移动通信实验指导书20

1、移动通信移动通信 实实 验验 指指 导导 书书 成都理工大学工程技术学院成都理工大学工程技术学院 电子与信息工程系 通信技术教研室 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 2 - 目目 录录 概概 述述.- - 3 3 - - 实验一实验一 信源与信宿信源与信宿基基本通信实验本通信实验.- - 5 5 - - 实验二实验二 信源编码实验信源编码实验.- - 1212 - - 实验三实验三 信源解码实验信源解码实验.- - 1919 - - 实验四实验四 QPSKQPSK 与与 DQPSKDQPSK 调制实验调制实验 .- - 2323 - - 实验五实验五 QPSKQPSK 与与 D

2、QPSKDQPSK 解调实验解调实验 .- - 5050 - - 实验六实验六 QPSKQPSK 与与 DQPSKDQPSK 系统实验系统实验 .- - 6060 - - 实验七实验七 GMSKGMSK 调制实验调制实验 .- - 6363 - - 实验八实验八 GMSKGMSK 解调实验解调实验 .- - 7373 - - 实验九实验九 无线信道的传播特性实验无线信道的传播特性实验.- - 8080 - - 实验十实验十 GMSKGMSK 通信系统实验（一）通信系统实验（一）信道编译码实验信道编译码实验 .- - 8888 - - 实验十一实验十一 GMSKGMSK 通信系统实验（二）通信系

3、统实验（二）交织编码实验交织编码实验 .- - 9797 - - 实验十二实验十二 直接序列扩频调制实验直接序列扩频调制实验.- - 101101 - - 实验十三实验十三 直接序列扩频解调实验直接序列扩频解调实验.- - 107107 - - 实验十四实验十四 GSM/GPRSGSM/GPRS 移动通信网络移动通信网络 .- - 109109 - - 实验十五实验十五 GSM/GPRSGSM/GPRS 话音与呼叫实验话音与呼叫实验 .- - 123123 - - 实验十六实验十六 GSM/GPRSGSM/GPRS 短消息实验短消息实验 .- - 128128 - - 实验十七实验十七 GPR

4、SGPRS 无线无线上上网实验网实验 .- - 135135 - - 实验十八实验十八 ATAT 指令指令实实验验 .- - 139139 - - 实验十九实验十九 CDMACDMA 移动台语音与呼叫实验移动台语音与呼叫实验 .- - 146146 - - 实验二十实验二十 CDMACDMA 移动台短消息实验移动台短消息实验.- 153 -3 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 3 - 概概 述述 目前移动通信的发展日新月异，在不到二十年的时间里，第二代移动通信 系统得到普及，第三代移动通信系统开始建设，已经开始研究第四代移动通信 系统，电子、通信以及相关专业的学生、教师和科技人

5、员迫切需要与技术发展 和配套教材相适应的移动通信实验设备。 北京百科融创教学仪器设备公司开发的 RC-YDYL-III 型实验系统不仅用于 “移动通信”课程以及现代通信技术中关键技术原理性实验教学，更能用于现代 通信前沿技术系统化、整体化的学习与训练。完整的实验箱由由四个系统共 12 个模块组成：键盘模块，基于键盘的液晶显示模块，信源模块，信宿模块， GMSK 调制发射模块，GMSK 解调接收模块，DSSS 调制发射模块，DSSS 解调 接收模块，QPSK/ DQPSK 调制发射模块，QPSK/ DQPSK 解调接收模块， GPRS 模块， ARM 模块，基于 ARM 的液晶显示模块。各部分采

6、用模块化独立 分离设计结构，可独立进行移动通信原理的一般性实验，也可以将它们组合实 现若干系统实验。 RC-YDYL-III 型移动通信原理实验箱结构见图 1，整体采用模块化、系统 性、开放接口设计，便于教学、扩充和升级。任意一个实验模块可以安到实验 箱上的任何位置，即各个模块之间相互独立。这种设计使得用户可以购买其中 若干模块，也可购买全部模块，这为设备的研发、生产、维修提供了极大的便 利。并且还可以在不更改硬件设备的情况下，可以后续软件升级，及时加入新 的前沿实验内容。该实验箱直观友好的实验交互界面，可以让学生在互动中学 习移动通信的基本原理与系统构架。全面而有创意的实验设计，内容丰富，包

7、 括了移动通信网络构架、移动台组成、移动台入网、移动通信话音服务、移动 通信数据传输服务，更多的内容在后续升级版中会得到充分体现。 在 RC-YDYL-III 型移动通信原理箱中，自带的电源模块完成交流 220V 到 12V 的直流变换，自带的数字信号源和载波源提供各模块实验所需的基带信 号和正交载波。 综上所述，该现代通信技术综合系统实验箱全面展示了现代移动通信的构 架，体现了移动通信设备的内核构成。无论是在原理验证性的实验方面，还是 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 4 - 在系统的二次开发方面，以及技术的先进性方面，都具有强大的优越性，是一 台非常适合教学与研发的一款实验

8、箱。 RC 北京百科融创教学设备仪器有限公司 现代通信技术综合实验实训系统 模块一模块二 模块三 模块五 模块四 模块六模块七模块八 模块九模块十模块十一模块十二 图 1 RC-YDYL-III 实验系统结构图 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 5 - 实验一实验一 信源与信宿基本通信实验信源与信宿基本通信实验 一、一、 实验目的实验目的 1、学会实际中的信源与信宿的常用形式。 2、了解 ARM 以及 ARMST2410 模块的原理，以及基于 ARM 的 Windows CE 操作系统的使用方法，并学会在该系统上进行简单的通信实验。 3、了解键盘模块的原理与使用方法。 二、实验

9、设备二、实验设备 1、 “现代通信技术综合实验实训系统” 实验箱一台。 2、20MHZ 示波器一台。 3、实验模块：ARM 模块与基于 ARM 的液晶显示模块，或者键盘模块与 基于键盘的液晶显示模块（用户可以根据不同的配置模块做不同的实验，以后 情况类似不再赘述） 。 三、实验原理三、实验原理 在本实验箱的设计中，不管是 ARM 模块与基于 ARM 的液晶显示模块， 还是键盘与基于键盘的液晶显示模块均采用异步串口通信模式。 RS232 串口是标准的异步通信，其发送接口数据由起始位、数据位、校验 位和停止位构成一帧，起始位为低电平（1BIT） ，用来通知接收端新帧的开始。 在不传送数据时，起始位

10、保持高电平。而接收接口不断检测线路的状态，若连 续为高电平后又检测到一个低电平，就准备接收新的帧。要正确实现 RS232 串 口的通信，必须设置正确的传输速率，收发双方的波特率一定要相同，标准的 波特率如表 1-1 所示。 表 1-1 RS232 串口标准的波特率 序号波特率 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 6 - 1110 2300 31200 42400 54800 69600 719200 838400 957600 10115200 11230400 12460800 13921600 此外，RS232 的标准接口 9 针和 25 针两种，其控制信号的定义见表 1-2

11、 所 示。 表 1-2 RS232 控制信号定义 DB9DB25 针号功能缩写针号功能缩写 1数据载波检测RXD8数据载波检测RXD 2接收数据TXD3接收数据TXD 3发送数据DTR2发送数据DTR 4数据终端准备RXD20数据终端准备GND 5信号地GND7信号地DSR 6数据设备准备好DSR6数据准备好RTS 7请求发送RTS4请求发送CTS 8清除发送CTS5清除发送DELL 9振铃指示DELL22振铃指示RXD 在本实验箱中键盘模块采用 57600bit/s 的异步串口通信速率，ARM 模块则 可以根据具体实验要求而选择不同的信息传输速率。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导

12、书 - 7 - 1、ARM 模块与基于 ARM 的液晶显示模块 本 ARMST2410 模块硬件功能介绍如下： （1） 采用三星公司的 S3C2410，主频可达 203MHz。 （2） 64M 字节的 SDRAM，由两片 K4S561632 组成，工作在 32 位模式 下。 （3） 64M 字节 NAND Flash，采用的是 K9F1208,可以兼容 16M，32M 或 128M 字节。2M 字节的 Nor Flash，采用的是 SST39VF1601，工 作在 16 位模式。 （4） 10M 以太网接口，采用的是 CS8900Q3，带传输和连接指示灯。 （5） LCD 和触摸屏接口。 （6

13、） 1 个 USB HOST，S3C2410 内置的，符合 USB1.1。 （7） 一个 USB Device，S3C2410 内置的，符合 USB1.1。 （8） 2 路 UART 串行口，波特率可高达 115200bps，并具有 RS232 电平 转换电路。 （9） EmbeddedICE（20 脚标准 JTAG）接口和并口式 JTAG 接口，支 持 ADS，SDT 软件的下载和调试以及 FLASH 的烧写。 （10）蜂鸣器，4 个 LED 灯。 S3C2410 支持两种启动模式：一种是 NAND FLASH 启动；一种是从外部 nGCS0 片选的 Nor Flash 启动。 在这两种启动

14、模式下，各片选的存储空间分配是不同的，这两种启动模式 的存储分配图如下： 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 8 - 图 11 Nor Flash 与 NAND FLASH 启动模式下的存储分配图 a) 图是 nGCS0 片选的 Nor Flash 启动模式下的存储分配图； b) 图是 NAND FLASH 启动模式下的存储分配图。 说明：SFR Area 为特殊寄存器地址空间。 具体内容可参考使用手册。 2、键盘模块与基于键盘的液晶显示模块 本键盘利用键盘扫描原理来对键盘进行识别， 4*4 矩阵式扫描键盘的扫描 原理如下： 把每个键都分成水平和垂直的两端接入，比如说扫描码是从垂

15、直的入，那 就代表那一行所接收到的扫描码是同一个比特，而读入扫描码的则是水平，扫 描的动作是先输入扫描码，再去读取输入的值，经过比对之后就可知道是哪个 键被按下。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 9 - 比如说扫描码送入 01111111，前面的 0111 是代表此时扫描第一行 P1.0 列， 而后面的 1111 是让读取的 4 行接脚先设为 VDD，若此时第一行的第三列按键 被按下，那读取的结果就会变成 01111101（注意 1111 变成 1101），此即为扫 描原理。 由于这种按键是机械式的开关，当按键被按下时，键会震动一小段时间才 稳定，为了避免让 MSP430 误

16、判为多次输入同一按键，我们必须在侦测到有按 键被按下，就延迟一小段时间，使键盘以达稳定状态，再去判读所按下的键， 就可以让键盘的输入稳定。 键盘模块与基于键盘的液晶显示模块电路如下所示。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 10 - 图 13 键盘与基于键盘的液晶开发原理图 对于键盘而言，阿拉伯数字即代表可以选择发送的数字信号，A 代表信号 的单次发送，B 代表信号的重复发送，C 代表数字信号停止重复发送，D 代表 清空液晶显示屏，*与#暂无意义因此可以用做二次开发。键盘上的天线可用来 发射噪声，调节电位器可以调节噪声大小。 在键盘模块中，有两个串口即串口 0 与串口 1，该模块

17、上的各个叠插孔意 义如下： COM0 TX：串口 0 的发送信号通道。 COM0 RX：串口 0 的接收信号通道。 GND：接地。 COM1 TX：串口 1 的发送信号通道。 COM1 RX：串口 1 的接收信号通道。 在该键盘模块中，用 COM0 TX 发射信号，用 COM1 RX 接收信号。 四、实验步骤四、实验步骤 一）一）ARM 模块与基于模块与基于 ARM 的液晶显示模块的液晶显示模块 说明：在本实验中，为使用方便已经将该系统设置成触摸笔格式，所以第 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 11 - 四步实验仅仅作为联系用。 1） 、打开实验箱，接上交流电源线。打开电源开关

18、，以及 ARM 模块上的 开关，稍等片刻即可看到 Windows CE 的操作界面。 2） 、插上 USB 接口的鼠标，此时也可以利用鼠标在该友好界面上进行操作 诸如打开文件夹，关闭文件夹（如发现鼠标无反应，重新启动 wince） 。 3） 、用鼠标单击窗口下面任务栏中的右边第二个标志，然后在弹出的菜单 中选择“键盘”项，则会出现软键盘。则用鼠标点击可代替对键盘的手动操作。 若再次单击该标志，在菜单中选择“隐藏输入面板(H)”项，则软键盘会消失。 4） 、插上 USB 接口的鼠标，此时也可以利用鼠标在该友好界面上进行笔针 设置（触摸笔校准） 。双击我的电脑，再双击其中的控制面板，即进入控制面板

19、 界面。双击笔针，进入笔针属性，此时可对笔针属性进行设置。在“双击”中， 两项设置具体说明已给定，不再赘述。可单击“校准”，则进入校准界面。用鼠 标单击“再校准”，进入另一个界面。再按照该界面所述：将笔针轻而准确地在 十字光标的中心点击一下，当目标在屏幕上移动时，重复该动作，按 ESC 键取 消。经过若干次十字光标中心点击（一般是五次）后，又进入一全新的界面， 则表示新的校准设置已测定。按 Enter 键接受新设置，按 Esc 键保留原设置。在 此，可利用笔针代替鼠标在 Windows CE 界面上操作了。例如双击可打开文件 夹，将笔针置于界面上一段时间稍侯片刻即相当于单击右键。 二）键盘模块

20、与基于键盘的液晶显示模块二）键盘模块与基于键盘的液晶显示模块 用导线连接 COM0 TX 与 COM1 RX，在键盘上输入一串阿拉伯数字。 1）按 A 键，用示波器测量通道 COM0 TX，观察波形，并不断地单次发送来 测量 COM0 TX 处波形； 2）按 D 键清屏后，再输入一串阿拉伯数字，按 B 键重复发送，用示波器测 量 COM0 TX 处波形。 五、实验报告五、实验报告 1、简述串口通信的特点，ARM 原理、特点与应用，以及 Windows CE 操 作系统特点（ARM 模块与基于 ARM 的液晶显示模块） 。 2、根据实验结果，说明键盘扫描的原理与串口通信的特点（键盘与基于键 盘的

21、液晶显示模块） 。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 12 - 实验二实验二 信源编码实验信源编码实验 一、实验目的一、实验目的 1、掌握增量调制编码的基本原理与实现方式。 2、掌握测量系统的过载特性、编码动态范围以及最大量化信噪比的概念。 3、了解不同位同步信号对编码影响，以及不同位同步速率时的输出编码信 号特征。 二、实验设备二、实验设备 1、 “现代通信技术综合实验实训系统” 实验箱一台。 2、20 MHz 示波器一台。 3、实验模块：CVSD 编码模块。 三、实验原理三、实验原理 （A）基本原理 一、基本原理 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 13 -

22、TP803 图 1.8.2 CVSD 发送模块原理框图 U802B 跳 线 器 K801 放大器 比 较 器 量化 编码 脉幅 调制 三连码 检测 双积 分器 音节滤波器 非线性网络 U801：MC34115 U802A TP802 TP801TP805TP806 TP804 TP807 输出时钟输出数据 PAM 模块 测试信号 PAM T 本地译码 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 14 - 抽样判决 积分 抽样信号 信道 积分 d(t) me(t) p(t) p(t) eq(t) 低通 + - n(t) Ne(t) m(t) nq(t) ne(t) m(t) fsme(t)

23、 RCTS p(t) 1 1 1 1 1 0 1 RC ETS 称 me(t)为预测信号，d(t)为预测误差。积分器是一个最简单的预测器，p(t) 为“1”时，其输出增加一个量阶 ，p(t)为“0”时，其输出减少一个量阶 。 二、量化噪声 1、斜率过载量化噪声（过载噪声） 输入信号 m(t)的斜率大于预测信号斜率导致过载噪声 0 1 2 3 4 5 6 7 t/TS 过载噪声 量化噪声 eq(t) me(t) m(t) R P(t) me(t) p(t) E 1 0 0 1 -E me(t) 0 - C 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 15 - 设 m(t)=Acost，其最

24、大斜率为 A 不过载条件 A/TS=fS Amax=fS/ 或 max=fS/A 增大量阶 和抽样频率 fS,有利于减小过载噪声，但 大，常规量化噪声大。 一般用提高 fS来减小过载噪声 语音M 中 fS= 32kHz，故一路语音M 信号 Rb=32 kb/s 2、 常规量化噪声（量化噪声）eq(t) fL Ne= LS e fCRf Ep 222 2 2 = RC ETS Ne= L Se f fp 2 2 2 S0/N0= eq NN S 0 222 2 3 488 3 SkekHL SL ffpfff ff 量化信噪比 S0/Nq= 此为最大值 Hk S ff f 2 3 04 . 0

25、误码信噪比 S0/Ne= 2 16 ke SL fp ff 讨论： 令 fS=32kHz，f=1kHz，fH=3.4kHz，设最大量化信噪比为 SNRimax=26 dB，不适用于长话。 fS2提高一倍，量化信噪比提高 9 dB。 信号频率提高一倍，量化信噪比、误码信噪比都减小 6 dB。 采用数字压扩自适应M 改善小信号的量化信噪比，扩大信号的动态范 围。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 17 - 采用增量总和调制（ 调制）改善高频信号信噪比。 （）电路原理 整个系统的编码电路部分原理图如图 2-1 所示。 图 2-1 CVSD 编码电路原理图 整个系统的编译码电路采用的是

26、 MOTOROLA 公司的大规模专用集成电路 MC3418。下面对编码电路作一下简单介绍。 1、编码电路基本工作原理 由图 2-1 可知，音频信号通过端口 A_IN 经滤波处理后送入 MC3418 的模 拟信号输入脚（1 脚） ，芯片的 15 脚经一上拉电阻接高电平，表示该芯片为编 码芯片，此时芯片内的模拟输入运算放大器与移位寄存器接通，经芯片内部编 码器编码后，最终由 9 脚输出。该信码在片内经过 3 级或 4 级移位寄存器及检 测逻辑电路，检测过去的 3 位或 4 位信码中是否为连续“1”或“0”的出现。一旦 当移位寄存器各级输出为全“1”或“0”时，表明积分运算放大器增益过小，检测 逻辑

27、电路从 11 脚输出负极性一致脉冲，经过外接音节平滑滤波器后得到量阶控 制电压输入到 3 脚，由内部电路决定，GC 端电压与 SY 端相同。 第 4 脚（GC）输入电流经过 V-I 变换运算放大器，再经量阶极性控制开关 送到积分运算放大器，极性开关则同信码控制。外接积分网络与芯片内部积分 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 18 - 运算放大器相连，在二次积分网络上得到本地解码信号送回 ANF 端与输入信号 再进行比较，以完成整个编码过程。 在没有音频信号输入时，话路是空闲状态，则编码器应能输出稳定的“1”、 “0”交替码，这需要一最小积分电流来实现。由于可读性开关的失配，积分运

28、算 放大器与模拟输入运算放大器的电压失调，此电流不能太小，不由无法得到稳 定的“1”、 “0”交替码。该芯片总环路失调电压约为 1.5mV，所以量阶可选择为 3mV。 RC-YDTX-SOURCE 上各测试点及输入输出点的意义如下： 正弦波：测量信源所产生的正弦信号。 SIN/MIC：同正弦拨测试点信号一样或同 MIC 测试点信号一样（由跳线帽 控制，跳线帽置于下方 SIN 处该测试点与正弦波测试点信号一样， 跳线帽置于上方 MIC 处该测试点与 MIC 测试点信号一样） 。 MIC：从外部输入的信号（例如音频信号） 。 BS-OU T（上）：信源模块内部时钟源产生的 32KHZ 位同步信号。

29、 BS-IN：外部输入的位同步信号。 BS-OUT（右下）：位同步信号（内部产生或外部输入） 。 CVSD 编码信号：模拟信号经过 CVSD 编码后的数字信号。 GND:接地。 基带信号：由拨码开关所控制产生的基带信号。 A-OUT：经过 CVSD 编码后的数字信号或由拨码开关所控制产生的基带信 号（由跳线帽控制） 。 此模块中用到的三个跳线及其含义分别是：左边跳线帽（上：语音信号 输入，下：正弦波输入） ，上边跳线帽（左：外接位同步时钟，右：接通内 部同步时钟） ，右边跳线帽（上：基带信号输出，下：CVSD 编码输出） 。 在本实验中，所用到的信源模块意义如下： 成都理工大学工程技术学院 移

30、动通信实验指导书 - 19 - BS-OUT 声音接入 MIC SIN/MIC 正弦波 BS_INBS_OUT 跳 线 帽 EPM7032-44基带信号 跳线帽 CVSD编码 跳 线 帽 A-OUT 图 2-2 RC-YDTX-SOURCE 框图 四、实验步骤四、实验步骤 1、首先将 SIN/MIC 跳线帽跳到下方 SIN 位置，BS-IN/BS-OUT 跳线帽跳 到右方 BS-OUT 位置，右方跳线帽跳到下方使得 A-OUT 能输出 CVSD 编码信 号。打开实验箱，接上交流电源线，打开实验箱开关与 CVSD 编码模块开关： 模拟低频信号源输出至 CVSD 编译码模块的正弦信号可以通过正弦波

31、端口 测到； 时钟源引入时钟（32K）可以能过 BS-OUT 端口测出； 在 A-OUT 端即可测试编码输出。 2、调整正弦信号源的电位器，使其输出频率和幅度适当的正弦信号。 3、用示波器在 A_OUT 端口观察 CVSD 编码输出，调节信号放大调节器改 变幅频，记录下每一种频率时的编码波形。 4、当以上步骤输出无误可将 SIN/MIC 跳线帽跳到上面的语音信号输入， 用示波器在 A_OUT 端口观察 CVSD 编码输出。 5、引入外同步信号，重新对该实验分析（在实际中可以采用 QPSK 模块的 64KHZ 同步信号，具体用法可见 QPSK 调制实验） 。 6、将最右端跳线跳到上面即基带信号的

32、输出，拨动拨码开关通过用示波器 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 20 - 观察基带信号，根据 8 位开关的不同特征来确定最终所得到的不同信源信号。 五、实验报告五、实验报告 1、简要说明 CVSD 的原理与应用; 2、测量在不同时钟频率下不同原始模拟信号的 CVSD 编码输出波形，并 与原理对比与分析。 3、说出系统中的起始编码电平与信号频率及时钟工作频率的关系。 4、提出一种提高系统的动态范围的方法。 实验三实验三 信源解码实验信源解码实验 一、实验目的一、实验目的 1、进一步熟悉 CVSD 的基本原理,从整体上对 CVSD 调制解调部分全面把 握，掌握 CVSD 编码与译

33、码的基本原理。 2、了解不同时钟频率对 CVSD 编码与译码的影响。 3、了解 CVSD 解码电路原理. 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 21 - 二、实验设备二、实验设备 1、 “现代通信技术综合实验实训系统” 实验箱一台。 2、20 MHz 示波器一台。 3、实验模块：信源模块，信宿模块。 三、实验原理三、实验原理 整个实验理论部分原理见 CVSD 编码实验。 整个 RC-YDTX-TERMINAL 模块的框图如下所示。 位 同 步 提 取 部 分 BS_IN NRZ_B BS_OU T C V S D 译 码 部 分 NRZ_IN 跳 线 帽 语音输出 S_OUT LI

34、NE_OUT 图 3-1 RC-YDTX-TERMINAL 框图 整个译码系统的电路原理图如下所示。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 22 - 图 3-2 CVSD 译码电路原理图 整个系统的编译码电路采用的是 MOTOROLA 公司的大规模专用集成电路 MC3418。 CVSD 系统各种基本特性这里也略叙了，请参阅实验一。 下面分别对译码电路作一下简单介绍。 译码电路基本工作原理 由图 3-1 知，端口 CVSD_IN 送进来的编码数据送入芯片的 13 脚，即信号 输入脚，从图中可以看到，芯片的 15 脚经一电阻下拉至 0 电平，所以该芯片工 作在译码方式，使模拟输入运算放

35、大器与移位寄存器断开，而数字输入运算放 大器与移位寄存器接通，这样，接收数据信码经过数字输入运算放大器整形后 送到移位寄存器，后面的工作过程与编码相同，只是解调信号不再送回第 2 脚， 而是直接送入后面的积分网络中，再通过接收通道低通滤波电路滤去高频量化 噪声，然后送出音频信号。 虽然 CVSD 系统的话音质量不如 PCM 数字系统的音质，但其电路比较简 单，能用较低的速率进行编码，通常为 1632KbitS，在用于单路数字电话通信 时，不需要收发端同步，所以 CVSD 系统仍然广泛应用于数字话音通信系统中。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 23 - TERMINAL 模块的

36、各输入输出点以及测试点意义如下： BS_OUT：TERMINAL 模块的位同步提取部分提取的位同步信号输出点。 BS_IN：TERMINAL 模块的 CVSD 译码部分输入位同步时钟信号点。 NRZ_IN：TERMINAL 模块的 CVSD 译码部分输入 CVSD 编码信号点。 A_OUT：MC3418 芯片输出的 CVSD 译码信号测试点（幅度较小） 。 CVSD_IN：MC3418 芯片输入的 CVSD 编码信号测试点。 GND：接地。 S_OUT：CVSD 译码信号测试点，通过喇叭直接输出（右下方跳线帽置于 上方时有效） 。 语音输出：CVSD 译码信号测试点。 LINE_OUT：CVS

37、D 译码信号测试点，通过耳机或其他形式输出（右下方 跳线帽置于下方时有效） 。 TERMINAL 模块的右下方跳线帽表示到底是通过喇叭输出还是通过耳机或 其他形式输出。该跳线帽置于上方表示 CVSD 译码信号通过喇叭直接输出，置 于下方表示 CVSD 译码信号通过耳机或其他形式输出。 四、实验步骤四、实验步骤 1、打开实验箱，关闭系统电源。 2、将 SOURCE 模块的左端跳线帽跳于下方，上方左端跳线帽跳于右方， 右方跳线帽跳于下方，即采用 SOURCE 模块内部产生 32KHz 时钟信号对正弦 信号进行 CVSD 编码。将 SOURCE 模块的 A-OUT 端口与 TERMINAL 模块的

38、NRZ_IN 相连接，将 SOURCE 模块的 BS-OUT 端口与 TERMINAL 模块的 BS- IN 相连接，即编码与译码采用同一时钟频率。 3、打开电源开关、信源开关与信宿开关。用示波器观察 CVSD 编码输出， CVSD 解码输出。再改用 QPSK_MODO2 模块产生的 64KHz 或其他同步时钟信 号，对模拟信号重新进行 CVSD 编码。记录下每一种频率时的原始模拟信号， 编码信号，译码波形。选出最佳输出波形，并记录其编码时的脉冲频率。 4、采用 MIC 信号输入，重做该实验。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 24 - 5、采用外接模拟信号与外接时钟信号，重做

39、该实验（选做） 。 五、实验报告五、实验报告 1简述 CVSD 编码译码系统的原理性能与应用，并与 PCM 脉冲编码 调制相比较。 2画出模拟信号与 CVSD 编码以及解码信号，进行分析比较并说明原因。 3绘制出系统的过载特性曲线（选做） 。 4求出系统的编码动态范围与最大信号量化噪声（选做） 。 5说出系统中的起始编码电平与信号频率及时钟工作频率的关系（选做） 。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 25 - 实验四实验四 QPSK 与与 DQPSK 调制实验调制实验 一、实验目的一、实验目的 在 2PSK，2DPSK 的学习基础上，掌握 QPSK，以及以其为基础的 DQPSK

40、，OQPSK，/4DQPSK 等若干种相关的重要调制方式的原理，从而 对多进制调相有一定了解。 二、实验设备二、实验设备 1、 “现代通信技术综合实验实训系统” 实验箱一台。 2、20 MHz 示波器一台。 3、实验模块：信源模块，QPSK/DQPSK 调制模块。 三、实验原理三、实验原理 一）基本理论一）基本理论 (A) 四相绝对移相键控（四相绝对移相键控（QPSK）的调制）的调制 四相绝对移相键控利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种 载波相位代表两个比特信息，故每个四进制码元又被称为双比特码元。我们把 组成双比特码元的前一信息比特用 a 代表，后一信息比特用 b 代表。双比特码

41、 元中两个信息比特 ab 通常是按格雷码（即反射码）排列的，它与载波相位的关 系如表所列。 表 4-1 双比特码元与载波相位的关系 双比特码元载波相位 abA 方式B 方式 00045 0190135 11180225 10270315 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 26 - 由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成，故 两者的功率谱密度分布规律相同。 下面我们来讨论 QPSK 信号的产生与解调。QPSK 信号的产生方法与 2PSK 信号一样，也可以分为调相法和相位选择法。 (1) 调相法调相法 用调相法产生 QPSK 信号的组成方框图如下所示。 图 4

42、-1 QPSK 信号的组成方框图 设两个序列中的二进制数字分别为 a 和 b，每一对 ab 称为一个双比特码元。 并设经过串并变换后上支路为 a,下支路为 b。双极性的 a 和 b 脉冲通过两个平 衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制。 表 4-2 QPSK 信号相位编码逻辑关系 a1001 b1100 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 27 - A 路平衡调制器输出01801800 B 路平衡调制器输出2702709090 合成相位31522513545 (2) 相位选择法相位选择法 用相位选择法产生 QPSK 信号的组成方框图如下所示。 图 4-2 相位选择法产生

43、QPSK 信号方框图 (B) 四相相对移相键控（四相相对移相键控（DQPSK）的调制）的调制 所谓四相相对移相键控也是利用前后码元之间的相对相位变化来表示数字 信息。若以前一码元相位作为参考，并令 为本码元与前一码元的初相差。 ， 则信息编码与载波相位变化仍可用 QPSK 信号相位编码逻辑关系表来表示。不 过， 应变为。 对于 DQPSK 而言，可先将输入的双比特码经码型变换，再用码型变换器 输出的双比特码进行四相绝对移相，则所得到的输出信号便是四相相对移相信 号。通常采用的方法是码变换加调相法和码变换加相位选择法。 （1） 码变换加调相法码变换加调相法 码变换加调相法产生 DQPSK 原理图

44、与调相法产生 QPSK 原理图相比， 仅在串/并变换后多了一个码变换器。 表 4-3 DQPSK 信号相位编码逻辑关系 双比特码元 ab 载波相位变化 000 0190 11180 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 28 - 10270 表 4-4 四相相对调相码变换的逻辑功能 本时刻到达的 ab 及所要求 的相对相位变化 前一码元的状态 本时刻应出现的码元 状态 a b c dc d 0 01350 0135 0 12250 1225 1 13151 1315 0 00 1 0451 045 0 01350 0225 0 12250 1315 1 13151 145 0 19

45、0 1 0451 0135 0 01350 0315 0 12250 145 1 13151 1135 1 1180 1 0451 0225 0 01350 045 0 12250 1135 1 13151 1225 1 0270 1 0451 0315 （2） 码变换加相位选择法码变换加相位选择法 码变换加相位选择法产生 DQPSK 信号的原理十分简单，它的组成方框图 如下所示。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 29 - 图 4-3 码变换加相位选择法产生 DQPSK 信号方框图 经分析，它与相位选择法产生 QPSK 信号的组成方框图完全相同。不过，这 里逻辑选相电路除按规

46、定完成选择载波的相位外，还应实现将绝对码转换成相对 码的功能。也就是说，在四相绝对移相时，直接用输入双比特码去选择载波的相 位；而在四相相对移相时，需要将输入的双比特码 ab 转换成相应的双比特码 cd，再用 cd 去选择载波的相位。这样，便可产生 QDPSK 信号。 (C) OQPSK 的调制的调制 OQPSK 和 QPSK 调制类似，不同之处是在正交支路引入了一个比特（半个 码元）的延迟，这使得两个支路的数据不会同时发生变化，因而不可能像 QPSK 那样产生的相位跳变，而仅产生/2 的相位跳变。因此，OQPSK 频 谱旁瓣要低于 QPSK 信号的旁瓣。 图 4-4 QPSK 的星座图和相位

47、转移图 图 4-5 OQPSK 的星座图和相位转移图 (D)/4DQPSK 的调制的调制 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 30 - /4-DQPSK 是对 QPSK 信号特性进行改进的一种调制方式,改进之一是将 QPSK 的最大相位跳变,降为3/4,从而改善了/4-DQPSK 的频谱特性.改进 之二是解调方式, QPSK 只能用相干解调,而/4-DQPSK 既可用相干解调,也可用 非相干解调. /4-DQPSK 的原理框图如下所示.输入数据经串/并变换后上下支路分别为 SI，SQ，再经差分相位编码后上下支路分别为 UK，VK。 图 4-6 /4-DQPSK 信号的产生原理框图

48、 设已调信号 Sk(t)=cos(ct+k) 式中, 为 kTt(k+1)T 之间的附加相位.上式可展开成 Sk(t)=cosct cosk -sinct sink 当前码元的附加相位 是前一码元附加相位 与当前码元相位跳变量 之和,即 k=k-1+k Uk=cosk=cos(k-1+k)=cosk-1cosk-sink-1sink Vk=sink=sin(k-1+k)=sink-1cosk+cosk-1sink 其中，sink-1= Vk-1 , cosk-1= Uk-1 ,上面两式可以改写为 Uk=Uk-1cosk - Vk-1sink Vk=Vk-1cosk + Uk-1sink 这是/

49、4-DQPSK 的一个基本关系式.它表明了前一码元两个正交信号 Uk- 1、Vk-1与当前码元两正交信号 Uk、Vk之间的关系.它取决于当前码元的相位跳 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 31 - 变量k,而当前码元的相位跳变量k则又取决于差分相位编码器的输入码组 SI、SQ,他们的关系如下表所示. 表 4-5 /4-DQPSK 的相位跳变规则 SISQ kcosksink 11/4 1/21/2 -113/4 -1/21/2 -1-1-3/4 -1/2-1/2 1-1-/4 1/2-1/2 上述规则决定了在码元转换时刻的相位跳变量只有/4 和3/4 四种取值.U 和 V 只可

50、能有 0,1/,1 五种取值. 设该滤波器的矩形脉冲响应函数为,那么最后形成的/4-DQPSK 信号可以 表示为 S(t)= g(t-kTs)coskcosct - g(t- kTs)sinksinct k k 二）芯片特点二）芯片特点 一、一、AD9834 简介简介 AD9834 是一个将相位累加器，正弦只读存储器（SIN ROM）和一个 D/A 转换器集成在一个单一的 CMOS 芯片上的数字控制式震荡器。芯片具有相位和 频率调制性能。频率精确性能被控制到 0.25 billion（十亿分之一） ，时钟速率为 50MHz。通过串行接口装载控制字到寄存器，可以实现调制。 AD9834 为用户提

51、供了多种输出波形。正弦只读存储器（SIN ROM）可以 被旁路，因此，可以从 DAC 输出线性的向上或者向下斜坡电压。如果 SIN ROM 没有被旁路，将产生一个正弦曲线输出。另外，如果需要时钟输出， DAC 数据的 MSB 位将可以被输出，或者在芯片上的比较器能被使用。 数字部分电源电压由在芯片内的一个稳压器提供，当 DVDD2.7V 时，稳压 器使 DVDD下降到 2.5V。 数字部分和数字部分电源是独立的，并且可以由不同的电源驱动，例如， 在 AVDD=5V 时，DVDD可以等于 3V。 AD9834 有一个低功耗模式控制引脚端(SLEEP)，因此可以从外部控制低功 成都理工大学工程技术

52、学院 移动通信实验指导书 - 32 - 耗模式。芯片上没被使用的部分可以关断电源，能够将电流消耗减到最小，例 如，在时钟输出发生时，可以关断 DAC 电源。AD9834 采用 TSSOP-20 封装。 AD9834 工作电源电压为 2.3V5.5V。在 3 V 电源电压时，消耗功率 20mW，时钟速率为 50MHz，具有低抖动的时钟输出和正弦波输出/三角波输出， 控制字采用串行装载方式，窄带 SFDR72dB。 AD9834 可以应用与测试设备、慢速扫频仪、DDS 调频和数字调制等领域。 二、二、AD9834 的芯片封装与引脚功能的芯片封装与引脚功能 AD9834 采用 TSSOP-20 封装

53、，引脚封装形式如图 4-7 所示。 AD9834 TOP VIEW (Not to Scale) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20IOUTB IOUT AGND VIN FSYNC SCLK SDATA SLEEP RESETPSELECT FSELECT MCLK DGND CAP/2.5V DVDD AVDD COMP REFOUT FS ADJUST SIGN BIT OUT 图 4-7 AD9834 引脚排列 其引脚功能如表 4-6 所示。 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 33 - 表 4-6 AD98

54、34 引脚功能 引脚符号功能 模拟信号和基准信号 1FS ADJUST 满量程校准控制端。一个电阻(RSET)连接引脚 FS ADJUST 和引脚 AGND 之间。电阻(RSET)用来定义满量程 DAC 电流的大小。(RSET和满刻度电流之间 的关系为 IOUT FULL SCALE=18VREFOUT/ RSET，一般，VREFOUT=1.20 V，RSET=6.8K 2REFOUT 电压基准输出。AD9834 在此引脚提供一个可用的、内部的 1.20V 基准电压。 3COMPDAC 偏置引脚端。此引脚被用来退耦 DAC 偏置电压 17VIN 比较器输入。比较器可以将 DAC 输入的正弦曲线

55、转化为方波。将 DAC 输出 输入到比较器之前，应该进行适当的滤波，以改善信号的不稳定性。当控制 寄存器内的位 OPBITEN 和 SIGNPIB 被设置为“1”时，比较器输入端连接到 VIN 19 20 IOUT IOUTB 电流输出。这是一个高阻抗电流源。一个阻值为 200 的负载电阻被连接在 IOUT 与 AGND 之间。推荐在 IOUT/IOUTB 和 AGND 之间连接一个 20pF 的 电容，以防止时钟的串绕反馈 电源电压 4AVDD 模拟电路部分的电源电压正端。AVDD取值范围为 2.35.5V。AVDD与 AGND 之间有一个 0.1F 的去耦电容 5DVDD 数字电路部分的电

56、源电压正端。DVDD取值范围为 2.35.5V。DVDD与 AGND 之间有一个 0.1F 的去耦电容 6CAP/2.5V 数字电路在 2.5v 的电源电压下工作。该 2.5v 电压由 DVDD利用在芯片上的稳 压器产生（当 DVDD2.7V 时） 。 稳压器需要一个典型值为 100nF 的去耦电 容器接在 CAP/2.5V 与 DGND 之间。如果 DVDD2.7V 时，CAP/2.5V 应当被 短接到 DVDD 7DGND数字接地 18AGND模拟接地 数字接口和控制器 8MCLK 数字时钟输入。DDS 输出频率用二进制的分数表示，即为 MCLK 频率的二 进制的分数。输出频率精确度和相位

57、噪声由该时钟定义 9FSELECT 频率选择输入。FSELECT 控制频率寄存器 FREQ0 或者 FREQ1 在相位累加 器中的使用。频率寄存器的使用选择可通过引脚 FSELECT 和位 FSEL 完成。 当 FSEL 位被用来选择频率寄存器时，引脚 FSELECT 应连接到 CMOS 高电 平或低电平 10PSELECT 相位选择输入。PSELECT 控制频率寄存器 PHASE0 或者 PHASE1，是被附 加到相位累加器的使用。相位寄存器的使用选择可通过引脚 PSELECT 和位 PSEL 完成。当 PSEL 位被用来控制相位寄存器时，引脚 PSELECT 应连接到 CMOS 高电平或低

58、电平 11RESET 复位，高电平数字信号输入有效。RESET 应适当地将内部寄存器复位为 0， 这与半量程的模拟输出相对应。RESET 不影响任何一个地址寄存器 12SLEEP 睡眠模式控制，高电平输入有效。当此引脚为高电平时，DAC 电源关断。此 引脚与控制位 SLEEP12 有相同的功能 13SDATA串行数据输入。16 位串行数据字被加到此引脚端 成都理工大学工程技术学院 移动通信实验指导书 - 34 - 14SCLK串行时钟输入。数据在每个 SCLK 下降研被装入 AD9834 芯片 15FSYNC 输入数据的帧同步信号，低电平控制输入有效。当 FSYNC 为低电平时，内 部逻辑电路

59、被告知一个新的控制字被装入芯片 16SIGN BIT OUT 逻辑输出。比较器输出可使用此引脚，或者，NCO 的 MSB 位在此引脚上被 输出，二者选其一。将控制寄存器内的位 POBITEN 设置为“1”，可以是能此 输出端。控制位 SIGNPIB 确定在此引脚上的输出是比较器的输出还是 NCO 的 MSB 位输出 三、三、AD9834 的内部结构与工作原理的内部结构与工作原理 1、AD9834 内部结构内部结构 AD9853 的内部结构如下图所示，芯片主要由数控振荡器、脉冲相位调制 器、正弦只读存储器（SIN ROM） 、DAC、相位比较器和稳压器等电路组成。 AVDDAGND DGNDDV

60、DDCAP/2.5V Vcc 2.5V REFOUT FS ADJUST COMP IOUT IOUTB SIGN BIT OUT VIN RESET SLEEPPSELECTSDATASCLKFSYNC FSELECT MCLK 28位频率0 寄存器 28位频率1 寄存器 M U X 电压调节器 基准电压 满刻度 控制 10位 DAC MSB SIN ROM 相位累加器 (28位) 12位相位0寄存器 12位相位1寄存器 16位控制 寄存器 串行接口和控制逻辑 比较器 2 M U X M U X M U X M U X 12 图 4-8 AD9853 内部结构 2、AD9834 工作原理及电