《移动通信》课程实验教学大纲

《移动通信实验》教学大纲河北联合大学通信工程专业2012年1月-

1 《移动通信实验》教学大纲 河北联合大学 通信工程专业 2012 年 1 月

前言1.移动通信原理实验主要根据西安电子科技大学出版社出版，郭梯云、邬国扬、李建东编著的《移动通信》（修订版）并结合具体情况开设的一般性的原理实验。本实验大纲所涉及的实验题目也是以其为依据所编写。2.移动通信是根据通信工程专业的设置要求开设的一门专业课程实验学时为16学时，在第七学期即四年级上半学期进行。开设实验的主要任务是突出教材重点，便于学生理解基本原理，覆盖移动通信课程的主要知识点，并具有较强的系统性。3.在教学中，要求任课教师在讲授移动通信实验基本原理的同时弓导学生勤于动手善于思考，以激发学生的学习兴趣。4.教学大纲是教学的指导性文件，任课教师必须总体严格遵循，但对教学系统的安排、课时分配等方面可情适当调整，努力不断充实和完善，以期得到满意的教学效果。2

2 前 言 1. 移动通信原理实验主要根据西安电子科技大学出版社出版，郭梯 云、邬国扬、李建东编著的《移动通信》（修订版）并结合具体情 况开设的一般性的原理实验。本实验大纲所涉及的实验题目也是 以其为依据所编写。 2. 移动通信是根据通信工程专业的设置要求开设的一门专业课程， 实验学时为 16 学时，在第七学期即四年级上半学期进行。开设实 验的主要任务是突出教材重点，便于学生理解基本原理，覆盖移 动通信课程的主要知识点，并具有较强的系统性。 3. 在教学中，要求任课教师在讲授移动通信实验基本原理的同时引 导学生勤于动手善于思考，以激发学生的学习兴趣。 4. 教学大纲是教学的指导性文件，任课教师必须总体严格遵循，但 对教学系统的安排、课时分配等方面可酌情适当调整，努力不断 充实和完善，以期得到满意的教学效果

调制解调实验简介随着通信业务量的增加，频谱资源日趋紧张，为了提高系统的容量，通信间隔已由最初的100KHZ减少到25KHZ，并将进一步减少到12.5KHZ，甚至更小。同时，由于数字通信具有建网灵活，容易采用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入ISDN网，所以通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡。因此系统中必须采用数字调制技术。数字信号调制的基本类型分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。然而一般的数字调制技术因传输效率低而无法满足移动通信的要求，为此，需要专门研究一些抗干扰性强、误码性能好、频谱利用率高、尽可能地提高单位频谱内传输数据的比特率，以适用于移动通信的窄带数据传输的要求。如最小频移键控（MSK一MinimumShiftKeying），高斯滤波最小频移键控（GMSK一GaussianFilteredMinimumShiftKeying），四相相移键控（QPSK一QuadratureReferencePhaseShiftKeying），交错正交四相相移键控（OQPSK一Offset QuadratureReferencePhaseShiftKeying），四相相对相移键控（DQPSK-DifferentialQuadratureReferencePhaseShiftKeying）和元/4正交相移键控（元/4一DQPSK一DifferentiaQuadratureReferencePhaseShiftKeying），已在数字蜂窝移动通信系统中得到广泛应用。实验设计应使学生对各种移动通信中常用的数字调制技术的特3

3 调制解调实验简介 随着通信业务量的增加，频谱资源日趋紧张，为了提高系统的容 量，通信间隔已由最初的 100KHZ 减少到 25KHZ，并将进一步减少 到 12.5KHZ，甚至更小。同时，由于数字通信具有建网灵活，容易采 用数字差错控制技术和数字加密，便于集成化，并能够进入 ISDN 网， 所以通信系统都在由模拟制式向数字制式过渡。因此系统中必须采用 数字调制技术。 数字信号调制的基本类型分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）。然而一般的数字调制技术因传输效率低而无法满 足移动通信的要求，为此，需要专门研究一些抗干扰性强、误码性能 好、频谱利用率高、尽可能地提高单位频谱内传输数据的比特率，以 适用于移动通信的窄带数据传输的要求。如最小频移键控（MSK－ Minimum Shift Keying），高斯滤波最小频移键控（GMSK－Gaussian Filtered Minimum Shift Keying），四相相移键控（QPSK－Quadrature Reference Phase Shift Keying），交错正交四相相移键控（OQPSK －Offset Quadrature Reference Phase Shift Keying），四相相对 相移键控（DQPSK－Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying ）和π/4 正交相移键控（π/4－DQPSK－Differential Quadrature Reference Phase Shift Keying）,已在数字蜂窝移动通 信系统中得到广泛应用。 实验设计应使学生对各种移动通信中常用的数字调制技术的特

点、区别和实现方式有清楚、全面的认识。实验一QPSK调制解调实验一．教学内容：1.观察QPSK调制过程各信号波形。2.观察QPSK解调过程各信号波形。二．教学要求：1.所需预备知识：QPSK调制解调的基本原理QPSK调制解调模块的工作原理及电路说明2.通过实验：掌握QPSK调制解调原理理解QPSK的优缺点CDMA系统实验简介现代通信技术取得的突出成就之一就是CDMA（CodeDivisiorMultipleAccess码分多址）技术。由于CDMA技术可以处理多媒体数据业务的异步特性，可以提供比传统多址技术（如：TDMA（TimeDivisionMultipleAccess时分多址）、FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess频分多址））更高的容量，并且能够抵抗信道的频率选择性衰落，可以提供方便的多用户接入，所以公认它将作为第三代移动通信的主要技术。CDMA系统按照扩张频谱方式的不同可分为：1、直接序列扩频CDMA（DS-CDMA）：用待传信息信号与高速率的伪随机码序列相乘后，去控制射频信号的某个参量而扩展频谱2、跳频扩频CDMA（FH-CDMA）：数字信息与二进制伪随机码序列4

4 点、区别和实现方式有清楚、全面的认识。 实验一 QPSK 调制解调实验 一．教学内容： 1．观察 QPSK 调制过程各信号波形。 2．观察 QPSK 解调过程各信号波形。 二．教学要求： 1．所需预备知识：QPSK 调制解调的基本原理 QPSK 调制解调模块的工作原理及电路说明 2．通过实验：掌握 QPSK 调制解调原理 理解 QPSK 的优缺点 CDMA 系统实验简介 现代通信技术取得的突出成就之一就是 CDMA（Code Division Multiple Access 码分多址）技术。由于 CDMA 技术可以处理多媒体 数据业务的异步特性，可以提供比传统多址技术（如：TDMA（Time Division Multiple Access 时分多址）、FDMA （Frequency Division Multiple Access 频分多址））更高的容量，并且能够抵抗信道的频 率选择性衰落，可以提供方便的多用户接入，所以公认它将作为第三 代移动通信的主要技术。 CDMA 系统按照扩张频谱方式的不同可分为： 1、直接序列扩频 CDMA（DS-CDMA）：用待传信息信号与高速率的 伪随机码序列相乘后，去控制射频信号的某个参量而扩展频谱。 2、跳频扩频 CDMA（FH-CDMA）：数字信息与二进制伪随机码序列

模二相加后，去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。3、跳时扩频CDMA（TH-CDMA）：跳时是用伪随机码序列来启闭信号的发射时刻和持续时间。发射信号的“有”、“无”同伪随机序列一样是伪随机的。4、混合式：由以上三种基本扩频方式中的两种或多种结合起来，便构成了一些混合扩频体制，如FH/DS，DS/TH，FH/TH等。其中，DS-CDMA系统是目前应用最广泛的一种扩频CDMA系统，被CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等第三代移动通信系统采用，实验可设计一个DS-CDMA系统，重点放在PN码的特性、扩频和解扩、同步和捕获等知识点上，同时也具备码分多址、位同步、顿同步提取、载波恢复、纠错编解码等众多功能。实验一GOLD序列特性实验一．教学内容：1.观察GOLD序列的波形和频谱。2.观察GOLD序列的自相关和互相关特性。二．教学要求：1.所需预备知识：GOLD序列的产生方法伪随机序列的特点5

5 模二相加后，去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号 的频率随伪随机码的变化而跳变。 3、跳时扩频 CDMA（TH-CDMA）：跳时是用伪随机码序列来启闭信 号的发射时刻和持续时间。发射信号的“有”、“无”同伪随机序列一 样是伪随机的。 4、混合式：由以上三种基本扩频方式中的两种或多种结合起来， 便构成了一些混合扩频体制，如 FH/DS，DS/TH，FH/TH 等。 其中，DS-CDMA 系统是目前应用最广泛的一种扩频 CDMA 系统，被 CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA 等第三代移动通信系统采用，实验可设 计一个 DS-CDMA 系统，重点放在 PN 码的特性、扩频和解扩、同步和 捕获等知识点上，同时也具备码分多址、位同步、帧同步提取、载波 恢复、纠错编解码等众多功能。 实验一 GOLD 序列特性实验 一．教学内容： 1．观察 GOLD 序列的波形和频谱。 2．观察 GOLD 序列的自相关和互相关特性。 二．教学要求： 1．所需预备知识：GOLD 序列的产生方法 伪随机序列的特点

2.通过实验：掌握GOLD序列的特点了解GOLD序列在直接扩频通信中所起的作用实验二GOLD序列的捕获与跟踪实验一．教学内容：观察扩频码的捕获和跟踪过程二，教学要求：通过实验：了解同步和捕获的基本原理了解扩频码的捕获和跟踪原理实验三扩频与解扩实验一.教学内容：1.观察基带信号扩频前后谱谱及波形。2.观察扩频前后PSK调制的谱及波形的实验。3.观察不同扩频增益比情况下通信系统的性能二．教学要求：1.所需预备知识：了解扩频的基本原理。了解扩频的基本实现方法。了解扩频增益的概念。2.通过实验：了解扩频的基本原理。理解扩频增益的概念。理解扩频增益的概念。6

6 2．通过实验：掌握 GOLD 序列的特点 了解 GOLD 序列在直接扩频通信中所起的作用 实验二 GOLD 序列的捕获与跟踪实验 一．教学内容： 观察扩频码的捕获和跟踪过程 二．教学要求： 通过实验：了解同步和捕获的基本原理 了解扩频码的捕获和跟踪原理 实验三 扩频与解扩实验 一.教学内容： 1.观察基带信号扩频前后谱谱及波形。 2.观察扩频前后 PSK 调制的谱及波形的实验。 3.观察不同扩频增益比情况下通信系统的性能。 二. 教学要求: 1.所需预备知识：了解扩频的基本原理。 了解扩频的基本实现方法。 了解扩频增益的概念。 2.通过实验：了解扩频的基本原理。 理解扩频增益的概念。 理解扩频增益的概念

实验四CDMA移动通信系统实验一，教学内容：1.掌握CDMA（码分多址）的基本原理，了解发射机扩频调制及接收机相关检测的原理。2．了解DS-CDMA（直扩码分多址）移动通信系统原理及组成。进一步了解发端扩频调制、收端相关检测及码分多址逻辑信道形成原理。二．教学要求：码分多址的原理。1.所需预备知识：DS-CDMA移动通信系统的组成。了解扩频的基本原理。2.通过实验：加深对CDMA扩频通信系统的基本结构理解。掌握CDMA系统是以扩频为基础理论的本质

7 实验四 CDMA 移动通信系统实验 一. 教学内容： 1． 掌握 CDMA（码分多址）的基本原理, 了解发射机扩频调制 及接收机相关检测的原理。 2． 了解 DS-CDMA（直扩码分多址）移动通信系统原理及组成。 进一步了解发端扩频调制、收端相关检测及码分多址逻辑信道形成原 理。 二. 教学要求: 1.所需预备知识： 码分多址的原理。 DS-CDMA 移动通信系统的组成。 了解扩频的基本原理。 2.通过实验： 加深对 CDMA 扩频通信系统的基本结构理解。 掌握 CDMA 系统是以扩频为基础理论的本质