《现代通信新技术》实验指导书(5)

可见，由上述分析，经过交织矩阵和解交织矩阵变换后，原来信道中的突发性连错，即两个突发一个连错5位、另一个连错4位却变成了X4输出中的随机独立差错。

从交织器实现原理来看，一个实际上的突发信道，经过发送端交织器和接收端解交织器的信息处理后，就完全等效成一个随机独立差错信道，正如图中虚线方框所示。所以从原理上看，信道交织编码实际上就是一类信道改造技术，它将一个突发信道改造成一个随机独立差错信道。它本身并不具备信道编码检、纠错功能，仅起到信号预处理的作用。

我们可以将上述一个简单的5×5矩阵存储交织器的例子推广到一般情况。若分组（块）长度为：l?I?J，即由I列J行的矩阵构成。其中交织矩阵存储器是按列写入、行读出，而解交织矩阵存储器是按相反的顺序按行写入、列读出，正是利用这种行、列顺序的倒换，可以将实际的突发信道变换成等效的随机独立差错信道。

矩阵中行的数目称为交织深度。交织深度越大，符号的离散性就越大，抗突发差错的能力也越强。但是，交织深度越大，交织编码的处理时间即交织时延也越长，所以说，交织编码的抗突发能力是以时间为代价的。

两个突发错误之间的最小间隔满足下式：

?J B?I S??1 B?I?(4-6)

交织器的最小间隔可以通过改变读出行的顺序来改变，但交织时延和存储要求不随读出的顺序改变而改变，但交织时延和存储要求不随读出的顺序的改变而改变。

因为交织和解交织均有时延，所以交织器的交织时延为：D=2IJ/Rc，其中Rc为符号速率。交织器的存储要求为：M=2IJ。

交织编码的主要缺点是：在交织和解交织过程中，会产生2IJ个符号的附加处理时延，这对实时业务，特别是语音业务将带来很不利的影响。所以对于语音等实时业务应用交织编码时，交织器的容量即尺寸不能取得太大。

交织器的改进主要是处理附加时延大及由于采用某种固定形式的交织方式就有可能产生很特殊的相反效果，即存在能将一些独立随机差错交织为突发差错的可能性。为了克服以上两个主要缺点，人们研究了不少有效措施，如采用卷积交织器和伪随机交织器等。

四、实验原理

1、实验模块简介

本实验需用到基带成形模块、信道编码及交织模块（以下简称编码模块）及信道译码及解交织模块（以下简称译码模块）。 （1）基带成形模块：

本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源；将基带信号进行串并转换；按调制要求进行基带成形，形成两路正交基带信号。本实验只用该模块输出的位同步信号作为编码模块的基带信号驱动源。 （2）信道编码及交织模块：

本模块主要功能：产生PN31伪随机序列作为信源，并进行（2，1，4）卷积编码，然后可选择有无块交织，再加上帧同步信号组成成帧数据后输出，输出的码可以选择有无差错、随机差错或突发差错。 （3）信道译码及解交织模块：

本模块主要功能：完成帧同步捕获，同步后取出信息元进行（2，1，4）维特比卷积译码及解交织。 2、实验框图及电路说明

基带成形 信道编码及交织 延时BSBS IN基带成形模块2分频NRZ DPN 31PN31发生器BS OUT编码 OUT编码输出ERROR差错设置FS OUT帧映射卷积编码打孔块交织原码 OUT原码 IN编码 INBS IN帧同步捕获FS OUT取出编码数据原码 OUT延时模2加ERROR信道译码及解交织 BS OUT译码输出译码 OUT打孔补位卷积译码解交织 3、编码输出帧格式 A

B

C

A：帧同步头，为11位巴克码：11100010010。 B：经卷积编码、打孔、交织后的信息数据，共484位。

C：帧数据补足位，共1位，固定为0。 4、卷积编码生成多项式

本实验采用（2，1，4）卷积编码，生成多项式为： G0=x3+x2+1 G1=x3+x2+x+1 5、实验原理

卷积编码、译码及帧映射部分同实验十七。块交织原理如下：

打孔后的484位信息数据组成一个22位×22位的数据块，从上至下、从左至右按列

放置，取出时从左至右、从上至下按行取出，完成交织。如下图所示：

从左至右按列存

从左至右按行取

五、实验步骤

1、 在实验箱上正确安装基带成形模块（以下简称基带模块）、信道编码及交织模块（以

下简称编码模块）及信道译码及交织模块（以下简称译码模块）。 2、 关闭实验箱电源，用台阶插座线完成如下连接：

源端口 基带模块：BS 编码模块：NRZ D 编码模块：BS OUT 编码模块：编码 OUT 编码模块：原码 OUT 目的端口 编码模块：BS IN 编码模块：PN31 译码模块：BS IN 译码模块：编码 IN 译码模块：原码 IN 连线说明 提供时钟信号 提供PN31信号 提供时钟信号 将已编码信号进行译码 方便译码端信号的对比 * 检查连线是否正确，检查无误后打开电源。

3、 用示波器探头分别接编码模块上“BS IN”和“PN31”端信号，观察“PN31”端信号

应为8K伪随机码。

4、 编码模块上拨位开关“差错”位拨向上，其它位向下。

5、 示波器探头分别接译码模块上“译码 OUT”及“原码 OUT”测试点，比较译码结果。 6、 在上面拨码开关状态下，再将编码模块和译码模块上拨位开关“交织”位拨向上，观

察译码结果是否正确。

7、 在上面拨码开关状态下，再将编码模块上拨位开关“错型”位拨向上，观察在突发差

错情况下的译码结果是否正确，可以看出，在交织的作用下，突发差错全部纠正。 8、 在比较译码结果是否正确时，可借助译码模块上的“ERROR”测试点的信号确定错码

位的位置。该测试点的信号指示相对于输入的原码而言哪个位发生了错误，若该点无信号表示没有发现错码。

实验五、GSM通信系统实验

一、实验目的

通过本实验将正交调制及解调的单元实验串起来，让学生建立起GSM通信系统的概念，了解GSM通信系统的组成及特性。

二、实验内容

1、搭建GSM数据通信系统。 2、观察GSM通信系统各部分信号。

三、基本原理

由于GSM是一个全数字系统，话音和不同速率数据的传输都要进行数字化处理。为了将源数据转换为最终信号并通过无线电波发射出去，需要经过几个连续的过程。相反，在接收端需要经过一系列的反过程来重现原始数据。下面我们主要针对数据的传输过程进行描述。

信源端的主要工作有 1、信道编码

信道编码用于改善传输质量，克服各种干扰因素对信号产生的不良影响，但它是以增加比特降低信息量为代价的。

信道编码的基本原理是在原始数据上附加一些冗余比特信息，增加的这些比特是通过某种约定从圆熟数据中经计算产生的，接收端的解码过程利用这些冗余的比特来检测误码并尽可能的纠正误码。如果收到的数据经过同样的计算所得的冗余比特同收到的不一样时，我们就可以确定传输有误。根据传输模式不同，在无线传输中使用了不同的码型。

GSM使用的编码方式主要有块卷积码、纠错循环码、奇偶码。块卷积码主要用于纠错，当解调器采用最大似然估计方法时，可以产生十分有效的纠错结果，纠错循环码主要用于检测和纠正成组出现的误码，通常和块卷积码混合使用，用于捕捉和纠正遗漏的组误差。奇偶码是一种普遍使用的最简单的检测误码的方法。 2、交织

在移动通信中这种变参的信道上，比特差错通常是成串发生的。这是由于持续较长的深