现代通信技术试验报告

1、现代通信技术实验报告实验一用户接口电路及2/4线变换实验、实验目的.全面了解用户线接口电路功能（ BORST）的作用及其实现方法。.通过对用户线接口电路芯片MY88622的学习与实验，进一步加深对 BORST功能的理解。.熟悉用户模块电路的电路组成及工作原理。.掌握用户线接口电路对用户状态改变的识别原理。、实验设备RC-CK-II型实验箱一台20M通用示波器一台，万用表一块，电话一部,三、电路工作原理测试振饕控用户线 总线.，制信号.状态信号”图1-1用户线接口功能框图四、实验内容1. 了解用户模块MY88622的主要性能与特点。2,熟悉用MY88622组成的用户线接口电路。3.连接上电话机，

2、用示波器分别观测MY88622的20脚在摘挂机时的工作电平，摘机时，测试TF15 （MY88622四线输入）的信号；拨号，测试 TF11 （MY88622四线输出）信 号。五、实验步骤.将一部电话机接入用户接口模块一。.打开系统主电源开关，观察系统上电状态。MY88622第20脚的电平状态及发光二.保持电话机处于持机状态，用示波器波观察 极管D15的状态。此时二极管不亮。.电话摘机，继续观察第 20脚的了信号电平状态及发光二极管的状态。此时发光二级管亮。.电话挂机，用示波器观察 TF15和TF11的波形。QWLMritI 怪岫机i用吗/.叫I，*111al1&liBBIca-falliJCjr

3、imtGand6.电话摘机，用示波器观察 TF15和TF11的波形。.电话拨号，用示波器观察TF15和TF11的波形。012六、实验注意事项. MY88622是厚膜电路，比较脆弱，不要用力搬弄。.系统上电后摘挂机，如果二极管不发光，请确认连接正确，检查接口是否有接触 不良的现象。实验二信号音产生实验、实验目的. 了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程。.熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求。二、实验设备20M通用不波器一台，万用表一块，电话一部，RC CK II型实验箱一台三、电路工作过程在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。但是，为了实现一次通话，还必须

4、沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户想要通话时，必须首先向程控机提供一个信号， 能让交换机识别并使之准备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。 当用户想要结束通话时， 也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。 除了用户要向交换机传送信号之外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。线路主 叫 用 户呼叫信号拨号音信号振铃信号应答!言号摘机小 通信建立挂机（先挂）。被叫用户图2-1本实验系统传送信号流程图由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信令系统。用户向电信局交换机发送

5、的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地址信号）交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。A.各种可闻信号：一般采用频率为450Hz或950Hz的正弦信号，例如：拨号音：（Dial tone）连续发送的450Hz正弦信号。回铃音：（Echo tone） 1秒送，4秒断的5秒断续的450Hz正弦信号。忙音：（busy tone） 0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的450Hz正弦信号。空号音：为450Hz的断续信号。0.2S断续，即0.1S续、0.1S断。催挂音：950Hz,连续发送响度较大的信号与拨号音有明显区别。B.振铃信号（铃流）：一般采用频率为 25H

6、z,幅度为90V15V的交流电压，以1秒 送，4秒断的5秒断续方式发送。C.拨号音由DSP生成相关的数字信号，通过 FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出 模拟信号到 MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。频率为 450Hz,幅度 在1V左右。测量点为 TF15。D.回铃音由DSP生成相关的数字信号，通过 FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出 模拟信号到 MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。 为1秒通、4秒断的重 复周期为5秒的450Hz的正弦信号。测量为 TF15。E.忙音由DSP生成相关的数字信号，通过 FPGA送给D/A芯片进行D/A转

7、换输出模 拟信号到 MY88622输入端，由 MY88622将信号音馈到电话线上。为 0.35秒通，0.35秒断 的重复周期为0.7S的450Hz的正弦信号，测量点为 TF15。F.空号音由DSP生成相关的数字信号，通过 FPGA送名D/A芯片进行D/A转换输出 模拟信号到 MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。为 0.1秒通，0.1秒断 的重复周期为0.2S的450Hz的正弦信号，测量点为 TF15。G.催挂音由DSP生成相关的数字信号，通过 FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出 模拟信号到 MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。为频率为 95

8、0Hz的连 续正弦信号，连续发送响度较大，与拨号音有明显区别，测量点为TF15。H.铃流信号是铃流发生器产生的25Hz方波经放大电路放大，逆变后形成。铃流信号送入振铃继电器后，需要MY88622来驱动，向用户送出铃流，完成振铃，它的测量点为TF21。图2-2为它们各信号音工作波形图。50V铃流信号印f=25Hz图2-2各信号首工作波形图上图的各种信号音是由 DSP产生数字音频信号，然后通过FPGA给1446进彳T D/A转换得到模拟信号的。1446是一款低功耗，双通道的 12位D/A转换器，其结构框图如下图：LTC1446: 5V7 LTC1446L： 3VT0 5VRAIL-TO-RAILV

9、OLTAGE OUTPUT_L&图2-3 1446芯片结构框图四、实验内容.用万用表测量各测量点拨号音、忙音、空号音、催挂音、回铃音及铃流控制信号的 电压。.用示波器测量各测量点拨拨号音、忙音、空号音、催挂音、回铃音及铃流控制信号 的波形。.各测量点说明如下：TF15:信号音TF21:铃流信号音信号五、实验步骤.将一部电话机接入用户接口模块.打开系统主电源开关，观察系统上电状态。.将铃流开关关闭。5.在不按键及不更改系统参数的情况下,20秒后，TF15出现忙音，记录下忙音的波.在电话摘机的同时，用示波器观察TF15点的波形，记录下拨号音的波形及频率。形及频率。*6.继续20秒后，TF15出现催

10、挂音，记录下催挂音的波形及频率。7.将电话挂机。8.将电话摘机，键入非本系统电话号码，如 录下空号音的波形及频率。333等，用示波器测量 TF15的波形，记9.将电话挂机，打开铃流开关，观察铃流状态指示灯D202的状态及闪烁情况（闪）用万用表交流电压档测量TF21的电压值（154.4v）。.关闭铃流开关，关闭系统电源，整理实验记录及实验设备。六、实验注意事项定要注意万用表的量程和示波器的电在测量25Hz的铃流信号发生器输出的波形时, 压量程档，以防止损坏仪器和其它电子器件。实验三 GSM/GPRS短消息实验一、实验目的学会短消息发送原理，并在基于 ARM的Windows CE操作系统通过 GS

11、M/GPRS模块 完成短消息的发送。二、实验设备.“现代通信技术综合实验实训系统”实验箱一台。处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部。实验模块：ARM模块与基于ARM的液晶显示模块，GPRS模块。三、实验原理SMS是通过移动网络用手机收发简短文本消息的一种通信机制。SMS采用存储转发模式一短消息被发送出去之后，不是直接发送给接收方，而是先存 储在SMC （短消息中心），然后再由 SMC将短消息转发给接收方。如果接收方当时关机或 不在服务区内，SMC就会自动保存该短消息，等到接收方在服务区出现的时候再发送给他。如果使用拉丁字母， 每条短消息长度最高可达 160个字符

12、。如果使用非拉丁语字母，比如中文或阿拉伯语，每条短消息最多可支持70个字符长度。这些字符可以是文本、数字或二进制非文本数据（用于铃声或10go等）。与普通的寻呼机制不同的是，SMS是一项有保证的双向服务。发送方可以在将短消息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息以及不可到达的原因。SMS是非对称业务，它使用 SS7信令信道传输数据分组。所以，系统可以支持短消息 与话音、数据、传真等业务的同步传输。 即使在业务信道处于高峰期的情况下，也照样可以 使用短消息顺利通信。此外， SMS还可以实现全国甚至国际漫游。SMS属于GSM第一阶段（Phase 1）标准，但目前已经被集成到了很多网

13、络标准中。一 般的移动网络（如 GSM、CDMA、TDMA、PHS、PDC等）都支持 SMS,这更使SMS所 向披靡，成为一项非常普及的移动数据业务。GSM标准中定义的点到点短消息服务使短消息能够在移动台和短消息服务中心之间传 递，下图是基于 GSM网络的典型SMS体系框架。SME （短消息实体）：负责接收和发送短消息。可以位于固话系统、移动基站或其他 服务中心内。MSC （移动交换中心）：负责系统交换管理，控制来自或发往其他电话或数据系统的 通信。SMSC （短消息业务中心）：负责在移动基站和SME之间中继、存储或转发短消息。HLR （归属位置寄存器）：是移动网络中最重要的数据库，用于存储管

14、理用户的永久信息和服务记录，帮助把短消息传递给正确的MSC ,还能配合 MSC与HLR之间的协议，在接收方因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。SMC-GWMS （短消息中心网关）：是与其他网络打交道的节点。一旦从 SMSC接收 到短消息，SMC-GWMS就向目的移动台的 HLR处查询移动站当前的位置， 并将短消息传 送给接收者所在基站的交换中心。VLR （访问定位寄存器）：该数据库含有一些用户临时信息，如手机鉴别、当前所处的 小区（或小区组）等信息。通过 VLR提供的信息，MSC能够将短消息交换到相应的BSS（基站系统，包括 BSC+BTS,向移动站发送或接收信息），BSS再将短消

15、息传递到接收方的手机。GSM/GPRS系统提供点对点的消息传递，包括两种电信业务：一是从移动用户端到短 消息中心端的短消息发送（移动终端发送的短消息业务）；一是从短消息中心端到移动用户端的短消息发送（移动终端终止的短消息业务）。用户利用短消息中心可以从移动终端发送到移动终端，也可从移动终端发送到固定市话网或者其它外部应用程序；移动终端不仅可接收其他移动终端的短消息，也可接收其他外部应用程序的短消息（如语音留言通知、EMAIL外部应用程序之间通过短消息中心也可传递信到达通知、天气预报、交通信息公众信息）；此外，系统还提供小区广播功能。GPS应系统还提供强大的外部程序接口，可以利用短消息中心开发各

16、种增值业务，如 用、语音留言通知、收发 EMAIL、人工/自动发短消息、信息发布等。同时系统还提供计费接口、运营者分析包、各种统计 /查询功能等。五、实验报告.说明GSM/GPRS系统短消息发送的原理与过程，并画出相应框图。见“实验原理”.记录所要发送的短消息以及接收的短消息。记录如下：实验四误码率评估、实验目的学习使用MATLAB提供的析误码率的有效工具一一误码率评估界面，并用其来计算和 比较不同的调制方式、不同差错控制编码方式和不同信道噪声模型条件下通信系统的误码 率。、实验原理在MATLAB 命令窗口中输入命令:commgui口回区即可打开一个图形用户界面窗口一一误码率评估窗口，如图3-

17、1所示。r h.1 ft fsst i nnt i nn.Tila thlpSourcejdioa| Rand In!用 e FraqErr-CirCode|rch亡的州0 LengthRecord 1Record 2Record 3TCurrent 口成，Works|eiceMH Rafi口RatioQjrweFrt Oder由图3-1可以看出，误码率评估窗口包含了通信系统中信号处理的全部过程：信号源信号的产生；信号经过差错控制编码和调制后发送； 叠加信道噪声后送到接收设备； 经过解调 和解码恢复出原始数据，进行误码率计算等过程。误码率评估窗口上半部分分为四个功能区域，即Sources （信

18、号源）Err-Ctr-Code （差错控制编码）Modulation （信号调制编码）Channel （信道）在每个部分均有一个下拉菜单，并有多种可供用户选择的方式。下拉菜单的下方有一个 文本编辑框，用户一旦选定某种方式，即可在编辑框中输入该方式要求的参数。全部参数设置好以后，信号的整个处理过程中也就随之确定，此时用户就可以开始对误码率进行评估了。图3-1所示的窗口下半部分是评估的计算结果显示区域和控制评估按钮。显示区域共有5个小的矩形区域，其中最左边的窗口区域显示当前计算结果，其他的窗口用来保存以前的计算结果，以便进行比较。用于可以把不需要的计算结果拖入到窗口右下角的Trash （垃圾桶）中

19、。在功能区域设置好参数之后，单击 Run按钮即可开始评估。当评估结束后，单击 Plot 按钮就可输出计算结果， 该结果显示的是极坐标系中信噪比和误码率的曲线图。 用户可以通 过该窗口比较不同通信系统模型的误码率，从而得到不同的系统性能。、实验内容.利用MATLAB提供的误码率评估工具，在随机信源、ASK调制方式、加性白高斯噪声信道（AGWN ）条件下对线性分组码和循环码的性能进行评估和分析。线性分组码循环码评估和分析：在随机彳t源、ASK调制方式、加性白高斯噪声信道（ AGWN ）条件下，线性分组码的 误码率明显高于循环码， 由于相同条件下线性分组码所需码字多于循环码，所以导致线性分组码误码率

20、高于循环码。.利用MATLAB提供的误码率评估工具，在随机信源，PSK调制方式，加性白高斯噪声信道（AGWN ）条件下对线性分组码和循环码的性能进行评估和分析。线性分组码卷积码评估和分析：在随机彳t源、PSK调制方式、加性白高斯噪声信道（ AGWN ）条件下，线性分组码的 误码率明显高于循环码，由于相同条件下线性分组码所需码字多于循环码，所以导致线性分组码误码率高于循环码.禾1J用MATLAB提供的误码率评估工具， 在随机信源、加性白高斯噪声信道（AGWN） 条件，对分别采用 ASK和PSK调制方式时的线性分组码的性能进行评估和分析。必而t*_coRecord 3SN RatioRecord2

21、 : PSK Record3 : ASK评估和分析：线性分组码在随机信源、加性白高斯噪声信道（ AGWN ）条件下，采用 ASK调制方式 与PSK调制方式两者误码率相近。但是PSK误码率略高于 ASK.禾I用MATLAB提供的误码率评估工具， 在随机信源、加性白高斯噪声信道（AGWN ） 条件，对分别采用 ASK和PSK调制方式时的循环码的性能进行评估和分析。RatioRecord2 : PSK Record3 : ASK评估和分析：循环码在随机信源、加性白高斯噪声信道 （AGWN ）条件下，采用ASK调制方式与PSK 调制方式两者误码率相近，但是采用ASK调制的波动小于PSK调制。实验五编码

22、实验、实验目的学习使用MATLAB实现线性分组码的编码。、实验原理为了求得全部码字，必须要用到全部信息序列，并找出对应的编码序列。信息矢I阵M是 一个2k父k的矩阵，该矩阵的行是长为 k的全部可能的二进制序列， 由全部为0的序列开始,按序列的十进制大小、从上至下由小到大并以全部为1的序列结束。各行按下述方法排列: 排列。G是生成矩阵，则码字矩阵 C=MG。三、实验内容有一（10, 4）线性分组码，其生成矩阵为求全部码字和该码的最小距离。四、实验步骤信息码为4位，列出信息矩阵M,用MA TLAB矩阵进行模2计算C=MG ,M=0 0 0 0; 0 0 0 1; 0 0 1 0; 0 0 1 1;

23、 0 1 00; 0 1 0 1; 0 11 0; 0 11 1;10 00; 1 0 01; 1 0 1 0;1 0 11; 1 1 0 0; 1 1 0 1; 1 1 1 0; 1 1 1 1;G=1 0 0 1 1 1 0 1 1 1;1 1 1 0 0 0 1 1 1 0;0 1 1 0 1 1 0 10 1; 1 10 111 10 0 1;C=mod(M*G,2)可得以下结果c =000000000011011110010110110101101100110011100011100011110111100011101101010000101001110111010000111111

24、100001000101110110111111001101000000000010011001100110101即得到全部码字:m00000001001000110100010101100111C00000000001101111001011011010110110011001110001110001111011110001110110101000010m10001001101010111100110111101111C10011101110100001110111100001000101110110111111001101000000000010011001100110101最小码距为2实

25、验六通信系统设计一、实验目的学习使用MATLAB的Simulink仿真工具进行通信系统设计。二、实验原理MATLAB为用户提供了一个建模与仿真的平台一一 Simulink。Simulink采用模块组合的 方法来创建动态系统的计算机模型，其主要特点是快速、准确。Simulink可以用于模拟线性与非线性系统、连续与非连续系统，或它们的混合系统。除此之外，Simulink还提供图形动画处理方法，以方便用户观察系统仿真的整个过程。通常启动Simulink的方法有两种：在MATLAB 命令窗口总直接输入 Simulink命令在MATLAB工具栏上单击 Simulink按钮这样就可以打开 Simulink

26、的Simulink Library Brower （库模块浏览器），在菜单栏中执行File|New|Model|命令就建立了一个名为untitled的模型窗口。在建立了空的模块窗口后,用户可以在此窗口中创建自己所需的Simulink模型。三、实验内容根据所学的相关通信知识，利用MATLAB的Simulink建立一个通信系统，并对其性能进行评估。四、实验步骤实验名称：（1） PCM串行传输模型仿真模型如图Subsystem PCM编码子系统该系统为一个13折线近似的PCM编码器模型，它能够对取舍在-1,1内归 一化信号样值进行编码。测试模型和仿真结果如下图所示。其中信号源用一个常数表示。以Sat

27、uration 作为限幅器，Relay模块的门限设置为0,其输出即可作为PCM编码输出的最高 位，即确定极性码。样值取绝对值后，以 Look-Up Table（查表）模块进行13折线 压缩，并用增益模块将样值范围放大到0127,然后用间距为1的Quantizer模块进行四舍五入取整量化，并用Integer to Bit Converter将整数转换成长度为8 个比特的二进制数据，最后用 Display模块显示编码结果。参数修改：量化间距为1Cuftnt9=4rCKirK ，理oirt bc *” inttrvji皿士胃事桔7FT-II J* Trit piiin hMi 1 Lnnurini

28、34 tiM t-i ftr iilHmHh -i0Cvieid.*“转换成长度为8个比特的二进制数 Function Blok Prairfteiers： Integer to Bit Q、InMQK单TBit CCTmfTt.T (wgsk)*Ube b v tar of ifit，H：T-v3lu，d ar fizfld-wint inm ,Srabsr g-f bits dqfvalue dofiifcr 4ach intflffQT-Tinalud iraut. Far fixfld-wint i-ni it uxd.This bl&ck i siniElfi-THta andTh*

29、w c&luan vMtflT. Fot wa31*-bw：1-D signal Gth Wuab丁 N bits 丁 1口弋号工*= A E-ivul&ticin-ia-nlT runtim input value ehck is pe; QutEide cf tti-e- Nua&i-T of bits mt int电eet valu isE-ue 皿 &rrwaOR匚 anHfi3AcsljPCM解码器中首先分离并行数据中的最位Subsysteml PCM解码子系统 测试模型和仿真结果如图所示，（极性码）和7位数据，然后将7位数据转换为整数值，再进行归一化、扩张后与 双极性的极性码相乘得

30、出解码值。13折线A律解码器仿真采样率必须是仿真模型中最高信号速率的整数倍，这里模型中信道传输速率最高为64bps,故仿真步进设置为1/64000so信道错误比特率设为0.01,以 观察信道误码对PCM传输的影响。信号源可以采用比如 200Hz的 正弦波。解码输出存在延迟。对应于信道产生误码的位置，解码输出波形中出现 了干扰脉冲，干扰脉冲的大小取决于信道中错误比特位于一个PCM编码字串中的位置，位于最高位时将导致解码值极性错误，这时干扰最大，而位于最低位的误码引起的误码最轻微。通过改变Binary Symmetric Channel中的Error Probability的大小，观察原信 号和解

31、码后的输出。一种仿真情况下的仿真结果波形如图所示。Tima alfset 0 xIOi(2)超外差收接收机系统 系统模型如图：其中发送方的基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的方波，两路信号分别采用1000kHz和1200kHz的载波进行幅度调制，并在同一信道中进行传输。要求采用超外差方式 对这两路信号进行接收，并能够通过调整接收方的本振频率对解调信号进行选择。1、设计两个信号源模块，其模块图如下所示，两个信号源模块的载波分别为1000kHz,和1200kHz,被调基带信号分别为1000Hz的正弦波和500Hz的三角波，并将其封装成两个子系统，如下图所示:子系统二：基带500Hz三角

32、波，载波12000kHz fmexl/Subsysteml T子系统一：基 带1kHZ正弦波，载波 1000k HZ2、为了模拟接收机距离两发射机距离不同引起的传输衰减，分别以Gainl和Gain2模块分另对传输信号进行衰减，衰减参数分别为0.1和0.2。最后在信道中加入均值为 0,方差为0.01的随机白噪声，送入接收机。白噪声参数设置3、接收机将收到的信号直接送入混频器进行混频，混频所使用的本机振荡信号由压控振荡器产生，其中压控振荡器由输入电压进行控制，设置 Slider Gain模块，使输入参数在 500至 1605可调，从而实现本振的频率可控。压控振荡器的本振频率设为465kHz ,灵敏度设为Slider gain参数设置1000Hz/V 。0 Function Block Parame