【正文】 頻率合成器產(chǎn)生的載頻受偽隨機(jī)序列控制，按照一定的規(guī)律跳變。五、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1．描述直接擴(kuò)頻通信的過程；2．畫出各點(diǎn)波形；3．驗(yàn)證解擴(kuò)后的數(shù)據(jù)和原始基帶數(shù)據(jù)的關(guān)系；4*.設(shè)計(jì)DSP擴(kuò)頻和解擴(kuò)的程序，修改擴(kuò)頻碼，來觀測上述測試點(diǎn)的波形變化。干擾信號由于和偽隨機(jī)序列不相關(guān)，在接收端頻譜被擴(kuò)展，使落入信號頻帶內(nèi)的干擾信號功率大大降低，從而提高了系統(tǒng)的輸出信噪比。目前采用擴(kuò)頻技術(shù)的通信系統(tǒng)大多采用直擴(kuò)方式工作，所以我們先研究直擴(kuò)技術(shù)，然后再討論跳頻。CDMA通常也用擴(kuò)頻多址（SSMA）來表征。將此數(shù)據(jù)和步驟6中計(jì)算得到的交織后數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，看是否相同？8. 再用通道二測量TP204波形數(shù)據(jù)，并記錄一幀16位交織后加錯的數(shù)據(jù)。應(yīng)充分發(fā)揮信道編碼的糾錯能力，并盡量減少由于交織而帶來的延時。m越大，則交織后信息比特被分散的程度越高。但在移動通信系統(tǒng)中，干擾和衰落引起的誤碼往往具有突發(fā)性，是長串連續(xù)的塊狀誤碼。 四、實(shí)驗(yàn)步驟與任務(wù)1. 打開移動實(shí)驗(yàn)箱電源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化完成；2. 先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“2”，選擇“二 信源信道編碼”；3. 再按數(shù)字鍵“5”，選擇“GSM卷積碼”；4. 打開雙通道示波器，用通道一測量TP201測試點(diǎn)波形，此波形為幀同步脈沖信號，調(diào)至穩(wěn)定狀態(tài)；5．用通道二測量TP202波形數(shù)據(jù)，并記錄一幀8位基帶碼元數(shù)據(jù)。 維特比譯碼器的復(fù)雜性隨m呈指數(shù)增大。維特比譯碼維特比譯碼是根據(jù)接收序列在碼的格圖上找出一條與接收序列距離（或其他量度）為最小的一種算法。在圖中還可以發(fā)現(xiàn)兩個網(wǎng)格圖不同主要集中在轉(zhuǎn)移后狀態(tài)位置不同。編碼器在每一個時鐘沿打入一個輸入信息x（n），因此圖示寄存器組合內(nèi)容就變?yōu)椋▁（n），x（n1））即狀態(tài)發(fā)生了轉(zhuǎn)移，并同時輸出G0（n）、G1（n）。通常用多項(xiàng)式來表示模2加法器與移位寄存器的連接關(guān)系，稱為生成多項(xiàng)式。G，稱為碼序列，其多項(xiàng)式表示為c(x)，它可看作是兩個子碼序列c(1)(x)和c(2)(x)經(jīng)過合路開關(guān)S合成的，其中c(1)(x)＝u(x)g(1,1)(x)和c(2)(x)＝u(x)g(1,2)(x),它們分別是信息序列和相應(yīng)子生成元的卷積，卷積碼由此得名。卷積碼的糾錯能力不僅與約束長度有關(guān)，還與采用的譯碼方式有關(guān)。根據(jù)檢錯原理，計(jì)算錯誤位所在位置，并更正接收的碼元數(shù)據(jù)，和步驟7中記錄的波形數(shù)據(jù)相比較，看是否相同？五、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)1．描述線性分組碼的原理；2．畫出各點(diǎn)波形；3．驗(yàn)證檢錯后的解碼數(shù)據(jù)和原始基帶數(shù)據(jù)的關(guān)系；4*.設(shè)計(jì)DSP線性編解碼的程序，修改基帶數(shù)據(jù)，來觀測上述測試點(diǎn)的波形變化。這樣的監(jiān)督矩陣也稱作典型矩陣。矩陣G又稱為生成矩陣，是分組碼編碼的依據(jù)。也稱為校正子。（2）線性分組碼根據(jù)編碼的方式不同可得到不同形式的分組碼，實(shí)驗(yàn)中采用了線性分組碼的編碼方式，對其它編碼方式感興趣的可自行查閱資料。6．當(dāng)SW601開關(guān)分別設(shè)置為“10100000”、“00100000”、“01100000”時，觀測TP506波形有何變化，為什么？注意，每次設(shè)置完成后都要按下AMBE2000的復(fù)位按鈕RST601?。?）10100000（）ONDIP████████12345678（2）00100000（）ONDIP████████12345678（3）01100000（，其中FEC ）ONDIP████████12345678實(shí)驗(yàn)二 線性分組碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解線性分組碼的原理及表示方法；2．掌握線性分組碼的編解碼方法；3．驗(yàn)證線性分組碼的糾錯能力。四、模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)步驟1. 將K501撥到“SIN”， 將輸入的模擬信號設(shè)置為2kHZ的正弦信號，通過測試點(diǎn)TP501可以觀測到輸入給AD73311的模擬信號。1．語音模數(shù)變換： AD73311芯片完成語音模數(shù)變換，它的初始化由AMBE2000完成（速率有AMBE2000的885腳電平?jīng)Q定），本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中AD73311采樣率為32KHZ。本實(shí)驗(yàn)箱采用了有格式數(shù)據(jù)和主動方式，由AMBE2000產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸叫盘?。也就是說，它們必須具有統(tǒng)一的格式。AMBE2000在啟動過程中，會檢測這些引腳的值，來設(shè)置壓縮編碼的性能。每個數(shù)據(jù)包包含24個字，每個字16比特。有格式形式在每20ms輸出一幀數(shù)據(jù)，每幀由24個16bit的字組成，總共為48字節(jié)或384位。它能在低速率下提供良好的語音質(zhì)量，并且提供實(shí)時，全雙向的標(biāo)準(zhǔn)AMBE語音壓縮算法。然后通過合成恢復(fù)語音信號。研究表明：語音編碼的極限壓縮率為80－100b/s?！鱉系統(tǒng)雖然也壓縮了數(shù)碼率，可工作在32kb/s或16kb/s，但其話音質(zhì)量不如PCM和ADPCM。其中SDOFS和SDIFS分別為發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的幀同步信號。AD公司的AD73311用起來非常靈活，內(nèi)部有五個控制寄存器(CRA,CRB,CRC, CRD,CRE)，工作時先對其進(jìn)行一些必要的參數(shù)設(shè)置。因此，就要使用壓擴(kuò)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)非均勻量化。量化過程分為均勻量化和非均勻量化。圖21脈沖編碼調(diào)制原理框圖。PCM編碼通過抽樣、量化、編碼三個步驟將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。3*．自主設(shè)計(jì)通過DSP產(chǎn)生Walsh序列。由于Walsh函數(shù)之間的正交性，可以使用不同的Walsh序列對不同的信道進(jìn)行調(diào)制，在接收端再用相同的Walsh序列提取信號，從而接收到所發(fā)送的信息。Walsh函數(shù)的取值為＋1或者1。2．在測試點(diǎn)TP201測試輸出的時鐘，在測試點(diǎn)TP20TP203測試用于產(chǎn)生GOLD序列的周期為31的m序列優(yōu)選對。圖121 Gold序列發(fā)生器Gold序列具有以下性質(zhì)：（1）兩個m序列優(yōu)選對經(jīng)不同移位相加產(chǎn)生的新序列都是Gold序列，兩個n級移位寄存器可以產(chǎn)生2n+1個Gold序列，周期均為2n1。1967年，R．Gold提出和討論了一種新的序列，即Gold序列。先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“1”，選擇“一、 偽隨機(jī)序列”，出現(xiàn)的界面如下所示：再按下數(shù)字鍵“1”選擇“1 m序列產(chǎn)生”，則產(chǎn)生一個周期為15的m序列。對于m序列，Ci的取值必須按照一個本原多項(xiàng)式：中的二進(jìn)制系數(shù)來取值。不然移存器的狀態(tài)將不會改變。比如：序列中“0”碼與“1”碼等抵及具有單峰自相關(guān)函數(shù)特性等。所以我們先對m序列的性質(zhì)及m序列的產(chǎn)生進(jìn)行討論。這就是偽隨機(jī)序列，也被成為PN碼。從理論上講，用純隨機(jī)序列去擴(kuò)展信號的頻譜是最理想的，但接收機(jī)為了解擴(kuò)還應(yīng)當(dāng)有一個同發(fā)送端擴(kuò)頻碼同步的副本。所以實(shí)際工程中多用偽隨機(jī)序列作為擴(kuò)頻碼。偽隨機(jī)序列具有類似于隨機(jī)序列的性質(zhì)，歸納起來有下列三點(diǎn)：1．平衡特性：隨機(jī)序列中0和1的個數(shù)接近相等；2．游程特性：把隨機(jī)序列中連續(xù)出現(xiàn)0或1 的子序列稱為游程。實(shí)驗(yàn)一 m序列產(chǎn)生及特性分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解m序列的性質(zhì)和特點(diǎn)；2．熟悉m序列的產(chǎn)生方法；3．了解m序列的DSP或CPLD實(shí)現(xiàn)方法。1． m序列的產(chǎn)生m序列是由帶線性反饋的移存器產(chǎn)生的。因?yàn)?級移存器共有24=16種可能的不同狀態(tài)。n級移位寄存器可以產(chǎn)生的m序列個數(shù)由下式?jīng)Q定：其中φ(x)為歐拉函數(shù)，表示小于等于x并與x互質(zhì)的正整數(shù)個數(shù)（包括1在內(nèi)）。2．在測試點(diǎn)TP201測試輸出的時鐘，在測試點(diǎn)TP202測試輸出的m序列。這種序列有較為優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，構(gòu)造簡單，產(chǎn)生的序列數(shù)多，因而得到廣泛的應(yīng)用。（2）Gold序列的周期性自相關(guān)函數(shù)是一個三值函數(shù)，與m序列相比，具有良好的互相關(guān)特性。3．在TP204測試輸出的Gold序列。圖131展示了一個典型的8階Walsh函數(shù)的波形W1。用這種方法，我們可以使多個信道在同一頻率上發(fā)送而不會相互干擾，這也正是碼分多址得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。1）將DSP的仿真器JTAG接口與DSP模塊板的雙排針相連，注意連接方向；2）；3）建立一個工程文件，；4）編譯和鏈接程序；5），并執(zhí)行DSP程序；6）在TP201觀測時鐘輸出；7）在TP20TP20TP20TP205觀測產(chǎn)生的Walsh序列波形。為便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，其量化電平數(shù)一般為2的整數(shù)次冪，有利于采用二進(jìn)制編碼表示。（1）抽樣定理及其應(yīng)用低通信號均勻抽樣定理：一個頻帶限制在0到以內(nèi)的低通信號，如果以的抽樣速率進(jìn)行均勻抽樣，則x(t)可以由抽樣后的信號完全地確定[指 包含有x(t)的成分，可以通過適當(dāng)?shù)乩硐氲屯V波器不失真地恢復(fù)x(t)]。在均勻量化中，量化噪聲與信號電平大小無關(guān)。（3）編碼信號經(jīng)過抽樣、量化以后成為可以編碼的量化信號。前兩個控制寄存器（CRA和CRB）是用來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的，例如設(shè)置內(nèi)部計(jì)數(shù)器、序列時鐘分頻率和主時鐘分頻率。二、語音壓縮1．語音壓縮基本概念語音編碼技術(shù)可分為兩大類：波形編碼和參量編碼。理論和實(shí)踐證明，采用上述語音編碼方法，若進(jìn)一步降低數(shù)碼率，語音質(zhì)量會明顯下降，達(dá)不到電話通信的質(zhì)量要求，在很低碼率時，甚至無法實(shí)現(xiàn)通話。這是只能傳送句子內(nèi)容，講話人的音質(zhì)，情緒等信息就喪失了。也可以用語音激勵來取代基音提取和清濁音判決，構(gòu)成聲激勵線性預(yù)測(VELP)聲碼器。經(jīng)過證明該語音壓縮技術(shù)在性能上已經(jīng)超過了CELP，RELP，VSELP，MELP，ECELP，MPMLQ，LPC10和其它的一些壓縮技術(shù)。同時解碼器接收到24個字。圖23 AMBE2000有格式數(shù)據(jù)輸出的壓縮包格式第1個字的后8比特和第11個字，都是表示一些控制比特，具體意義見AMBE2000手冊說明。同時用戶也可以在工作過程中通過改變AMBE2000接收數(shù)據(jù)包中第11個字（控制字2）的內(nèi)容，來完成上述的工作。在我們做設(shè)計(jì)的時候，首先考慮的就是A/DD/A芯片選擇、通道接口選擇、語音和FEC速率。本設(shè)計(jì)中，使用了TI公司的C55X系列的DSP—TMS320VC5509作為主機(jī)和AMBE2000之間進(jìn)行通信。模擬信號AD變換后發(fā)送給AMBE2000，數(shù)據(jù)在AMBE2000中自環(huán)后回送AD73311，再經(jīng)DA恢復(fù)成模擬信號。調(diào)節(jié)面板上的W501，可以改變輸入信號的幅度；2. 通過測試點(diǎn)TP502觀測AD73311中A/D和D/A變換的時鐘輸出，為1024kHZ；3. 通過測試點(diǎn)TP503觀測AD73311中數(shù)字輸出和輸入的幀同步信號，頻率為32KHZ；4. 通過測試點(diǎn)TP504觀測AD73311的A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字輸出信號；5. 通過測試點(diǎn)TP505觀測AD73311的D/A轉(zhuǎn)換前的數(shù)字輸入信號；6. 通過測試點(diǎn)TP506觀測AD73311完成D/A轉(zhuǎn)換后的模擬信號，可以通過調(diào)節(jié)面板上的W502改變輸出信號的幅度；7. 將K501撥到“MIC”， 將輸入的模擬信號設(shè)置為麥克風(fēng)輸入的語音信號，插入麥克風(fēng)和耳機(jī)，對著麥克風(fēng)說話，觀測TP50TP50TP505和TP506的信號變換，可以從耳機(jī)中聽到麥克風(fēng)的聲音。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．記錄實(shí)驗(yàn)中各個測量點(diǎn)數(shù)據(jù)；2．根據(jù)線性分組碼的方法對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證；3．檢測誤碼位數(shù)及誤碼位置并得到原數(shù)據(jù)。線性分組碼是分組碼的一個子集。111110101011100010001000誤碼位置無誤碼表251 校正子的取值與誤碼位置的對應(yīng)關(guān)系從表251中的規(guī)定可看出，當(dāng)一位誤碼無論出現(xiàn)在、和哪一個位置上時，都為“1”，否則，為“0”。對應(yīng)于式（256）的生成矩陣為 （258）將式（255）所示的方程組中各方程移項(xiàng)后，可得到此方程組用矩陣表示可寫為或記為 （2511）其中 （2512）稱為（7，4）分組碼的監(jiān)督矩陣或校驗(yàn)矩陣；是碼組，式（2511）中的“T”表示矩陣的轉(zhuǎn)置。三、實(shí)驗(yàn)步驟與任務(wù)1. 打開移動實(shí)驗(yàn)箱電源，等待實(shí)驗(yàn)箱初始化完成；2. 先按下“菜單”鍵，再按下數(shù)字鍵“2”，選擇“二 信源信道編碼”；3. 再按數(shù)字鍵“4”，選擇“線性分組碼”；4. 打開雙通道示波器，用通道一測量TP201測試點(diǎn)波形，此波形為幀同步脈沖信號，調(diào)至穩(wěn)定狀態(tài)；5．用通道二測量TP202波形數(shù)據(jù)，并記錄一幀8位基帶碼元數(shù)據(jù)。*：選作，需要計(jì)算機(jī)和DSP的仿真器實(shí)驗(yàn)三 GSM卷積碼實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解卷積碼的原理及表示方法；2. 掌握卷積碼的編解碼方法；3. 驗(yàn)證卷積碼的糾錯能力；二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 記錄實(shí)驗(yàn)中各個測量點(diǎn)數(shù)據(jù)；2．根據(jù)卷積碼的方法對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證；3．檢測誤碼位數(shù)及誤碼位置并得到原數(shù)據(jù)；三、實(shí)驗(yàn)原理卷積碼是1955年由Elias等人提出的，是一種非常有前途的編碼方法?？傊?，由于n，k較小，且利用了各組之間的相關(guān)性，在同樣的碼率和設(shè)備的復(fù)雜性條件下，無論理論上還是實(shí)踐上都證明：卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 圖（261） （2，1，3）卷積編碼器在一般情況下，輸入信息序列經(jīng)過一個時分開關(guān)被分成k0個子序列,分別以表示,其中i=1，2,…k0，即。若某級寄存器與模2加法器相連接，則生成多項(xiàng)式系數(shù)為1，反之，若無連接，則相應(yīng)的系數(shù)為0。由此我們可以將圖所示編碼過程用下圖所示的狀態(tài)圖表示。重