3G移动通信系统实训报告(定)

3G移动通信系统实训报告(定)

3G移动通信系统实训报告

学号姓名成绩

一．基本理论

1.ITU批准的3个3G标准分别是什么？我国的各通信运营商分别使用了哪几个标准？效果怎样？

2.什么是TD-SCDMA？简述其所使用的关键技术？

3.描述TD-SCDMA3G移动通信系统的网络结构。4.我国工信部于201*年12月4日向中国移动、中国电信和中国联通颁发“LTE/第四代数字蜂窝移动通信业务（TD-LTE）”经营许可，标志着我国即将进入4G网络时代，与3G网络相比，4G网络将有什么样的优势？

5.画出实验室EPON网络拓扑图，并说明各个部分的作用。

6.画出EPON的协议栈，并说明物理层、数据链路层中各个协议的作用。二．TD-SCDMA3G移动通信系统测试

1.小区建立参数

2.系统测试项目及效果

扩展阅读：移动通信系统实验实验报告

1、引言

随着计算机和通信技术的发展，移动通信得到了巨大的发展，其发展速度令人惊叹。移动通信已成为人们生活的一部分，移动用户的数量与日俱增。第二代移动通信系统（2G）向第三代移动通信系统（3G）的演进，促进了技术相融，促进了全球统一标准的形成。随着3G服务的提供，移动电话的普及率还进一步扩大，它可以使用户在任何时候，从任何地方接入系统，以获取所需信息。总之，移动通信系统是一个不断演进的系统，各种新技术的发展和应用将推动下一代移动通信系统不断的向前迈进。

移动通信是指通信双方至少有一方在移动状态中进行信息的传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体与固定点之间的通信。移动通信是利用无线电波进行信息传输的。移动通信的运行环境十分复杂，电波不仅会随着传播距离的增加而发生弥散损耗，而且受到地形、地物的遮蔽而发生“阴影效应”，而且信号经过多点放射，会从多条路径到达接收地点，这种多径信号的幅度、相位和到达时间都不一样，他们相互叠加会产生电瓶衰落和时延扩展。移动通信通常在快速移动中进行，这不仅会引起多普勒频移，产生随机调频，而且会使得电波传输特性发生快速的随机起伏，严重影响通信质量。不仅如此，移动通信在复杂的干扰环境中运行，有同道干扰、互调干扰、领导干扰、多址干扰等，在移动通信系统中，将采用多种抗干扰、抗衰落技术措施以减少这些干扰信号的影响。

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本实验用ADS软件来设计模拟仿真移动通信系统，并观测接受信号。

ADS电子设计自动化室美国Agilent公司所生产拥有的电子自动化软件，ADS功能十分强大，包含时域电路仿真，频域电路仿真，三维电磁仿真，通信系统仿真和数字信号处理仿真设计，并且支持射频和系统设计工程师开发所有类型的RF设计。

2、实验目的

（1）、了解移动通信系统的特点和构成；（2）、了解各种调制解调，编码译码技术；

（3）、了解多径衰落以及各种干扰对通信质量的影响；

（4）、学会用DSP图式格式运行AgilentPtolemy模拟器模拟移动通信系统；

（5）、运用TKXYPlots和TKPlots分别观察是座图与眼图；

3、实验仪器

电脑一台ADS软件一套

4、实验原理

通信系统主要组成部分包括信源、信源编码、信道编码、调制、发送机、无线信道，接收机、解调、信道译码器、信源译码器以及收信者。信源编码器是使信源送入的信号变成合适的数字编码信号。信源编码是将对模拟信号进行抽样，量化，编码之后变成数字信号，完成魔术转化。如果信源输出的是数字信号，这时信源编码器的作用是

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提高数字信号传输的有效性，去掉冗余度和压缩原始信号的数据率。信道编码的作用是提高通信的可靠性，它对信号进行差错控制编码，即按照一定的规则加入多余码元，以便在接收端对信号进行检错和纠错，从而减低差错概率，提高正确识别信号的能力，提高信号的可靠性。调制器的作用是将信道编码器输出的信号经过适当的变换，使之始于信道传输。变换前的信号是基带信号，基带信号是低通型信号，要使低通型的信号适于在带通信道上传输。信号经信道到达接收端，解调器将调制后的信号还原成基带信号，信道编码器对传输中带来的误码进行纠错、检错，经解码器后的信号送到信源译码器，再送到受信者，从而完胜整个通信过程。

移动通信信道具有以下基本特征：带宽有限；干扰和噪声信号影响大；存在着多径衰落。针对移动通信信道的特点，已调信号应具有高地频谱利用率和较强的抗干扰、抗衰落的能力。移动通信最具特色的无线电波现象就是多径效应。无线电波在传输过程中，受到各种外界因素的影响，产生反射、绕射、散射等，从而使电波沿着各种不同的路径传播。由于多径传播使得接收端接收到的信号在幅度、相位、频率和到达时间不尽相同的多条路径上信号的合成信号，因而会产生信号的频率选择性衰落而和时延扩展等现象。

能够正确反映接收信号质量的指标包括功率谱密度，眼图等。星座图中定义了一种调制技术的两个基本参数a，信号分布；b，与调制数字比特之间的映射关系。星座图可用于表征一种调制技术的特性。

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眼图是指利用实验的方法估计和改善传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形，一般从“眼图”中可以观察出码间串扰和噪声的影响。

5、实验步骤

（1）、打开工程“d:\\users\\ads\\commsys_lab9prj”；（2）、打开图式窗口，打开设计“a_PI4DQPSK_Sys_New”；

（3）、打开图式窗口，将其命名为“b_DSP_Modulator”，并通过Edit>Copy/Paste>PasteFromBuffer复制于其中；

（4）、从“TimedLinear”中添加“SplitterRF”，按下图连接。

（5）、从“TimedLinear”中放置一个“UsampleRF”，设置参数：Type为SampleAndHold，Ratio为10；

（6）、运用升余弦滤波器近似长方形的频谱信号减小其频谱带宽以便于信道传输。从“时域滤波器”库中选择低通升余弦滤波器，并设置参数如下：

Cornerfreqtofilt_nuquist_freqexcessbwto0.35TypetomodelwithpulseequalizationsquareroottoyesDelaytofilter_delay_time

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增加“升余弦滤波器”到“splitter”的两个输出端。

（7）、从“时域模型”库选择“QAM_MOD”并设置参数如下：Fcarriertoif_freqdowerto+10dbm

联结I、Q信号分别经过升余弦滤波器的输出端分别添加到QAM模块的输入端，如图：

（8）、保存；创建顶层设计文件

（1）、从“File>New…”中打开一个图式窗口，命名为“c_Final_PI4DQPSK_Sys”；（2）、按下图所示连接电路，

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（3）、从“CircuitCosimulation”库中选择“EnvOutShort”，设置参数如下：

OutFreqtoRF_freq-unitssettoNone

（4）、从“Antennas&Propagation”中分别添加“AntMobile”放于后面，参数设置如下：

TGainY

to6_dBX

to75meter

to0meterHeightto2meter

SpeedTypetokm/hrVxto100Vy

to0

（5）、从“Antennas&Propagation”中分别添加“PropNADCtdma”放于后面，参数设置如下：

TypeEnvPwr

toNoMultipathPathlosstoTypicalUrbanDelayto0

toYesto0

（6）、从“Antennas&Propagation”中分别添加“AntBase”放于后面，参数设置如下：

GainY

to6_dB.X

to0meterto10meter

to0meterHeight

（8）、将“receiver”接于“AntBase”后面，接收机结构图如下所示：

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（9）、按下图连接电路

（10）从“Sinks”库中添加“berIS”，参数设置如下：

InstanceNameSymbolTimeSystem

toPE_ActualStart

toto

DFstartuSec1/Sym_time

toSym_timeNBw

toQPSKEsOverNoto6.0

（11）最后实验图如附录所示，运行仿真；（12）改变调制方式，重新仿真；

（13）改变“PropNADCtdma”中“Type”的值，重新仿真；

6、实验结果及分析

●多径效应（以下分别为理想情况、平坦衰落信道、两径信道的各仿真结果图）（1）、EVM

EVMPercent100*E3_PCT2.696EVMPercent100*E3_PCT22.305EVMPercent100*E3_PCT21.856

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EVM（误差向量幅度）是指误差向量(包括幅度和相位的矢量)是在一个给定时刻理想无误差基准信号与实际发射信号的向量差。通常与QPSK等调制方案有关，且常以解调符号的I/Q星座图表示。从上图的实验结果可看出，两径衰落时的EVM小于平坦衰落时的值，而理想信道的EVM远小于两径和平坦时的值。（2）功率谱密度

原始信号的功率谱密度

-20dBm(Mod_Spectrum)-40-60-80-100-120-14069.8569.9069.9570.0070.0570.1070.15freq,MHz

发送机的功率谱密度

m4freq=836.5MHzdBm(Xmit_Spectrum)=-8.784m3freq=836.5MHzdBm(Xmit_Spectrum)=-12.76420dBm(Xmit_Spectrum)0-20-40-60-80-100836.35836.40836.45m3m4836.50836.55836.60836.65freq,MHz

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经信道传输后到达接收机的功率谱密度

无多径平坦信道两径衰落

dBm(Recv_In_Spectrum)dBm(Recv_In_Spectrum)-60-80-100-120-140-160836.35836.40836.45836.50836.55836.60836.65-40-60-80-100-120-140-160836.35836.40836.45836.50836.55836.60836.65dBm(Recv_In_Spectrum)-40-60-80-100-120-140-160836.35836.40836.45836.50836.55836.60836.65freq,MHzfreq,MHzfreq,MHz

接收端输出信号的功率谱密度（无多径时）

m6freq=70.01MHzdBm(Recv_Out_Spectrum)=-18.35m5freq=69.98MHzdBm(Recv_Out_Spectrum)=-27.75ReceiverIFSpectrumdBm(Recv_Out_Spectrum)200-20-40-60-80-10069.85m5m669.9069.9570.0070.0570.1070.15freq,MHz

接收端输出信号的功率谱密度（平坦信道）

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m5freq=69.98MHzdBm(Recv_Out_Spectrum)=-19.098m6freq=70.02MHzdBm(Recv_Out_Spectrum)=-12.841ReceiverIFSpectrumdBm(Recv_Out_Spectrum)200-20-40-60-80-10069.85m5m669.9069.9570.0070.0570.1070.15freq,MHz

接收端输出信号的功率谱密度（两径时）

m6freq=70.02MHzdBm(Recv_Out_Spectrum)=-5.684m5freq=69.98MHzdBm(Recv_Out_Spectrum)=-13.089ReceiverIFSpectrumdBm(Recv_Out_Spectrum)200-20-40-60-8069.85m5m669.9069.9570.0070.0570.1070.15freq,MHz

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待发送的已调信号的功率主要集中在70M的频率上，混频器的载波频率为766.5M，故发射的射频信号为836.5M.由于发送机中的混频器、放大器等的存在引入了非线性的干扰，故发送机发射出的信号出现了三阶交调等失真，使得功率在其他频率点也有。观察到达接收机接收端的输入信号的功率谱密度（对比无多径时）可以看出平坦衰落和两径衰落信道都引入了其它的频率分量，造成了频率选择性衰落，但是多径衰落的影响更为明显。

接收端的输出功率谱密度如上图所示，从图上可看出，平坦衰落信道和无多径时的解调输出的信号基本相同，且于原输入信号的功率谱密度对比可看出，信号还是引入了一定的失真，但这种失真可以忽略的。但对比两径衰落时的解调输出信号，该信号明显引入了其他的频率分量，输出信号失真较大。（3）、星座图

无多径时的星座图平坦衰落时的星座图

SampledConstellationDiagram1.51.00.50.0-0.5-1.0-1.5-1.5SampledConstellationDiagram6420-2-4-6CC-1.0-0.50.00.51.01.5-6-4-20246indep(C)indep(C)

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两径衰落时的星座图

SampledConstellationDiagram30201*0-10-20-30-30-20-100102030Cindep(C)

由上图可看出，后两两种情况相对无多径，在对应的相态上图形出现了一些变形，其中两径时最严重，由此可知，多径衰落是影响无线信道的主要因素。（4）、眼图

无多径的眼图平坦衰落的眼图

EyeDiagram21EyeDiagram105EyeEye0-1-20-5-100.008.2316.4624.6932.9241.1549.3857.6165.8474.0782.3040200-20-40-600.00两径衰落时的眼图

EyeDiagram8.2316.4624.6932.92time,usec41.1549.3857.6165.8474.0782.30time,usec

Eye0.008.2316.4624.6932.92time,usec41.1549.3857.6165.8474.0782.30

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眼图可以定性的反映码间串绕和噪声的大小。当无噪声时，线迹越清晰，眼睛越大，表示信号没有码间串扰；当存在噪声时，眼图的线迹变成了比较模糊的带状的线，噪声越大，线条越粗，越模糊，眼睛张得越小。由上图可以看出，码间串扰和噪声由小到大为无多径信道，平坦衰落信道，两径衰落信道。由此可知，多径效应会引起码间串扰。

（5）输入输出时域波形比较

无多径时的输入输出时域波形平坦衰落时的输入输出时域波形

m2indDelta=493.8udepDelta=2.020DeltaModeON21Iref,VIout,Vm1time=699.6usecIout=-1.020VI_ref(blue)&I_out{recovered}(red)m2indDelta=493.8udepDelta=3.906DeltaModeON21Iref,VIout,Vm1time=699.6usecIout=-2.906VI_ref(blue)&I_out{recovered}(red)m2m20m1-1-20.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7time,msec0-1m1-20.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7time,msec

两径衰落时的输入输出时域波形

m2indDelta=493.8udepDelta=13.02DeltaModeON21Iref,VIout,Vm1time=699.6usecIout=-12.02VI_ref(blue)&I_out{recovered}(red)m20-1m1-20.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.7time,msec

由上图可看出，多径效应引起了信号的时延扩展，接收信号的信号分量被展宽。

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7、总结

该实验是在TDMA下，研究多径效应对信号传输的影响。无线电波在传输过程中，受到各种外界因素的影响，产生反射、绕射、散射等，从而使电波沿着各种不同的路径传播。由于多径传播使得接收端接收到的信号在幅度、相位、频率和到达时间不尽相同的多条路径上信号的合成信号，因而会产生信号的频率选择性衰落而和时延扩展等现象。为了解决多径效应所带来的各种问题，我们可以采用OFDM技术。

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