0移动通信系统简介

第一章 移动通信实验系统简介

1、1简介

移动通信、光纤通信和卫星通信被称为是当今最为热门的三大通信技术，其中的移动通信技术是当前发展最快应用最广泛的通信领域。移动通信技术现在已经发展到以WCDMA、CDMA2000为代表的第三代技术成熟运用，第四代技术也正悄然来临的时代。天线系统，功率控制，高效调制，高效频谱利用，高性能纠错码技术等使得第三代、第四代移动通信技术的优越性能成为可能。移动通信的快速发展，使这门课程在通信、电子类的本专科专业的教学中，占有越来越重要的作用。同时，由于移动通信中的高速发展，许多新技术在移动通信中使用，使这门课程的教学也越来越困难。

为了更好的使通信、电子类的本专科专业的学生能更好的掌握这么课程的学习，因此，我们开发了这套系统用于辅助教学。本实验系统主要围绕现有移动通信的典型的信号处理过程，以及典型移动通信系统的使用和开发等专业技术来开设实验。希望通过本实验系统的使用，能使学生熟悉典型移动通信系统的信号处理、能分析典型移动通信处理技术的性能、熟悉移动通信系统的开发和应用技术。

本章将对典型移动通信系统的信号处理过程进行描述，并对本通信系统进行简单介绍。

1、2移动通信系统信号处理的过程

一、GSM系统的信号处理过程

如下图所示为GSM移动通信系统的框图，其他移动通信系统也由类似模块组成。

图1－1 GSM系统信号处理框图

模拟语音信号通过RPE-LTP编码后进行相应的编码、交织等信号处理后，经过GMSK调制后无线发射。接收端通过解调制、解交织、解码后，通过RPE-LTP解码后电声输出。

二、CDMA系统的信号处理过程

由上图可以看出CDMA的信号处理模块主要包含卷积编码器、码元重复单元、分组交织器、扰码、WALSH码、QPSK调制等组成。

三、移动通信系统的信号处理框图

由上述图可以看出：在移动通信系统中的基带信号均可以由下图表示，信号比特（语音、控制或数据）通过信道编码器、分组交织后、进行正交码分和PN扩频后，再通过正交调制模块无线发送。只是在于不同的移动通信系统中采用的具体技术不同。

移动通信系统与其他通信系统的区别还在于其一由于移动通信信道的复杂性，它大量的采用了最新的现代通信技术的最新成果：如语音编码技术、扩频解扩技术、调制解调技术、码分多址技术、信道编解码技术、智能天线技术等；其二它有着与通信系统不同的组网及管理技术。因此要掌握移动通信技术，需要在通信原理的基础上，掌握这两类与其他通信技术不同的技术。为此我们的实验系统也是针对这两个方面开发了一系列相关实验；实验内容以移动通信设计的主要新技术为主，结构以上图结构为主，同时兼顾移动通信的组网技术。为增强学生对移动通信系统的掌握，整个实验系统分为验证和综合设计类实验。

1、3移动通信实验系统的介绍

一、实验箱的特点

1、 包含了大量现有移动通信系统和大多数无线通信系统中的使用的最新技术原理的相关实验。如在GSM系统中的GMSK调制解调技术、交织技术、线性分组码技术，及在第三代移动通信中的调制解调技术、卷积码技术和其他无线通信系统中的技术如BCH编解码技术、QAM调制解调技术。包含DSP、FPGA等最新、最热门的通信系统的开发技术。

2、 射频部分包含了多种射频方案，如现有的CDMA和GSM两个频段，并且还包含了自组网的2.4G频段，可以实现与任意公众网的通信或者可以通过自组网实现任意两台实验箱的通信。射频部分提供二次开发功能和相关技术指导。

3、 通过FPGA实现了各类基带信号处理，与现代移动通信系统中对基带信号的处理方案类似。FPGA采用Altera新一代的大容量Cyclone系列，可以实现复杂的移动通信基带信号处理的各种开发。提供编程接口和使用方法，配备相关软件后可以进行二次开发。

4、 调制解调部分采用最新的Cyclone和DSP技术，符合现代移动通信技术软件无线电化的发展方向。采用正交调制方案，可以实现多种调制解调技术的开发和验证实验。提供编程接口和使用方法，配备相关软件和硬件后可以进行二次开发。

5、 卷积码解调技术中利用FPGA实现了维特比译码（常见的实验箱采用高通公司的集成译码电路完成），可以看到完整的维特比译码过程。

6、 采用单片机控制实现了中文无线短信的收发（常见的实验箱采用外接计算机）。

7、 提供详尽的二次开发指导和留有足够的二次开发接口能够真正实现二次开发。

8、实验中包含两项国家发明专利技术和两项国家发明实用新型专利。

二、实验箱的组成

1、 基带信号处理部分

实现在第二代和第三代通信系统中广泛被采用的各种信道编解码技术，如CRC、BCH、卷积、Turbo、交织等；以及各种扩频、接扩和多址方案，如PN、GOLD、WALSH等。本部分主要由两片FPGA电路构成，一块实现信道编码和扩频；另一块实现信道解码和接扩。FPGA采用Altera的最新的Cyclone系列，程序放在配置电路里。提供下载电路可以自行对信道编解码和扩频接扩实验进行设计。在创新实验中，不对配置芯片编程，只对FPGA进行下载。可以保护原有实验程序的同时可以进行自主创新设计。实验指导书中提供所有实验的开发方法和设计方法。

2、 调制解调电路

实现在第二代和第三代通信系统中广泛被采用的各种调制解调实验，如QPSK、OQPSK、、MSK、GMSK等。调制解调电路由一片Altera公司最新的Cyclone和TI的54系列的DSP及一些辅助乘法电路组成。Cyclone用于产生基带信号，通过两路正交调制后，在解调端通过模拟电路将调制信号恢复为基带信号，送入DSP中进行解调。DSP中采用片外FLASH存放实验解调程序。DSP部分和Cyclone部分均提供编程接口，可以进行二次开发。实验指导书中提供开发方法和实验的设计方法。

3、 射频部分

射频部分包含2.4G的自组网频段和公众网的CDMA频段和GSM频段的三类电路和一个包含键盘输入、液晶显示及外带接口的单片机控制电路。可以实现这三类频带的各类无线应用开发和测试实验。在开发时，可以采用单片机开发或者通过外接计算机开发。控制单片机提供串行开发接口可以进行二次开发。实验指导书中提供开发方法和实验的设计方法。

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