移动通信实验指导书

《移动通信》

验

实指导书

目 录

实验一 GSM/GPRS模块用AT指令主叫通话 ……………………………………1 实验二 GSM/GPRS模块用AT指令以文本和PDU格式发送短消息……………8 实验三 m 序列相关特性 …………………………………………………………17 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八

Walsh序列相关特性及16阶Walsh序列 ????????????21 复合地址码扩频调制及PN码解扩 ………………………………………25 多基站、多信道、多用户同步CDMA移动通信系统 …………………29 多机组网DS-CDMA移动通信系统 ………………………………………34 同步CDMA系统PN码同步 ………………………………………………37

实验一 GSM/GPRS模块用AT指令主叫通话

一、实验目的

1、了解GPRS基本原理。

2、了解GSM/GPRS无线通信模块（又称为GPRS MODEM）的基本知识。 3、了解AT指令基本知识。

4、掌握GSM/GPRS无线通信模块的使用。 二、实验条件

1、GSM/GPRS通信模块

2、电源 3、天线 三、实验原理

1、GPRS基础知识

移动通信是当前发展最快、应用最广和最前沿的通信领域之一。GPRS是界于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G，目前通过升级GSM网络实现。称为2.5G是比较恰当的，因为它是一个混合体，采用TDMA方式传输语音，采用分组的方式传输数据。

GPRS是通用分组无线业务的英文简称，是在现有的GSM上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。它可提供高达115kbps的空中接口传输速率。

相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有实时在线、按量计费、快捷登录、高速传输、自如切换的优点。

GPRS无线通信模块支持GPRS方式访问互联网，以GSM方式实现语音通话、短消息和收发传真。

2、GPRS移动终端的分类

为满足未来用户的需要，GPRS定义了三种不同的移动终端类别，A类(Class A)、B类(Class B)和C类(Class C)。

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A类：A类的GPRS移动终端可同时使用GSM电路交换服务和 GPRS服务。用户可在通话的同时，通过GPRS链路收发数据。A类的移动终端还允许传统GSM服务和GPRS服务的同时接入、激活和监控。

B类：B类的GPRS移动终端允许传统GSM业务和GPRS业务的同时接入、激活和监控。但不允许GSM和GPRS服务同时进行数据传输。例如，一个用户建立了GPRS数据连接，并且正在发送或接收数据包；这时，用户移动终端收到了一个来话指示，并且接听了该呼叫。当用户正在通话时，GPRS虚拟连接被”挂起”或”示忙”，不可能用于数据传输。用户通话结束后，该GPRS虚连接才可能继续传输数据。（本设备应用的GPRS终端为B类）

C类：C类的GPRS移动终端是一个纯粹的GPRS终端(只能支持GPRS)或者既可支持GSM电路交换服务，也可支持GPRS，后一种情况下．该移动终端必须在GSM和GPRS两种模式之间来回切换，当切换至GPRS模式下时，用户可使用该终端发起或接收GPRS呼叫，但不能用其发起或接收GSM呼叫；同样，切换至GSM模式下时，用户可使用该终端发起或接收GSM呼叫，但不能用其发起或接收GPRS呼叫。

3、GPRS的应用 (1)横向应用

其特点是直接面向消费者，如WWW浏览、邮件收发及QQ聊天等。 (2)纵向应用

纵向应用的特点是面向集团和企业，如信用卡确认(POS)，保安系统(电子监控)，GPS自动定位跟踪业务(运钞车定位跟踪)，电子商务，电子银行，远程商务洽谈，石油、天然气管道监测系统，气、水、电等远程读表，股票交易，仓库等要地的监控系统，调度系统，车队、船舶等的调度管理。

4、GPRS MODEM调试工具V1.0使用说明

GPRS MODEM 调试工具V1.0是针对GPRS MODEM的调试开发的工具软件，该软件不需要安装，可以直接运行。双击GPRS MODEM 调试工具V1.0运行调试工具，进入如图1-1所示的界面。

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AT指令应答区 串口设置区 AT指令输入区 图1-1 GPRS MODEM 调试工具V1.0

首先要在调试工具中设置PC机的串口参数，需要设置的串口参数包括：串口号、串口波特率、校验位、数据位、停止位、打开/关闭串口等。

AT指令输入区用于输入AT指令，输入正确的AT指令后点击”手动发送AT指令”按钮发送AT指令，输入AT指令见图1-2。

图1-2 AT指令输入发送

AT指令应答区用于接收GPRS模块的AT指令应答，如图1-3所示。

图1-3 AT指令应答

“Ctrl+z发送短信”按钮用于发送短信，首先通过正确的AT指令进行短信收发的

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表3-4 7阶m序列互相关函数的测量

1111,1110,0011,1011,0001,0100,1011,1110, PNi(t) 1010,1000,0101,1011,1100,1110,0101,0110, 0110,0000,1101,1010,1110,1000,1100,1000, 1000,0001,0010,0110,1001,1110,1110,000. 1111,1110,0000,0100,0001,1000,0101,0001, 1110,0100,0101,1001,1101,0100,1111,1010, PNj(t) 0001,1100,0100,1001,1011,0101,1011,1101, 1000,1101,0010,1110,1110,0110,0101,010. fj(x)=x7+x6+1 fi(x)=x7+x3+1 四、实验内容与要求

1、实验箱不必插天线，打开电源。示波器二个测量通道CH1/CH2都设置为DC、2V/DIV。

2、在“测量仪”模块上按K1键使“m序列”LED指示灯亮，选择“m序列”相关特性测量方式。

3、按K2键使K2键LED灯灭，选择“m5”；按K3键使K3键LED灯灭，选择“自相关”。最终选择了“5阶m序列自相关特性测量”方式。

4、测量序列相关特性

（1）示波器置为CH1内触发、直流耦合。CH1测量“测量仪”模块上PN序列同步信号端TRI，周期重复的TRI窄脉冲对应周期重复的被测序列PNi与PNj的起点，二个相邻TRI窄脉冲之间对应PNi与PNj的一个序列周期。CH2顺次测量PNi与PNj，与表3-1-1~表3-1-4中对应的测量项目表比较是否相同。

（2）示波器置为外触发、外触发信号接自TRI。按K4键使K4键LED灯灭，选择“手动延时”。示波器二个通道同时测量PNi及PNj，观测PNj对PNi的时延?。每按K4键一次K4键LED灯闪亮一下，LED数码管显示时延?增加0.2Tp，观测PNj对PNi的实际时延与LED数码管显示的是否相同。

（3）示波器一个通道测量PNj，另一个通道顺次测量PNi(t)×PNj(t-τ)及Ri，j(τ)。反复按K4键，观察PNj时延变化及PNi(t)×PNj(t-τ)和Ri，j(τ)的相应变化。

（4）按着K4不放至K4的LED灯常亮，进入“自动延时”方式，PNj(t-τ)自动步进延时，时延τ的增量仍为0.2Tp，LED数码管显示时延τ，每当时延增加到τ=T、2T、

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3T、…（T为序列周期）时，表示二个序列又对齐，τ显示值返回0，从头开始步进增加。

示波器改为2S/DIV慢扫描；一个通道（置为DC、1V/DIV）测量相关函数Ri，j(τ)；另一个通道（置为DC、5V/DIV）测量Ri，j(τ)的序列周期指示信号SYR(τ)，τ=0、T、2T、3T、…时，Ri,j(τ)=Ri,j(0)，SYR(τ)值发生0/1跳变。记录二者波形。其中，Ri，j(?)要较准确测量记录其正/负峰波形及峰值电压，而波形中的小毛刺、小起伏不要理睬，这是步进延时跳变瞬间PNi及PNj码型的短暂混乱所造成。

说明：在“自动延时”方式下，因Ri，j(τ)是PNi(t)×PNj(t-τ)经窄带低通滤波形成的，故Ri，j(τ)的时序比错误！未找到引用源。(τ)的稍有延时。

5、按K3键使K3键LED灯亮，选择“互相关”。选择了“5阶m序列互相关特性测量”方式。重复步骤4。

6、按K2键使K2键LED灯亮，选择“m7”；按K3键使K3键LED灯灭，选择“自相关”。选择了“7阶m序列自相关特性测量”方式。重复步骤4。

7、按K3键使K3键LED灯亮，选择“互相关”。选择了“7阶m序列互相关特性测量”方式。重复步骤4。 五、实验报告内容

1、整理测量结果，画出5阶m序列的自相关函数及互相关函数曲线(画在一张图中)，画出7阶m序列的自相关函数及互相关函数曲线(画在另一张图中)。

2、分析测量结果，m序列的自相关函数在一个序列周期内是否只有1个尖锐的相关峰，是否属于PN序列。m序列单独使用时，收端可以实现序列同步吗？

3、分析测量结果，m序列的互相关函数值在整个序列周期内是否远小于其自相函数峰值（本实验中序列很短，只要求<1/3），因此在任何相对时延（?为任何值）条件下都是准正交？

4、本实验测量互相关函数时的二个序列为m序列优选对，其实测的互相关系数是否满足式（1-12），正交性是否随序列长度增加而改善？

5、根椐表3-2所示二个5阶m序列的生成多项式画出二个5阶m序列发生器电原理图，依图作出状态表求出二个m序列，与表3-1-2比较是否一致。然后，将码片对齐每次延时增加1个码片周期逐点计算互相关系数，与实验测量值比较是否一致。

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实验四、Walsh序列相关特性及16阶Walsh序列

一、实验目的

1、了解常用正交序列—Walsh序列的产生原理。 2、掌握Walsh序列的自相关及互相关特性。 二、实验条件

1、示波器 2、移动通信实验箱 三、实验原理

1、Walsh序列的相关特性 （1）8阶Walsh序列

表4-1 8阶Walsh序列自相关特性测量（序列长8位）

PNi(t) PNj(t) 0110,1001. 同上 W78 同上

表4-2 8阶Walsh序列互相关特性测量（序列长8位）

PNi(t) PNj(t) 0110,1001. 0011,1100. W78 W68 （2）16阶Walsh序列

表4-3 16阶Walsh序列自相关特性测量（序列长16位）

PNi(t) PNj(t) 0000,1111,0000,1111. 同上 16 W4同上 表4-4 16阶Walsh序列互相关特性测量（序列长16位）

PNi(t) PNj(t)

0000,1111,0000,1111. 0011,1100,0011,1100. 16 W416 W6 21

2、本CDMA实验系统作为信道地址码的16阶Walsh序列见表4-5

W0 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9 W10 W11 W12 W13 W14 W15 0000 0101 0011 0110 0000 0101 0011 0110 0000 0101 0011 0110 0000 0101 0011 0110 表4-5 16阶Walsh序列组 0000 0000 0101 0101 0011 0011 0110 0110 1111 0000 1010 0101 1100 0011 1001 0110 0000 1111 0101 1010 0011 1100 0110 1001 1111 1111 1010 1010 1100 1100 1001 1001 0000 0101 0011 0110 1111 1010 1100 1001 1111 1010 1100 1001 0000 0101 0011 0110 导频信道 同步信道

四、实验内容与要求

1、实验箱不必插天线，打开电源。示波器二个测量通道CH1/CH2都设置为DC、2V/DIV。

2、在“测量仪”模块上按K1键使“W序列”LED指示灯亮，选择“Walsh序列”相关特性测量方式。

3、按K2键使K2键LED灯灭，选择“W8”；按K3键使K3键LED灯灭，选择“自相关”。选择了“8阶Walsh序列自相关特性测量”方式。

4、测量相关特性

（1）示波器设置：CH1内触发，直流耦合。CH1测量“测量仪”模块上PN序列同步信号端TRI。CH2顺次测量PNi与PNj，与表4-1~表4-4中对应的测量项目表比较是否相同。

（2）～（4）同实验三实验步骤4.（2）～（4）。

5、按K3键使K3键LED灯亮，选择“互相关”。选择了“8阶Walsh序列互相关特性测量”方式。重复步骤4。

6、按K2键使K2键LED灯亮，选择“W16”；按K3键使K3键LED灯灭，选择“自相关”。选择了“16阶Walsh序列自相关相关特性测量”方式。重复步骤4。

7、按K3键使K3键LED灯亮，选择“互相关”。选择了“16阶Walsh序列互相关特性测量”方式。重复步骤4。

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8、测量实验系统BS1/BS2的信道地址码—16阶Walsh序列 (1) 示波器设置：CH1内触发，直流耦合。 (2) CH1测量BS1模块的PN码同步端PNS。

① CH2测量BS1模块的用户1信道地址码Wi。拨动用户1信道地址码拨码开关

AD10~AD13改变地址码Wi（i=AD13、AD12、AD11、AD10(B)）。比较实测的Wi与表3-4-5是否相符。注意：（a）由于实验CDMA系统的PN码是Walsh码二倍长，所以PNS的相邻二个同步脉冲间对应有二个周期的Walsh序列。（b）PNS负脉冲的下降沿对应Wi的起点。

② CH2测量BS1模块的用户2信道地址码Wj。拨动用户2信道地址码拨码开关

AD20~AD23改变地址码Wj（j=AD23、AD22、AD21、AD20(B)）。比较实测的Wj与表4-5是否相符。

(3) CH1测量BS2模块的PN码同步端PNS。

① CH2测量BS2模块的用户1信道地址码WK。拨动该用户信道地址码拨码开关

AD30~AD33改变地址码WK（K=AD33、AD32、AD31、AD30(B)）。比较实测的WK与表3-4-5是否相符。

② CH2测量BS2模块的用户2信道地址码WL。拨动该用户信道地址码拨码开关

AD40~AD43改变地址码WL（L=AD43、AD42、AD41、AD40(B)）。比较实测的WL与表3-4-5是否相符。

9、测量实验系统MS信道地址码—16阶Walsh序列

(1) 示波器设置不变。CH1测量MS模块的PN码同步端PNS，CH2测量MS模块的信道地址码Wr。

(2) MS的“PN码同步方式”设置为“不检测同步信道”。拨动信道地址码拨码开关ADr0~ADr3改变地址码Wr（r=ADr3、ADr2、ADr1、ADr0(B)）。比较实测的Wr与表3-4-5是否相符。

(2) MS的“PN码同步方式”设置为“检测同步信道”。比较实测的Wr是否为表3-4-5中同步信道地址码W8。

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五、实验报告内容

1、整理测量结果，画出8阶Walsh序列的自相关函数及互相关函数曲线(画在一张图中)，画出16阶Walsh序列的自相关函数及互相关函数曲线(画在一张图中) 。

2、分析测量结果，Walsh序列的自相关函数在一个序列周期内是否只有1个尖锐的相关峰，是否属于PN序列。它们单独使用时，收端可以实现序列同步吗？

3、分析测量结果，Walsh序列的互相关函数值在整个序列周期内是否都远小于其自相函数峰值，在相对时延?为何值时Walsh序列组才是全部二二正交的？

4、16阶Walsh序列长度为多少位码片？整个正交序列组包含多少个序列？

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实验五、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

W0 (全0) 导频信道信码 (全0) 同步信道信码SYfr（00H） 用户1信码 Dlxs

W8 PN1 SYss Wi Dlw PN1 Dlss PN1 PIL ∑ M5 M1 M8

Dss BPSK1 fIF-RX fIF-des ? fIF1 cos?IFt ???Drw LPF PN(0) PN1 ? BS1

fIF cos?IFt

MS

图3-1 复合地址码扩频调制及PN码解扩（去扰）原理框图

由图3-1可见，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Wi单独扩频的扩频基带信号

D1w=Dlxs?Wi （5-3）

用户1由信道地址码Wi及基站地址码PN1复合扩频的扩频基带信号

Dlss=Dlw?PN1=Dlxs?Wi?PN1 （5-4）

则BS1总的扩频基带信号

Dss=PIL+SYss+Dlss+…

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经BPSK调制后输出

BPSK1=Dss·cos?IFt

=PIL·cos?IFt+SYss·cos?IFt+D1ss·cos?IFt+… （5-5）

接收端收到的中频信号fIF-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

fIF-des=fIF-RX·PN1(t)

=(PIL·cos?IFt+SYss·cos?IFt+Dlss·cos?IFt+…)·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

fIF-des=PN1(t)·PN1(t)·cos?IFt ；导频信道 +SYfr·W8·PN1(t)·PN1(t)·cos?IFt ；同步信道

+Dlxs·Wi·PN1(t)·PN1(t)·cos?IFt ；用户1业务信道 +…

将PN1(t)·PN1(t)=+1·+1/-1·-1=1代入上式得

fIF-des=cos?IFt ；导频信道

+SYfr·W8·cos?IFt ；同步信道

+Dlxs·Wi·cos?IFt ；用户1业务信道 （5-6） +…

由式（5-6）可见，PN码解扩（去扰）输出信号fIF-des中已不包含PN码，已完成PN码解扩（去扰）。

已PN码解扩（去扰）信号由模拟乘法器M8及LPF构成的载波解调器解调得

Drw=1 ；导频信道

+SYfr·W8 ；同步信道

+Dlxs·Wi ；用户1业务信道 （5-7） +…

各信道信号是仅剩下Walsh码扩频调制的扩频基带信号，PN码的扩频调制已在M5构成的PN码解扩（去扰）电路中去掉。若发端BS1仅打开导频信道PIL及用户业务信道D1ss，则收端输出为

Drw=1+Dlxs·Wi=1+Dlw (5-8)

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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。Dl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Dlxs，另一个通道顺次测量Wi、Dlw、PN1及Dlss，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，即是否满足式（5-1）。

表5-1 D1扩频调制过程

Dlxs信码波形 PN1码片序号[1] 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 1 Wi=W 码片数据[2] Dlw 码片数据 PN1 码片数据 Dlss 码片数据 注：[1].PN码的1个序列周期(32位码片)对应Walsh码的2个序列周期(2×16=32位码片) [2].标明实际设置的信道地址码,例如Wi=W7.

（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。

4、释放收端MS“开环”键，观测收端MS能否实现PN码同步(PN码同步指示灯常亮)。然后发端BS1打开同步信道SYch，使收端MS又实现PN码同步（PN码同步指示灯常亮）及帧同步（帧同步指示灯常亮），收发二端LED显示信码Dr与Dl

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相同。

五、实验报告内容

1、对照图5-1，验证实测的D1扩频调制数据表5-1是否满足式（5-3）及式（5-4）。并说明为什么称Dlss为Dlxs的扩频基带信号。

2、说明在DS-CDMA移动通信系统中作为引导序列的PN码具有那些功能。 3、根椐测量结果，说明同步信道在移动台接收机PN码同步中的重要作用。

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实验六、多基站、多信道、多用户同步CDMA移动通信系统

一、实验目的

1、掌握多基站、多信道、多用户同步CDMA移动通信实验系统原理。 2、掌握IS95及cdma2000移动通信系统的基本原理。 二、实验条件

1、示波器 2、移动通信实验箱 三、实验原理

同步CDMA移动通信系统各基站的基站地址码使用同一M序列，只是时间偏置或者说序列相位不同。各基站的基站地址码必须严格按这个相位产生，即按此规定同步。实际同步CDMA移动通信系统，例如IS95及cdma2000，PN码的同步是各基站各自用GPS接收全球定位系统的时钟，由这同一时钟实现同步。本实验系统二个基站PN码的同步比较简单，它们由同一片CPLD（CPLD3）按规定的相位产生，自然就同步了。

四、实验内容与要求

1、设置实验箱及示波器

（1）在“通信系统制式”模块上，设置系统为“同步CDMA”方式。在“D1信道编码设置”模块上，设置“D1无人为误码”及“无交织/去交织”。在信码“D2、D3、D4数据格式”模块上设置它们为“开关设置”。在MS的“PN捕获及解扩”模块上设置“PN码同步方式”为“检测同步信道”正常工作方式。

（2）设置BS1的二个用户业务信道地址码为互不相同的14个业务信道之一，即Wi≠Wj，且Wi 、Wj ≠W0、W8。同样，设置BS2的二个用户业务信道地址码满足：WK≠WL ，且WK、WL?W0、W8。而二个基站用户业务信道之间没有约束，可以不同，也可以相同，但为了后面某些步骤操作方便，本实验要求设置得相同，即Wi=WK及Wj=WL。

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各基站用户的信码D1~D4可以任意设置，但为了后面实验观察方便，建议设置得各不相同，例如D1=D10…D16=0000001，D2=0000011，D3=0000111，D4=0001111。

（3）BS1“输出幅度”调到最大，BS2的调到0。

（4）MS接收地址码设置：接收基站地址码为BS1，接收信道地址码为Wr=Wi，即接收BS1用户1业务信道的信码D1。

（5）示波器设置为：外触发，上升沿触发，外触发信号接自BS1的帧同步FS；两个测量通道都设置为：直流耦合，2V/DIV。

2、示波器CH1观测BS1的PN码同步信号PNS，CH2观测BS1的PN码即0时间偏置的5阶M序列PN1，记录在表6-1中。然后CH2观测BS2的PN码，即滞后PN1为4个码片周期的同一5阶M序列PN2，亦记录在表6-1中。

表6-1 基站BS1/BS2的地址码PN1/PN2

PNS波形 PN码 码片序号 PN1 PN2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 1 2 3、打开BS1信道PIL、SYch、D1ss及D2ss，用示波器测量各个信道扩频基带信号PIL、SYss、D1ss及D2ss的幅度，比较是否相等。然后按表4-2测量并记录各信道扩频基带信号线性叠加后的总信号Dss，验证是否为各信道信号的线性叠加（经过线性叠加电路后，各个信道扩频基带信号的幅度衰减了一半，由输入4Vp-p(CMOS电平0～4V）衰减为2Vp-p双极性（+/-二种极性），以防叠加后总信号幅度太大而超过叠加电路运放线性动态范围)，叠加后信号是否为多电平、双极性。

表6-2 基站BS1的扩频基带信号Dss 各信道的通/断 序号 1 2 3 4 PIL √ √ √ √ SYss × √ √ √ D1ss × × √ √ D2ss × × × √ 总扩频基带信号Dss 电平数 是否双极性 信号幅度（VP-P） 注：√接通，×断开。

4、保持PIL、SYss、D1ss、D2ss同时打开的状态，用示波器二个通道同时测量Dss及其在中频BPSK调制后的信号BPSK1，观测BPSK1是否在Dss极性翻转时发

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生调相（相位跳变）；BPSK1的包络是否与Dss一样。然后用示波器二个通道同时测量BPSK1及其中频载波fIF1，比较BPSK1是否相对fIF1发生了0/π调相。了解BPSK1为包络起复、0/π调相的BPSK调制信号。了解基站下行多信道扩频基带信号的BPSK调制过程。

5、用示波器二个通道同时测量BPSK1及上变频后BPSK信号TX1，粗测二者频率，了解上变频过程。由于BPSK1的中频载波与信码Dss（对应于BPSK1的包络）及信码的帧同步信号FS产生于同一晶体振荡器，它们是同步的，所以BPSK1可看到载波相对包络不滑动的稳定同步波形。而上变频后的TX1的载波携带了来自另一个独立振荡器—本振信号fLC的相位，其包络与载波就不同步了，但仍然是包络起复、0/π调相的BPSK调制信号。

6、用示波器二个通道同时测量发端射频信号TX1及收端射频前端输出的中频信号fIF-RX。粗测fIF-RX的频率是否已下变频为中频455KHz，了解MS接收机射频前端的下变频功能。比较二个信号包络波形是否一样，是否为线性关系。然后调节BS1“输出幅度”电位器，反复减小/增大TX1的幅度，观测fIF-RX幅度跟随变化的情况是否与图2-8一致，了解MS接收机射频前端的AGC特性。

7、按实验七介绍的方法，对比观测PN码捕获电路的Ri及Ec信号，调整Ec使PN码达到同步，LED同步指示灯亮。用示波器二个通道同时测量发端PN1及收端PN(0)，观测收端PN码是否已达到同步。反复按下/释放“开环”按键，观测PN码捕获/跟踪同步过程。

有另外二种情况会使收端反复进入PN码捕状态，无法达到PN码同步，应予以排除：

（1）如果同步信道SYch没打开，当PN码刚由捕获进入跟踪后，检测不到同步信道，则又会重新开始PN码捕获。因此，在PN码捕获状态下发端必须打开同步信道SYch。只有实现PN码同步后才可视需要关断同步信道。

（2）发端未打开收端要接收的用户业务信道，收端在PN码已同步后接收不到该信道，则又会重新开始PN码捕获。故发端必须打开收端要接收的用户业务信道。

8、设置示波器CH1内同步，用CH1测量收端“载波提取”的输出fIF，CH2测量接收中频fIF_RX，对比观测中频载波fIF是否已经与fIF_RX同步。同步状态下的波形见图6-1。

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fIF t

fIF_RX

t

图6-1 收端载波同步时的波形

注：用观测fIF的测量通道内同步

9、示波器CH1测量发端BS1的帧同步FS。CH2测量收端帧同步FSr，对比观测收端是否已达到帧同步。收端已达到帧同步的另一个明显标志是“帧同步及纠错”模块中的帧同步指示灯常亮。

10、到上一步为止，收端的各种同步电路，包括PN码同步（包括PN码时间偏置系数一致）、载波同步、帧同步都已实现同步，收端PN码同步指示灯及帧同步指示灯都常亮，则接收机就可正确收到设定基站及信道的信码：

（1）直接观察收/发二端LED显示的信码Dr/D1是否完全相同，并且拨动信码设置开关改变D1时，Dr发生相同的改变，收发两端的信码总是保持一致。

（2）用双踪示波器二个通道对比测量发/收二端的信码D1xs/Drxs、D1fr/Drfr、D1/Dr，观测两两之间的信码是否一样（收端有传输延时加上Walsh码相关检测造成的一个码元的延时）。

11、发端BS1关断导频信道PIL。将收端“开环”键按一下马上释放，让收端重新开始PN码捕获。观测收端能否实现PN码同步（LED指示灯亮）及帧同步（LED指示灯亮），能否收到发端信码。然后重新打开BS1的导频信道PIL，重复上面的观测。了解导频信道PIL在PN码同步过程中的作用。

12、发端BS1关断同步信道SYch。将收端“开环”键按一下马上释放，让收端重新开始PN码捕获。观测收端能否实现PN码同步（LED指示灯亮）及帧同步（LED指示灯亮），能否收到发端信码。然后重新打开BS1的同步信道SYch，重复上面的观测。了解同步信道SYch在PN码同步过程中的作用。

13、同时打开发端BS1的PIL、SYss、D1ss、D2ss及发端BS2的PIL、SYss、D3ss、D4ss，二个基站发射信号“输出幅度”都调到最大。按步骤7.重新调整好PN码捕获电路的比较门限电圧Ec。然后按表3-14-3进行测量并作记录。观测、了解多基站、多信道、多用户同步CDMA系统运行的全过程。在收端各模块都已同步，接收到发端

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信码后，可拨动发端对应用户的信码设置拨码开关，改变其LED显示的信码，观察收端LED显示的接收信码是否发生相应改变，收发两端的信码总是保持一致。

注：由于二个基站各自都打开4个信道，基站之间的多址干扰比较大，可能会影响收端PN码同步。因此，当收端MS在接收某基站信号时，可能要将该基站发射信号幅度调到最大，同时将另一基站的调小些。

表6-3 收端MS接收基站地址码及信道地址码的设置及系统运行 接收基站地址码 BS1/BS2 BS1 BS1 BS1 BS1→BS2 BS2 BS2 BS2 BS2 BS2 BS2 BS2→BS1 BS1 BS1 BS1 BS1 BS1 BS1→BS2 BS2 BS2→BS1 接收信道地址码 Wr Wi Wi→Wj Wj WL（WL=Wj） WL WL→WK WK WK→WL WL WL→WK Wi（Wi=WK） Wi Wi→Wj Wj Wj→Wi Wi WK（WK=Wi） WK Wi（Wi=WK） PN码同步指示 LED 常亮 闪亮 常亮 闪亮 常亮 帧同步指示 LED 常亮 闪亮 常亮 闪亮 常亮 接收信号Dr LED显示 D1 不定 D2 不定 D3 MS模拟方式 BS1的MS1 BS1的MS2 MS2越区硬切换 BS2的MS2 ? ? 注：前五行是运行样板。

五、实验报告内容

1、给出表6-1、表6-2及表6-3的测量记录，说明多基站、多信道、多用户同步CDMA移动通信系统的结构、地址码的设计，工作频率的设计及系统工作原理。

2、由实验结果，说明导频信道与同步信道的作用。

3、试分析，若将同一基站不同信道的地址码误设置成一样会产生什么后果。

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实验七、多机组网DS-CDMA移动通信系统

一、实验目的

1、了解多机组网DS-CDMA移动通信系统工作原理。 2、掌握DS-CDMA移动通信系统空中接口的工作原理与特点。 二、实验条件

1、多台实验箱 2、天线 三、实验原理

本实验箱上的基站BS及移动台MS本来是独立的电路，为了在同一台实验箱上构成完整的DS-CDMA系统，方便做实验，而放在同一台实验箱内（单机组网）。实际上，实验箱也可单独作为基站或移动台工作，用多台实验箱组成多基站、多信道、多用户的DS-CDMA移动通信系统（多机组网）。常用的多机组网方案是，用一台实验箱作为二个基站，用一～四台实验箱作为一～四个移动台，作为基站的实验箱仅在BS1及BS2模块挿上天线，作为移动台的实验箱仅在MS模块挿上天线，将所有天线全部拉出，即构成多机组网DS-CDMA移动通信系统，在该系统上可重复前面的实验内容。

多机组网与单机组网仅在以下二方面稍有区别： （1）“D1误码率”测量仪不能正常工作。

“D1误码率”测量仪是将MS收到的信码与同一实验箱发端BS1用户1信码D1比较，测量二者之间的误码率，显然只在单机组网且MS接收BS1用户1信码D1时才有效。而多机组网的MS收到的信码是另一台实验箱BS发来的，与MS同在一实验箱的BS1用户1信码D1比较、测量，所得的误码率必然很大而无实际意义。故多机组网与误码率测量有关的实验内容就不要做了。

（2）不同实验箱的本振信号fLC(额定频率10.245MHz)的频率因为温度变化、机械振动及晶体老化而偏移，相互之间频差增大，使作为移动台的实验箱MS射频前端输出中频信号(额定频率455KHz)频率偏移，若超出MS“载波提取”模块中由晶体压控

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振荡器VCXO等构成的PLL捕捉带，则PLL失锁，输出载波失步，整个MS就不能正常工作。为此，多机组网系统在做实验前，一般应以作为基站的实验箱频率为基准，调整好作为移动台的实验箱的本振频率。 四、实验内容与要求

1、将作为基站的一台实验箱（以下简称“基站实验箱”）及作为移动台的一～四台实验箱（以下简称“移动台实验箱”）放在同一实验桌上，距离尽可能近，并使用同一220V交流电源板（保证在220V交流电源接地不良时，所有实验箱仍共地良好）。

2、“基站实验箱”仅在BS1及BS2模块挿上天线，“移动台实验箱”仅在MS模块挿上天线，将所有天线全部拉出（注：仅实验二十需将天线拉出，其它所有实验天线一律不要拉出）。打开实验箱电源。

3、调准“移动台实验箱”接收机本振频率。

（1）“基站实验箱”仅打开BS1导频信道PIL。“移动台实验箱”MS的PN码同步设置为“不检测同步信道”工作方式，调整好捕获相关器输出Ri的比较门限电压Ec，使能正常实现PN码同步，PN码去扰后的导频信道恢复出中频载波。

（2）示波器测量“移动台实验箱”MS的“载波提取”模块内，由晶体压控振荡器VCXO2等构成的载波提取PLL的环路控制电压uc。示波器测量通道设置：DC、1V/DIV；时基设置：10ms/DIV。

（3）调整“移动台实验箱”本振频率：用无感绝缘起子调整“本振信号”模块调整孔内本振信号的半可变电容，使uc的差拍电圧频率降低，最后成为Vcc/2=5V/2=2.5V的直流电圧。

（4）在“移动台实验箱”上按“开环”键使PN码同步电路失步，导频信道不能正常去扰，未恢复出中频载波，载波提取PLL无输入中频信号而失锁，uc成为起伏噪声电压；释放“开环”键，PLL锁定，uc又成为2.5V直流。这表明步骤3.(1)～(3)的调整结果是正确的，本振频率已调准，载波提取电路已能正常工作；否则重复步骤3.(1)～(3)。

4、重复实验一～十九，主要是实验五、实验七、实验十二、实验十三、实验十四及实验十五。其中，与误码率测量有关的实验内容不要做。

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五、实验报告内容

1、简述多机组网DS-CDMA移动通信系统的工作原理。

2、多机组网DS-CDMA移动通信实验系统与单机组网DS-CDMA移动通信实验系统本质上相同吗？

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实验八、同步CDMA系统PN码同步

一、实验目的

1、熟悉同步CDMA系统PN码同步原理。 2、设计、开发PN码同步有关电路。 二、实验条件

1、移动通信实验箱 2、示波器 三、实验原理

CDMA系统收端PN码同步子系统在实验六中有较详细介绍，不再重述。下面只介绍待设计、开发的数字逻辑电路部分有关内容。

PN码同步子系统的数字逻辑电路包括扣脉冲门、÷N分频器、PN码发生器及其后的TP/2延时电路三个部分，全部在MS模块的CPLD4中实现，如图8-1所示，是本实验待设计开发的电路。各电路有关功能及原理介绍如下。

PN(t+Tp/2) ,@16 扣脉 冲门 fo? fp ÷N PN码发生器 PN(t) ,@15 Tp/2 Tp/2 PN(t-Tp/2) ,@17 PNS ,@51 @83, fo @6, /AQ CPp ,@52 @49, BSi @45, SYS

图8-1 PN码同步的数字逻辑电路部分（在CPLD4中）

（1）÷N分频器

在PN码同步系统已实现捕获/AQ=0时，输入时钟f0直通扣脉冲门到达÷N分频器，它将来自额定频率f0=10.010MHZ的VCXO（压控晶体振荡）输入时钟f0分频到PN码的额定码速率fp=45.5KHZ，则分频比

N=f0/fp=10.010MHz/45.5KHz=220 从而

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Tp=NT0 （8-1）

式中，T0=1/f0，Tp=1/fp，分别是f0及 fp的周期。

（2）扣脉冲门

在/AQ=1的捕获状态下，扣脉冲门周期性（周期为MT0）扣除输入时钟f0的m个脉冲，如图8-2所示。每次扣脉冲后输出PN码滞后mT0。使PN码滞后滑动1个码片周期TP所需扣码操作的次数

K=Tp/mT0 将式（8-1）代入上式得

K =N/m （8-2）

PN序列每次滑动后保持序列相位MT0时间不变，则PN码滞后滑动1个码片周期TP所须时间为K MT0，将式（8-2）代入得

K MT0= NMT0/m （8-3）

T0

f0 f0

MT0 MT0 MT0 t

，mT0 t

图8-2捕获状态下扣脉冲门工作波形

(b) N/m=1 且码片刚好对齐 (a) N/m>1 1 2 MT0 2NMT0/m MT0 图8-3 捕获状态下Ri自相关峰波形

t

N/m 1 2 N/m t 设PN序列长度为P个码片，则滑动一个PN序列长度所需时间，也就是开环持续捕获状态下Ri相关峰重复周期，即闭环捕获状态下的最大捕获时间

T捕获=PNMT0/m （8-4）

扣码重复周期MT0的选取由相关器中包络检波器滤波电路时间常数决定，得保

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