步提高预测增益，就需要采用自适应预测。与自适应量化相同，自适应预测
移动通信实验指导书 王明志主编 信息学院
前言 移动通信是上一世纪末三大新兴通信技术（移动通信、光纤通信、卫星通信）之一。它使人类实现了随时随地快速可靠地进行各种信息的交换。移动通信集各种通信最新技术之大成，是一种较为理想的通信方式。 针对不断发展的新技术，高等院校通信专业的课程设置也在不断更新，实验手段也在不断发展。我们针对移动通信实验课与移动通信技术、设备现状，设计了相关实验，编写了这套教材。本教材是根据多年从事移动通信教学和工程实验，并在考了国内外有关文献和资料的基础上编写而成。 移动通信网络是一个非常庞大、复杂的网络，涉及当今通信领域的方方面面。为了让高等院校通信专业的学生对移动通信技术有一个全面的了解，“移动通信课程”的开设适应了这一形势的要求。另一方面，在让学生对移动通信系统有一个较全面了解的同时，对其中关键技术的学习或深入地掌握是必要的。对于这一部分知识点的学习，一方面可以通过理论课堂的学习获得，另一方面可以通信实验的环境进行加强。ZH7005B多体制移动通信实验平台为学生们了解当今移动通信技术的发展提供了一个良好的实验平台。 在多体制移动通信实验平台中，设计了一个通用的信道硬件平台，它能支持多种模式的移动通信网络。对目前常见的移动通信技术的关键部分“空中接口技术”，学生能有一个全面的了解： 1.最小频移键控（MSK） 2.高斯最小频移键控（GMSK） 3.π/4差分四相相移键控（π/4DQPSK） 4.CDMA/DS码分多址通信技术 5.CDMA/DS-IS95码分多址通信技术 6.跳频通信技术
目录实验一QPSK传输系统实验 实验二OQPSK传输系统实验 实验三/4DQPSK传输系统实验实验四MSK传输系统实验 实验五GMSK传输系统实验 实验六16QAM传输系统实验 实验七64QAM传输系统实验 实验八CDMA传输系统实验 附录HDB3测试码序列的改进
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。
图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
邮电大学 移动通信实验报告 班级： 专业： ： 学号：
班序号： 一、实验目的 (2) 1、移动通信设备观察实验 (2) 2、网管操作实验 (3) 二、实验设备 (3) 三、实验容 (3) 1、TD_SCDMA系统认识 (3) 2、硬件认知 (3) 2.1移动通信设备 (3) 2.2 RNC设备认知 (4) 2.3 Node B设备（基站设备） (6) 2.4 LMT-B软件 (7) 2.5通过OMT创建基站 (8) 四、实验总结 (20) 一、实验目的 1、移动通信设备观察实验 1.1 RNC设备观察实验 a) 了解机柜结构 b) 了解RNC机框结构及单板布局 c) 了解RNC各种类型以及连接方式 1.2 基站设备硬件观察实验 a) 初步了解嵌入式通信设备组成 b) 认知大唐移动基站设备EMB5116的基本结构 c) 初步分析硬件功能设计
2、网管操作实验 a) 了解OMC系统的基本功能和操作 b) 掌握OMT如何创建基站 二、实验设备 TD‐SCDMA 移动通信设备一套（EMB5116基站+TDR3000+展示用板卡）电脑 三、实验容 1、TD_SCDMA系统认识 全称是时分同步的码分多址技术（英文对应Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）。 TD_SCDMA系统是时分双工的同步CDMA系统，它的设计参照了TDD（时分双工）在不成对的频带上的时域模式。运用TDSCDMA这一技术，通过灵活地改变上/下行链路的转换点就可以实现所有3G对称和非对称业务。合适的TDSCDMA时域操作模式可自行解决所有对称和非对称业务以及任何混合业务的上/下行链路资源分配的问题。 TD_SCDMA系统网络结构中的三个重要接口（Iu接口、Iub接口、Uu接口），认识了TD_SCDMA系统的物理层结构，熟悉了TD_SCDMA系统的六大关键技术以及其后续演进LTE。
SG-SX22移动通信原理实验箱 移动通信系列实验箱是本公司新近推出的新型移动通信实验系统，它有移动终端、移动基站、移动交换机组成。移动终端既可完成基本的移动原理实验且能自成系统完成相当于GSM和CDMA手机的通话与测试实验；也可和移动基站、移动交换机配合构成一个完整的移动通信系统。（网络组成见产品特点图） 一、技术指标 （一）移动通信原理实验箱（移动终端） 移动终端实验箱既能完成移动通信原理实验又能作为一个移动终端进行手机的
系统实验和手机的测试实验 移动通信原理实验 信源编码实验； 声码器实验； 信道编码实验； 扩频解扩、CDMA编码实验、地址码的相关性与信号分解； 时分复用与解复用； 各种调制解调实验； 各单元级联起来组成一个CDMA手机系统实验（可以拨号通话）； 手机模拟系统各模块信号测试实验； GSM/GPRS模块配置与AT命令编程实验； 2、移动通信系统实验（完成任意移动终端间实时双工通信） 发送： (1)拨号呼叫实现移动终端信令交换。 (2)完成语音的模数转换，实验箱采用AD73311线性16位A/D变换，采样率32K/S。 (3)AMBE2000对前级的语音数据进行压缩编码，语音速率为2350bps，FEC 速率为50bps。 (4)对语音数据进行线路编码：卷积编码。
(5)对语音数据插导频后进行CDMA编码。 (6)QPSK调制。 (7)射频调制、发射。 (8)基于GSM/GPRS模块的虚拟手机开发实验、分布式数据采集实验；接收：为上述过程的逆过程。 （二）移动基站 移动基站作用： A）管理业务信道和控制信道； B）动态查询各移动终端的工作状态； C）给移动终端分配业务信道资源； D）向移动终端发送各种信令信号； E）将各终端所处状态及交换信息打包用光纤发给移动交换机； F）切换并管理小区间的移动终端； （三）移动交换机 移动交换机作用： A）接收基站发来的交换信息； B）转接小区间接续信令； C）协调分配信道资源； D）将整个通信网中终端状态送给PC机，并在PC机上显示。
目录 移动通信系统实验指导 (1) 实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 (2) 实验二：移动信道建模的仿真分析 (4) 实验三： CDMA通信系统仿真 (5)
移动通信系统实验指导 上机实验是移动通信课程的重要环节，它贯穿于整个“移动通信”课程教学过程中。本课程的实验分为3个阶段进行，它要求学生根据教科书的内容，在MATLAB仿真平台上并完成相应系统及信道建模仿真，帮助学生直观的了解移动通信系统的相关工作原理。最后要求学生根据实验内容完成实验报告。 试验的软件环境为Microsoft Windows XP + MATLAB。
实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 一、实验目的 1．掌握二相BPSK调制的工作原理 2．掌握利用MATLAB进行误比特率测试BER的方法 3．掌握AWGN信道中BPSK调制系统的BER仿真计算方法 二、实验原理 1．仿真概述及原理 在数字领域进行的最多的仿真任务是进行调制解调器的误比特率测试，在相同的条件下 进行比较的话，接收器的误比特率性能是一个十分重要的指标。误比特率的测试需要一个发送器、一个接收器和一条信道。首先需要产生一个长的随机比特序列作为发送器的输入，发送器将这些比特调制成某种形式的信号以便传送到仿真信道，我们在传输信道上加上一定的可调制噪声，这些噪声信号会变成接收器的输入，接收器解调信号然后恢复比特序列，最后比较接收到的比特和传送的比特并计算错误。 误比特率性能常能描述成二维图像。纵坐标是归一化的信噪比，即每个比特的能量除以噪声的单边功率谱密度，单位为分贝。横坐标为误比特率，没有量纲。
《移动通信技术》实验教学大纲(18.6)
《移动通信技术》实验教学大纲 1．实验课程号： B453L07500 2．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10 5．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 2 2 扩频技术验证性必做信息工程/电子信息工程 2 3 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 2 5 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11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。
实验一 移动通信系统组成及功能 一、实验目的 1．了解移动通信系统的组成。 2．了解移动通信系统的基本功能。 3．了解基带话音的基本特点。 二、实验内容 1．按网络结构连接各设备，构成移动通信实验系统。 2．完成有线→有线、有线→无线及无线→有线呼叫接续，观察呼叫接续过程，熟悉移 动通信系统的基本功能。 3．用实验箱及示波器观测空中传输的话音波形。 三、基本原理 图1-1是与公用电话网（PSTN ）相连的蜂窝移动通信系统方框图。系统包括大量移动 台MS 、许多基站BS 、若干移动交换中心MSC 及若干与MSC 相连的数椐库(HLR 、VLR 等，图中未画出)，MSC 通过中继线与公用电话网PSTN 的交换机EX 相连，接入公用电话网。系统的基本功能是：移动台能与有线电话或其它移动台通话(或传输数椐等信息)。 图1-1 移动通信系统方框图 这样庞大复杂的系统无法放在实验桌上由同学自己动手做实验。将系统合理简化得到图 1-2，它将图1-1实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机；基站BS 及移动台MS 各选用一台；有线电话采用二部。 它与图1-1实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是
相同的。 图1-2 简化的移动通信系统方框图 常用的移动通信系统主要有三类：蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统及无绳电话系 统，它们的功能及应用场合各不相同，但它们涉及的基本工作原理及技术是相同的。 移动通信的多址方式主要有FDMA 、TDMA 、CDMA 三大类。FDMA 系统一般为模拟 移动通信制式，TDMA 及CDMA （实际上，通常为TDMA/FDMA 及CDMA/FDMA 混合多址方式）为数字移动通信制式。FDMA 发展早，已成功应用于各种移动通信系统多年，目前在一些领域仍在应用。数字移动通信是在模拟移动通信基础上发展、演进而来的，在网络组成、设备配置、系统功能和工作方式上二者都有许多相同之处。 基于以上原因，为了得到体积小巧、价格低廉、可放在实验桌上由学生动手操作的移动 通信教学实验系统。在图1-2中，BS 、MS 实际选用基于FDMA 技术、采用数字信令的中国CT1无绳电话，EX 选用小型程控交换机，TEL 为有线电话。 为了测试上述小型移动通信系统无线部分的功能，采用了一台实验箱（SDT ），构成一 套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3 所示。 图1-3 移动通信教学实验系统 下面对图1-3各部分实际采用的设备及本实验内容介绍如下： MS ( Mobile Station ) : 移动台（无绳电话手机） BS ( Base Station ) : 基地台（无绳电话座机） EX ( Exchanger ) : 程控交换机 TEL (Telephone ) : 有线电话 SDT : 实验箱 SDT MS BS EX TEL TEL
通信工程专业教学 移动通信实验室建设方案 2012 年5 月
一、建设移动通信实验室的必要性 随着通信技术与经济全球化的发展，人类已进入信息化社会。在信息化社会中，人们对通信的需求与依赖日益增强。移动通信是通信发展的一座里程碑，在我国具用广阔的运用领域与市场。当前，我国移动用户总数已超过固话用户总数。移动通信在我国既是通信发展的热点，又是通信发展的重点，发展规模与速度十分迅速，前景看好。 通信实验室是高校培养通信专业人才的实验基地。为了培养适应信息化社会需求的高素质通信专业技术人才，建设移动通信实验室对于高校通信专业特别是通信类高校是完全必要的，也是非常及时的。 二、移动通信实验室的地位与作用 移动通信实验室是一种扩延型专业实验室。它对于学习现代数字传输技术、培养学生综合运用知识解决实际问题的能力、扩大学生视野与知识面、提高学生的专业素质具用重要意义。移动通信实验室在通信实验室体系结构中的地位与作用，如下图所示： 由上图可看出，移动通信实验室是通信实验室体系结构中十分重要的组成部分。 三、通信实验室建设步骤 为了使通信实验室的建设配置合理、能适应通信技术发展的需要，必须按照严格的步骤进行。否则会因为仓促建设，造成建非所用、实验设备技术落后、教学资源严重浪
费等状况。通信实验室建设可参照以下几步进行： （1）根据学校学科建设的要求及在本专业上的建设力度，规划本专业的建设重点，其中包括实验室的建设方向。 （2）在确定今后实验室的建设要求后，再根据目前已有实验室的配置及今后的招生规模制定相应实验室的建设方案，并将方案提交专家组审议（专家组一般需请 外单位的一些专家组成）及学校领导审批。 （3）根据审批结果进行经费的申请与落实情况。 （4）实验室的场地准备：根据实验开设的规模确定场地大小。 （5）对实验室建设需配置的仪表进行订购：学生用仪表一般以中档为主，可配置一定量的高档仪表如存贮示波器、误码仪、话路特性测量仪、频谱分析仪等。 （6）对老实验的改造，如果是将设备少量的增加，则设备的型号与原有的实验设备应尽可能在在型号上保持一致。如果筹建新实验室或老实验室作大规模的改造 建设，需进行大量的调查、研究。 （7）在进行调查时，通过向相关教学设备供货商发技术咨询函或通过向兄弟院校进行调究的方式进行设备咨询，这时间一般需持续半年到一年。在可能情况下， 向相关设备供应商索取实验设备与实验指导书，进行实际考查，以核实实验设 备的技术先进性、设备的可使用性、实验的可实施性等进行详细调查。 （8）委托招标单位进行招标：在招标时应将学校对设备的要求描述清楚，防止买非所需。在招标过程中一般需与欲购的设备供应商保持密切联系，这样可以做到 以较低的价格获取性能优异的设备。同时还应强调“眼见为实”，不要随意相 信设备供应商许诺的“升级条款”，很多技术不是一跃而就的，有些技术必须 依靠长期的技术积累才能掌握。最后不能以价低中标的原则进行采购。对招标 后的单位需对其技术培训和售后服务提出一定要求，这样才能保证实验课程的 顺利开设。 （9）设备验货：对购买的设备要进行严格的检验，保证购进设备的质量。 四、实验内容 实验一、GMSK调制实验； 实验二、GMSK解调实验； 实验三、GMSK在非线性信道下的性能； 实验四、π/4DQPSK调制实验； 实验五、π/4DQPSK解调实验； 实验六、m序列的产生与相关性测量实验； 实验七、Gold序列的产生和相关性测量实验； 实验八、Walsh码正交性测量实验； 实验九、卷积编码器、译码器实验； 实验十、传统交织编码抗突发错误性能测量实验；
ADS系统级仿真 ——发射机、零中频接收机与外差式接收机 课程名称：移动通信系统 院系：通信工程学院 专业：通信01班 年级： 2013级 姓名：叶汉霆 学号： 指导教师：李明玉 实验时间： 重庆大学
一、实验目的： 1. 熟悉ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。 2. 了解发射机、接收机的结构及工作原理； 3. 掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法，使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。 4.运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。 二、实验原理： 1.接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。 接收机各部分的作用和要求如下： ①射频滤波器1（FP Filter1） 选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。 抑制杂散信号，避免杂散响应。 减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器（LNA） 在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。 抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2（FP Filter2） 抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。 进一步抑制其他杂散信号。 减少本振泄漏。 ④混频器（Mixer） 将射频信号下变频为中频信号。 是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低 的噪声系数。 ⑤本振滤波器（Injection Filter） 滤除来自本振的杂散信号。
实验十二解扩实验 一．实验目的： 1、通过本实验掌握载波已调信号m序列解扩原理及方法，掌握解扩前后信号在时 域及频域上的变化。 2、通过本实验掌握载波已调信号GOLD序列解扩原理及方法，掌握解扩前后信号在 时域及频域上的变化。 二．实验内容： 1、观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的同步情况。 2、观察已调信号在解扩前后的频域变化。 三．基本原理： m序列解扩的是在接收到的RF信号上进行的，其实解扩的原理很简单，即用一个与发送端完全相同的m序列与接收到的信号直接相乘就可以完成信号的解扩，两个m序列的相位必须一致，即接收端产生的m序列必须进行捕获和跟踪，以使其速率和相位与发送端m序列保持一致。 四．实验原理： 1、实验模块简介 （1）CDMA发送模块： 本模块的主要功能：产生PN31伪随机序列，将伪随机序列或外部输入的其它数字序列扩频，扩频增益为32，扩频后输出码速率为512kbps，可输出两条不同扩 频码信号。 （2）CDMA接收模块： 本模块的主要功能：完成10.7MHz射频信号的选频放大，当本地扩频码设置为与发送端扩频码相同时，可完成扩频码的捕获及跟踪，进而完成射频信号的解扩。 （3）IQ调制解调模块： 本模块的主要功能：产生调制及解调用的正交载波；完成射频正交调制及小功率线性放大；完成射频信号正交解调。 2、扩频后的PSK已调信号分为三路送入CDMA接收模块中，分别与结婚搜模块中产 生的m序列的超前、同相、滞后序列相乘。在扩频码没有捕获到时，同相支路的捕获输出为低电平，扣码电路工作，每周期扣掉1/4个码元，使发送端和接收端的两个PN序列产生相对滑动，当滑动到两个序列的相位差小于一个码元时，电平，扣码电路停止工作，系统进入跟踪状态。此时超前-滞后支路产生的复合相关特性出现，经低通滤波后控制VCO，使收发端PN序列完全同步，此后跟踪过程一直存在，维持PN序列的同步。 PN码同相支路的相乘信号经带通滤波后即为解扩后的信号。该信号时一个基带信元的PSK调制信号，扩频码调制部分已经被去除。 五．实验步骤： （一）m序列扩频实验 1、在实验箱上正确安装CDMA发送模块、CDMA接收模块及IQ调制解 调模块 2、正确连线，检查无误后打开电源 3、将发送模块上“GOLD1 SET”拨码开关拨为全“0”，将接收模块上“GOLD SET” 拨码开关拨为全“0”，按复位键以完成设置。 4、示波器探头接接收模块“输出2”测试点，调整“幅度”电位器使该点信号电压
信息与通信工程学院移动通信课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：
一、课程设计目的 1、熟悉信道传播模型的matlab 仿真分析。 2、了解大尺度衰落和信干比与移动台和基站距离的关系。 3、研究扇区化、用户、天线、切换等对路径损耗及载干比的影响。 4、分析多普勒频移对信号衰落的影响，并对沿该路径的多普勒频移进行仿真。 二、课程设计原理、建模设计思路及仿真结果分析 经过分析之后，认为a 、b 两点和5号1号2号在一条直线上，且小区簇中心与ab 连线中心重合。在此设计a 、b 之间距离为8km ，在不考虑站间距的影响是默认设计基站间距d 为2km ，进而可求得a 点到5号基站距离为2km ，b 点到2号基站距离为2km ，则小区半径为3/32km,大于1km ，因而选择传播模型为Okumura-Hata 模型，用来计算路径损耗；同时考虑阴影衰落，本实验仿真选择阴影衰落是服从0平均和标准偏差8dB 的对数正态分布。实验仿真环境选择matlab 环境。 关于路径损耗——Okumura-Hata 模型是根据测试数据统计分析得出的经验公式，应用频率在150MHz 到1 500MHz 之间，并可扩展3000MHz;适用于小区半径大于1km 的宏蜂窝系统，作用距离从1km 到20km 经扩展可至100km;基站有效天线高度在30m 到200m 之间，移动台有效天线高度在1m 到10m 之间。其中Okumura-Hata 模型路径损耗计算的经验公式为： terrain cell te te te c p C C d h h h f L ++-+--+=lg )lg 55.69.44()(lg 82.13lg 16.2655.69α 式中，f c （MHz ）为工作频率；h te （m ）为基站天线有效高度，定义为基站天线实际海拔高度与天线传播范围内的平均地面海拔高度之差；h re （m ）为终端有效天线高度，定义为终端天线高出地表的高度；d （km ）：基站天线和终端天线之间的水平距离；α(h re ) 为有效天线修正因子，是覆盖区大小的函数，其数字与所处的无线环境相关，参见以下公式： 22(1.1lg 0.7)(1.56lg 0.8)(), 8.29(lg1.54) 1.1(), 300MHz,3.2(lg1.75) 4.97(), 300MHz,m m m m f h f dB h h dB f h dB f α---??-≤??->?中、小城市（）=大城市大城市 C cell ：小区类型校正因子，即为：
城南学院通信工程移动通信实习报告 姓名 学号 实习指导老师 实习指导老师 实习地点长沙理工大学现代通信实验室 实习时间2013年12月2日至2013 年12月20日
序言 2013年12月2日至2013年12 月20 日，我们在长沙理工大学现代通信实验室进行了为期三周的移动通信课程实习。本实习主要分为两部分，即移动通信核心网部分与移动通信无线接入网部分。两部分分别由不同老师知道。学习的内容包括认识移动通信各个设备、设备运行方式与原理、不同设备之间的联系以及简单的设备配置命令，以此来加强课程学习中对移动通信理论内容的理解，为今后的学习和工作打下基础。 第一部分移动通信核心侧 一、移动通信核心侧实习目的和要求 （1）了解什么是移动通信核心网与WCDMA核心网的发展演进过程。 （2）熟悉WCDMA核心网各设备，并掌握设备的功能与设备间的相互关系。 （3）学会WCDMA核心侧各设备的简单配置。 （4）掌握移动通信核心网的通信原理。 （5）按照分组要求，每天按时到达实习地点，参加实习，并做到不迟到、不早退、不缺席。 2、移动通信核心侧主要设备硬件结构介绍 在WCDMA核心网中，又可以分为两个部分，即CS域子系统和PS域子系统。CS域负责 话音信号的处理，而PS域负责数据的处理。CS域子系统包括的设备主要有 MsoftX3000、UMG8900两套设备。PS 域子系统包括的设备主要有GGSN和SGSN两套设备。 除这两个子系统之外，还有HLR9820设备。WCDMA全网拓扑结构如图1.1所示。
图1.1 WCDMA全网拓扑结构 下面，分别对移动通信核心侧相关设备做详细介绍。 1、MsoftX3000 MSOFTX3000主要完成位置管理、呼叫控制、媒体网关控制等功能，可以同时作为MSC Server、TMSC Server 、GMSC Server、VLR、SSP等功能实体进行组网。MSOFTX3000设备机框的实拍如图1.2所示。 MSOFTX3000整机采用N68-22机柜，宽600mm，深800mm，高2200mm，机柜有效空间为46u（1u=44.45mm），每个机柜可以配置4个插框，机柜分为两种： 综合配置机柜和业务处理机柜。其中，综合配置机柜必须配置，业务处 理机柜为选配。系统最多可以配置5个机柜，包括1 个综合配置机柜 （编号为0）和4个业务处理机柜（编号为1、2、3、4）。 MSOFTX3000机柜与插框示意图如图所示。 图1.3MSOFTX3000机柜与插框示意图图1.2MSOFTX3000机框
目录 目录 0 第一部分基础实验 (1) 第1章伪随机序列产生实验 (2) 实验一 m序列产生及特性分析实验 (3) 实验二 GOLD序列产生及特性分析实验 (7) 实验三 WALSH序列产生及特性分析实验 (11) 第2章信源编码和信道编码实验 (15) 实验一语音模数转换和压缩编码实验 (24) 实验二线性分组码实验 (26) 实验三 GSM卷积码实验 (32) 实验四 GSM交织技术实验 (38) 第3章扩频通信基础实验 (41) 实验一直接序列扩频（DS）编解码实验 (42) 实验二跳频（FH）通信实验 (45) 实验三 DS/CDMA码分多址实验 (48) 第4章数字调制和解调实验 (52) 实验一 BPSK调制解调实验 (53) 实验二 QPSK调制解调实验 (56) 实验三 OQPSK调制解调实验 (59) 实验四 MSK调制解调实验 (62) 实验五 GMSK调制解调实验 (65) 实验六 OFDM调制解调实验 (68) 第二部分系统实验 (73) （一）单机系统 (74) 第1章单机自环系统 (74) 实验一短信收发实验 (74) 实验二数据接入CDMA信道的收发实验 (76) 实验三移动终端原理实验 (78) （二）GSM系统 ........................................ 错误！未定义书签。
第2章交换机原理.................................... 错误！未定义书签。实验一系统通信实验.................................. 错误！未定义书签。实验二移动小区切换漫游与HLR管理.................... 错误！未定义书签。实验三 VLR管理 ...................................... 错误！未定义书签。实验四移动交换机软件——移动台的历史记录.......... 错误！未定义书签。第3章基站原理...................................... 错误！未定义书签。实验一基站信道分配实验（选配模块）.................. 错误！未定义书签。实验二网络优化与基站RACH接入控制实验............... 错误！未定义书签。第4章 GSM信令 ...................................... 错误！未定义书签。实验一移动台开机、关机实验........................... 错误！未定义书签。实验二移动台漫游实验................................ 错误！未定义书签。实验三移动台主叫实验................................ 错误！未定义书签。实验四移动台被叫实验................................ 错误！未定义书签。第5章移动系统七号信令.............................. 错误！未定义书签。实验一移动通信7号信令实验........................... 错误！未定义书签。第6章无线信道实验.................................. 错误！未定义书签。实验一加性高斯白噪声信道的统计特性实验.............. 错误！未定义书签。实验二信道编码实验................................... 错误！未定义书签。第7章 GSM/CDMA/TD-CDMA通信模块（选配）.............. 错误！未定义书签。实验一 GSM模块配置实验（选配） ....................... 错误！未定义书签。实验二 GSM设备短信收发实验（选配）.................... 错误！未定义书签。实验三 GSM设备呼叫实验（选配） ....................... 错误！未定义书签。实验四 GPRS数据通信（无线上网）实验（选配）.......... 错误！未定义书签。3G TD-CDMA开发模块使用说明（LC6311+）................. 错误！未定义书签。第8章复用系统实验.................................. 错误！未定义书签。实验一码分复用及相关性仿真软件实验.................. 错误！未定义书签。实验二数字时分复接系统实验.......................... 错误！未定义书签。实验三基于GSM模块的分布式数据采集................... 错误！未定义书签。第三部分二次开发说明................................. 错误！未定义书签。第1章 DSP二次开发说明 ............................... 错误！未定义书签。第2章 GSM模块二次开发说明 .......................... 错误！未定义书签。附录一 CH341驱动安装 ................................. 错误！未定义书签。附录二TD-SCDMA视频使用说明........................... 错误！未定义书签。
移动通信实验指导书(教师补充内容) 一、“实验报告要求”中部分问题的答案 实验一 2．听见的信号音如下： 摘机：拨号音。 拨号：电话机及交换机2/4变换电路反射回的DTMF信号音。 通话：对方先挂机听忙音。 3．有线电话挂机时用户线是处于开路状态。 实验二 1．各组无绳电话ID码不同，则信令中ID H、ID L及 ID不同。但信令中同步码、手 L 机号代码及命令相同。 2．检错重发即自动请求重发ARQ方式。 实验三 3. 在无线专用呼叫信道上传输的信令是共路信令，在无线通话信道上传输的信令是随路信令。在程控交换机用户线上传输的信令是随路信令。 实验四 1．专用呼叫信道方式。 2．按信道号每次加3递增的规律，占用第1个碰到空闲信道。例如，当前信道号为2，则切换频道后，在信道5、8、11、14、17、20、3……序列中选第1个碰到的空闲信道。实验五 1. 同地址/同步FH-CDMA通信系统测量波形如图5-1，5-2所示。
不同地址FH-CDMA收端收不到发端信号，输出总是一片噪声。 实验六 1.DS-CDMA通信系统对应表6-2、表6-3各种子工作方式下，各点测量波形如图6-1~6-5所示(见P8～P10 )。 由测量结果知，各路用户数椐的地址码相互正交即互相关函数为0，而某路用户收端地址码同步时自相关函数为最大值，则收端通过相关检测从时域频域混叠在一起的多路直扩数椐中检测出自已的那一路数椐。因而在同一载频上可同时传输多路用户数椐，即形成多个逻辑信道。 2.单信道DS-CDMA通信系统收端相关检测输出为单个用户数椐地址码的自相关检测输出波形，为单调上升(数椐为+1)或单调下降(数椐为-1)的锯齿波形，在最后采样时刻达到最大值，为τ=0时的自相关函数值；或者为两个用户数椐地址码的互相关检测输出波形，在最后采样时刻为互相关函数值，为0。而2信道DS-CDMA通信系统收端相关检测输出为本地用户数椐地址码的自相关检测输出波形及两个用户数椐地址码的互相关检测输出波形的线性叠加，在最后时刻的采样值等于本地用户数椐地址码的自相关函数值，此时两个用户数椐地址码的互相关检测输出值即互相关函数值为0，对采样值无影响。 要保证2信道DS-CDMA通信系统收端相关检测输出为本地用户数椐地址码的自相关检测输出波形及两个用户数椐地址码的互相关检测输出波形的线性叠加，相关检测器中只能用线性关系的模拟乘法器，而不能用非线性的异或门代替模拟乘法器。
无绳电话系统 实验一信道分配实验 一、实验内容 1、观察无绳电话在通话时信道切换的规律，以及对话音的影响。 2、通过实验箱测量无绳电话通话状态下切换信道操作后通话信道的改变，了解其切换信道的功能。 3、通过实验箱观测无绳电话多信道共用、空闲信道选取的方式。 二、实验目的 1、了解无线信道的概念。 2、了解一般移动通信系统的无线多信道共用、空闲信道选取方式。 1、了解移动通信原理实验箱无绳电话部分的基本工作原理。 2、掌握实验箱的基本操作方法。 三、实验原理 1、无绳电话的空闲信道选取方式 多信道共用的移动通信系统，在基站控制的小区内有多个无线信道提供给移动用户共用。那么，在某一用户主呼或被呼时，如何从几个信道中选择一个空闲信道分配给该用户使用呢？ 空闲信道选取方式以有下四种： （1）专用呼叫信道（专用控制信道）方式； （2）循环定位方式； （3）循环不定位方式； （4）循环分散定位方式。 无绳电话的多信道共用是一个小区（所研究的无绳电话电磁波覆盖范围所自然形成的小区域）内所有无绳电话共用20个信道。然而，与蜂窝移动通信系统及集群移动通信系统不同，无绳电话小区内的全体无绳电话无统一的基站控制器，而是由每台无绳电话各自独立地选用空闲信道。若采用循环定位方式及循环分散定位方式，已挂机的无绳电话也要占用一个信道发示闲音，一个小区最多只能容纳20部无绳电话，容量太小，故不能采用。实际能采用的只有专用呼叫信道方式及循环不定位方式或两种方式的变形及组合方式。 专用呼叫信道方式呼叫速度快，但在呼叫信道上受干扰的概率较大；循环不定位方式基本不存在互相干扰，但呼叫速度慢。当前国内生产的CT1无绳电话大多采用专用呼叫信道方式。 一台无绳电话的手机与座机重新对识别码（ID码）后，由识别码按一定算法确定新的呼叫信道。所有的呼叫都在呼叫信道上进行。因此，同一台无绳电话的“专用”呼叫信道也是可变的。小区内不同无绳电话识别码一般不相同，呼叫信道一般也各不相同。另外，其它无绳电话通话时占用本台无绳电话呼叫信道的概率及占用时间都是有限的。第三，本台无绳电话手机距离座机一般是最近的，收到的信号最强。总之，采用专用呼叫信道方式的无绳电
深圳大学实验报告 课程名称：移动通信 实验项目名称GSM模块配置/设备呼叫/设备短信收发学院：信息工程 专业：通信工程 指导教师： 报告人：学号：班级： 1 实验时间： 实验报告提交时间： 教务处制
实验目的与要求： GSM模块配置1. 了解GSM模块的特点； 2. 了解配置GSM模块的AT命令。GSM 设备短信收发1.了解GSM网络中短消息业务的组成结构；2. 了解GSM网络中短消息收发的过程； 3. 熟悉短消息的数据格式； 4. 熟悉GSM模块进行短信收发的AT命令。 GSM 设备呼叫1．了解GSM网络中话音呼叫的过程； 2. 熟悉用本移动实验箱作为主叫和被叫用户进行语音呼叫；3．熟悉GSM模块进行语音呼叫的AT命令 实验原理：
实验过程及内容： GSM模块配置：1、GSM模块测试（无需插入SIM卡）2、GSM通信速率设置（例：修改GSM模块速率为9600bps）3、GSM模块命令返回结果码数字或字符模式4、GSM模块命令结果码控制5、GSM模块命令回显模式6、保存设置7、版本信息GSM设备短信收发：1．收发短信的准备（1）在PC机上收发短信（2）设置GSM 模块命令返回结果码为字符模式；（3）设置短消息中心（4）设置短信存储区域2．用AT命令控制GSM接收短信过程如下（1）GSM模块接收短消息（2）用TEXT模式读取短消息（3）用PDU模式读取短消息（4）删除短消息3．用AT命令控制GSM 发送短信过程如下（1）用TEXT模式发送英文短消息（2）用PDU模式发送中文短消息4．用配套软件发送短信（中文，英文，中英文混合） GSM设备呼叫：（一）在移动实验箱上进行呼叫（二）在PC机上进行呼叫（1）主叫呼叫和挂机实验：（2）被叫接续实验：（3）GSM模块作为被叫，可以进行摘机和挂机
实验三、复合地址码扩频调制及PN码解扩 一、实验目的 1、掌握发端复合地址码扩频调制及收端PN码解扩的基本原理。 2、掌握扩频调制及解扩的实现过程。 二、实验条件 1、示波器 2、移动通信实验箱 三、实验原理 发端BS1导频信道扩频基带信号 PIL=PN1(t) （5-1）同步信道扩频基带信号 SYss=SYfr⊕W8⊕PN1 （5-2）用户1由信道地址码W i单独扩频的扩频基带信号 D1w=D l xs⊕W i （5-3）用户1由信道地址码W i及基站地址码PN1复合扩频的扩频基带信号 D l ss=D l w⊕PN1=D l xs⊕W i⊕PN1 （5-4）则BS1总的扩频基带信号 Dss=PIL+SYss+D l ss+… 经BPSK调制后输出 BPSK1=Dss·cosωIF t =PIL·cosωIF t+SYss·cosωIF t+D1ss·cosωIF t+… （5-5）接收端收到的中频信号f IF-RX也可用式（3-11-5）表示，则由模拟乘法器M5构成的PN码解扩器输出 f IF-des=f IF-RX·PN1(t) =(PIL·cosωIF t+SYss·cosωIF t+D l ss·cosωIF t+…)·PN1(t) 将式（5-1）、式（5-2）及式（5-4）代入上式，并用到⊕与乘法器等效的关系，得
f IF-des=PN1(t)·PN1(t)·cosωIF t ；导频信道 +SYfr·W8·PN1(t)·PN1(t)·cosωIF t ；同步信道 +D l xs·Wi·PN1(t)·PN1(t)·cosωIF t；用户1业务信道 +… 将PN1(t)·PN1(t)=+1·+1/-1·-1=1代入上式得 f IF-des=cosωIF t ；导频信道 +SYfr·W8·cosωIF t ；同步信道 +D l xs·W i·cosωIF t；用户1业务信道（5-6）四、实验内容与要求 （一）扩频调制测量步骤 1、实验箱设置：插上BS1、BS2及MS天线。D l设置为全1。 2、示波器设置：外触发，下降沿触发，外触发信号接自BS1的帧同步FS；二个测量通道都为直流耦合，2V/DIV。 3、示波器一个通道测量发端BS1用户1基带信号D l xs，另一个通道顺次测量 W i、D l w、PN1及D l ss，将时序对齐记录在表5-1，验证是否满足式（5-3）及式（5-4）复合地址码扩频调制的关系式。 4、示波器二个通道同时测量PN1及PIL，观测二者是否相同 （二）PN码解扩（去扰）测量步骤 1、发端BS1关断同步信道SYch，以免同步信道信号形响下一步的信号观测。 2、示波器二个通道同时测量发端BS1的Dlw（发端用户1基带信码Dlxs仅被Wi扩频的扩频基带信号）及收端MS的Drw（收端仅剩下Walsh码扩频的扩频基带信号），比较二者是否相同（不考虑Drw中的毛刺及导频信道输出的直流分量，参见式(3-11-8)）， 接收的D1复合地址码扩频信号是否已经PN码解扩（去扰）。 3、在MS的“PN码捕获及解扩”模块中按下“开环”键，断开PN码捕获环路，使PN码失步，PN码同步指示灯灭，接收信号未能正常地PN码解扩及载波解调，再观测比较Drw是否与Dlw相同。