通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)-西電

1、目 錄實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶仿真實(shí)驗(yàn)11.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.2 實(shí)驗(yàn)原理11.2.1藍(lán)牙基帶包的差錯(cuò)控制技術(shù)11.2.2藍(lán)牙系統(tǒng)的跳頻原理31.2.3數(shù)據(jù)流的加密與解密31.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析41.3.1差錯(cuò)控制實(shí)驗(yàn)41.3.2跳頻實(shí)驗(yàn)61.3.3加密解密實(shí)驗(yàn)141.3.4 2/3FEC編程實(shí)驗(yàn)161.4 思考題17實(shí)驗(yàn)二 語(yǔ)音傳輸實(shí)驗(yàn)192.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?92.2 實(shí)驗(yàn)原理192.2.1 PCM編碼和CVSD編碼的基本原理192.2.2 PCM/CSVD編碼流程圖202.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析232.3.1相同參數(shù)下的量化編碼查看232.3.2 相同隨機(jī)錯(cuò)誤與突發(fā)錯(cuò)誤下譯碼波形比較23

2、2.3.3 不同采樣頻率下譯碼后波形比較252.3.4 語(yǔ)音傳輸322.4 思考題32實(shí)驗(yàn)三 通信傳輸?shù)挠行耘c可靠性分析353.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?53.2 實(shí)驗(yàn)原理353.2.1 數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧髁靠刂?53.2.2 誤碼和差錯(cuò)控制363.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析363.3.1 性能仿真363.3.2 數(shù)據(jù)速率測(cè)試383.3.3 文件傳輸413.4 思考題42實(shí)驗(yàn)四 無(wú)線多點(diǎn)組網(wǎng)454.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?54.2 實(shí)驗(yàn)原理454.2.1 通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)454.2.2 路由技術(shù)及組播和廣播464.2.3 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)464.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析464.3.1 組網(wǎng)過程464.3.2 路由表4

3、74.3.3 組播與廣播474.4 思考題50參考文獻(xiàn)53實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 數(shù)字基帶仿真實(shí)驗(yàn)1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解差錯(cuò)控制方法、差錯(cuò)控制編碼分類及其糾檢錯(cuò)能力；了解差錯(cuò)控制編碼的生成和糾檢錯(cuò)方法。2. 理解擴(kuò)頻通信（特別是跳頻擴(kuò)頻通信）的基本概念、原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。3. 理解兩種加密體制的同異，了解保密通信的全過程，以及密鑰在保密通信中的作用。1.2 實(shí)驗(yàn)原理1.2.1 藍(lán)牙基帶包的差錯(cuò)控制技術(shù)在數(shù)字通信中，由于信道傳輸特性的不理想和加性噪聲的影響，使得有用信號(hào)與噪聲中和的結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò)；并且在已知信噪比的情況下，要達(dá)到一定的比特誤碼率指標(biāo)，需要合理設(shè)計(jì)基帶信號(hào)，選擇調(diào)制解

4、調(diào)方式，采用時(shí)域、頻域均衡，使比特誤碼率盡可能降低。但實(shí)際上，在許多通信系統(tǒng)中的比特誤碼率并不能滿足實(shí)際的需求。因此，需要進(jìn)行差錯(cuò)控制。常用的差錯(cuò)控制方法有：檢錯(cuò)重發(fā)（ARQ）、前向糾錯(cuò)（FEC）、混合糾錯(cuò)（HEC）。按照誤碼控制的不同功能，可分為檢錯(cuò)碼、糾錯(cuò)碼和糾刪碼等；按照誤碼產(chǎn)生的原因不同，可分為糾正隨機(jī)錯(cuò)誤的碼與糾正突發(fā)性錯(cuò)誤的碼。差錯(cuò)控制編碼的實(shí)現(xiàn)方法為：a. 在發(fā)送端將被傳輸?shù)男畔⒏缴弦恍┍O(jiān)督碼元，這些多余的碼元與信息碼元之間以某種確定的規(guī)則相互關(guān)聯(lián)（約束）；b. 接收端按照既定的規(guī)則校驗(yàn)信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，一旦傳輸發(fā)生差錯(cuò)，則信息碼元與監(jiān)督碼元的關(guān)系就受到破壞，從而接收

5、端可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤乃至糾正錯(cuò)誤。藍(lán)牙基帶包中采用的差錯(cuò)控制編碼：1. 包頭附加循環(huán)冗余校驗(yàn)碼以保證包頭的完整性，該差錯(cuò)控制通常被稱為包頭檢查（HEC）2. 有效載荷中附加16比特的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（由CRC-CCITT多項(xiàng)式210041（8進(jìn)制表示）生成）3. 基帶包附加CRC碼后，一般還應(yīng)進(jìn)行前向糾錯(cuò)控制（FEC） 包頭檢查HEC的生成示意圖見圖1-1。在產(chǎn)生HEC前，線性移位反饋寄存器（LFSR）需要初始化。為易于理解，初始化值采用設(shè)備的高8位地址（UAP）。輸入數(shù)據(jù)為10位的包頭信息（低位先入），輸出數(shù)據(jù)為包頭信息（10位，低位先出）+HEC（8位，低位先出）。圖1-1 HEC的生成示意圖在接

6、收端，恢復(fù)包頭信息的示意圖與圖1-1相同。此時(shí)，輸入數(shù)據(jù)為18位的附加HEC的包頭數(shù)據(jù)。若8位寄存器的結(jié)果值全為0，則說(shuō)明包頭信息傳輸正確；反之，則說(shuō)明包頭信息傳輸錯(cuò)誤，需重傳。 有效載荷校驗(yàn)添加到有效載荷中的16位CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，用來(lái)判斷有效載荷數(shù)據(jù)傳送得是否正確。該16位碼通過CRC-CCITT多項(xiàng)式210041（8進(jìn)制表示）生成，見圖1-2的生成示意圖。在生成CRC碼前，采用設(shè)備的高8位地址初始化線性反饋移位寄存器。實(shí)驗(yàn)中規(guī)定輸入數(shù)據(jù)為80位的有效載荷信息（低位先入），輸出為有效載荷（80位，低位先出）+CRC碼（16位，低位先出）。圖1-2有效載荷校驗(yàn)碼的生成示意圖在接收端，恢復(fù)

7、有效載荷信息的示意圖與圖1-2同。此時(shí)，輸入數(shù)據(jù)為96位的附加CRC的有效載荷數(shù)據(jù)。若16位寄存器的結(jié)果值全為0，則說(shuō)明有效載荷信息傳輸正確；反之，則說(shuō)明有效載荷信息傳輸錯(cuò)誤，需重傳。 前向糾錯(cuò)基帶包附加CRC碼后，一般還應(yīng)進(jìn)行前向糾錯(cuò)控制（FEC）。對(duì)包進(jìn)行FEC糾錯(cuò)的目的是減少重傳的次數(shù)。但在可以允許一些錯(cuò)誤的情況下，使用FEC會(huì)導(dǎo)致效率不必要的減小，因此對(duì)于不同的包，是否使用FEC是靈活的。因?yàn)榘^包含了重要的鏈路信息，所以總是用1/3FEC進(jìn)行保護(hù)。1/3 FEC僅僅是使對(duì)每個(gè)信息位重復(fù)三次；2/3 FEC碼則是個(gè)縮短的（15,10） 漢明碼，用于有效載荷數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)控制，能糾正1位錯(cuò)碼

8、，檢出2位錯(cuò)碼。1.2.2 藍(lán)牙系統(tǒng)的跳頻原理擴(kuò)頻通信技術(shù)是廣泛運(yùn)用在公網(wǎng)和專網(wǎng)的一種無(wú)線通信技術(shù)。擴(kuò)頻通信主要有直序擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻兩種，所謂跳頻，就是指用一定碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說(shuō)，用擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷地跳變。跳頻擴(kuò)頻的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾、抗截獲，并能做到頻譜資源共享；抗衰落、抗多徑、抗網(wǎng)間干擾和提高頻譜利用率。對(duì)于使用79個(gè)頻道的藍(lán)牙系統(tǒng)，它的工作頻段為2400-2483.5 MHz，射頻信道為2402+k MHz（k=0，1，、，78），每個(gè)信道帶寬為1MHz。藍(lán)牙系統(tǒng)一共定義了5種跳頻序列。為易于理解，本實(shí)驗(yàn)只介紹其中的3種：查詢狀態(tài)跳頻序列，查詢

9、掃描狀態(tài)跳頻序列和連接狀態(tài)跳頻序列。查詢和查詢掃描狀態(tài)是聯(lián)系在一起的。如果一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備希望發(fā)現(xiàn)在其工作范圍內(nèi)有哪些未知地址的設(shè)備，就進(jìn)入查詢狀態(tài)，成為主設(shè)備；而一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備允許自己被其它設(shè)備發(fā)現(xiàn)，就進(jìn)入查詢掃描狀態(tài)來(lái)響應(yīng)查詢消息，成為從設(shè)備。二者的跳頻速率都由本地時(shí)鐘（28比特計(jì)數(shù)器）決定。查詢狀態(tài)跳頻序列以 3200 跳/秒的速率進(jìn)行跳變，而查詢掃描跳頻序列則以1.28 秒/跳的變化率進(jìn)行跳變。當(dāng)查詢?cè)O(shè)備的跳頻頻率與查詢掃描設(shè)備的跳頻頻率發(fā)生擊中時(shí)，從設(shè)備就向主設(shè)備發(fā)送ID包，從而完成鏈路建立的第一步。當(dāng)主/從藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入連接狀態(tài)，跳頻頻率都由主設(shè)備的地址碼和時(shí)鐘決定。連接狀態(tài)的跳頻速率為1

10、600 跳/秒。1.2.3 數(shù)據(jù)流的加密與解密在通信過程中，某些信息需要加密。對(duì)明文進(jìn)行加密需要加密密鑰，對(duì)密文進(jìn)行解密需要解密密鑰。加密密鑰和解密密鑰可以相同也可以不同。信息發(fā)送方用加密密鑰，通過加密設(shè)備或算法，將信息加密后發(fā)送出去；接收方在收到密文后，用解密密鑰將密文解密，恢復(fù)為明文。如果傳輸中有人竊取，由于沒有解密密鑰，他只能得到無(wú)法理解的密文，從而對(duì)信息起到保密作用。常用的密碼體制有常規(guī)密鑰密碼體制和公開密鑰密碼體制。藍(lán)牙加密技術(shù)屬于常規(guī)密鑰密碼體制，示意圖如圖1-3所示。所謂常規(guī)密鑰密碼體制，即加密密鑰與解密密鑰是相同的密碼體制。常規(guī)密鑰密碼體制的保密性取決于對(duì)密鑰的保密，而算法是公

11、開的。圖1-3 藍(lán)牙加密算法示意圖RSA屬于公開密鑰密碼體制。公開密鑰密碼體制使用不同的加密密鑰與解密密鑰，是一種由已知加密密鑰推導(dǎo)出解密密鑰在計(jì)算上是不可行的密碼體制。如圖1-4所示。圖1-4 公開密鑰密碼體制示意圖公開密鑰（public key）密碼體制中，每個(gè)用戶保存著一對(duì)密鑰公開密鑰PK和秘密密鑰SK，因此，這種體制又稱為雙鑰或非對(duì)稱密鑰密碼體制。在這種體制中，PK是公開信息，用作加密密鑰，而SK需要由用戶自己保密，用作解密密鑰。加密算法E和解密算法D也都是公開的。雖然SK與PK是成對(duì)出現(xiàn)，但卻不能根據(jù)PK計(jì)算出SK。公開密鑰算法的特點(diǎn)如下：用加密密鑰PK對(duì)明文X加密后，再用解密密鑰S

12、K解密，即可恢復(fù)出明文。加密密鑰不能用來(lái)解密，加密和解密的運(yùn)算可以對(duì)調(diào)。1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1.3.1差錯(cuò)控制實(shí)驗(yàn)（1）包頭檢驗(yàn)UAP：88；包頭信息：3e -HEC包頭數(shù)據(jù)為：011111000011010011無(wú)誤碼時(shí)的校驗(yàn)：信道傳輸正確 或 產(chǎn)生不可檢錯(cuò)誤碼！校驗(yàn)結(jié)果（移位寄存器結(jié)果值）為：00000000有誤碼時(shí)的校驗(yàn)：信道傳輸產(chǎn)生誤碼！此時(shí)接收的包頭數(shù)據(jù)為（LSB-MSB）：011111110011011011校驗(yàn)結(jié)果（移位寄存器結(jié)果值）為：01111001結(jié)論：包頭檢驗(yàn)可以檢驗(yàn)出誤碼但無(wú)法糾錯(cuò)。（2）有效載荷校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC碼（MSB-LSB）：0000 1001

13、0110 1100附加CRC碼的信息比特（MSB-LSB）：01000101 01100100 01010010 01000110 01010110 01011001 01100100 00110010 00100100 00110010 00001001 01101100無(wú)誤碼時(shí)的校驗(yàn)：信道傳輸正確 或 產(chǎn)生不可檢錯(cuò)誤碼！此時(shí)接收的信息比特為（MSB-LSB）：00001001 01101100 01000101 01100100 01010010 01000110 01010110 01011001 01100100 00110010 00100100 00110010校驗(yàn)結(jié)果為：0000

14、000000000000有誤碼時(shí)的校驗(yàn)：信道傳輸產(chǎn)生誤碼！此時(shí)接收的信息比特為(MSB-LSB)：00001001 11110101 01100100 01100100 01010010 01000110 01010100 01100101 01100100 01000101 00100100 00110010校驗(yàn)結(jié)果為：0101100110111001結(jié)論：循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC碼可以檢驗(yàn)并糾正一位錯(cuò)碼，對(duì)于兩位錯(cuò)碼只能檢出但無(wú)法糾正。（3）包的前向糾錯(cuò)（FEC）控制實(shí)驗(yàn)a) 1/3FEC實(shí)驗(yàn)結(jié)果：編碼前的二進(jìn)制序列為（MSB-LSB）：0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0

15、 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 經(jīng)1/3FEC編碼后的二進(jìn)制序列為（MSB-LSB）：000111000111000111000000 000111111000000111000000 000111000111000000000111 000000111000000000111111 000111000111000111111000無(wú)誤碼時(shí)的譯碼：信道傳輸正確！譯碼結(jié)果為：0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1

16、 0有誤碼時(shí)的譯碼：信道傳輸產(chǎn)生誤碼！此時(shí)接收的二進(jìn)制序列為：000111000111000111000000 000111111000000000011010 000111000111000000000111 000000111000000000111111 101101110110101010111000譯碼結(jié)果為：0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0結(jié)論：1/3 FEC碼可以檢驗(yàn)并糾正一位錯(cuò)碼，對(duì)于兩位以上錯(cuò)碼只能檢出但無(wú)法正確譯碼。b) 2/3FEC實(shí)驗(yàn)結(jié)果：輸入的

17、十六進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)為：123編碼前的二進(jìn)制信息序列為（MSB-LSB）：0100100011經(jīng)2/3FEC編碼后的二進(jìn)制信息序列為（MSB-LSB）：10001 0100100011無(wú)誤碼時(shí)的譯碼：信道傳輸正確 或 產(chǎn)生不可檢測(cè)的誤碼序列！接收序列為：100010100100011譯碼結(jié)果為：0100100011十六進(jìn)制結(jié)果為：123有一位誤碼的譯碼：信道傳輸產(chǎn)生1位錯(cuò)碼！可糾錯(cuò)！該碼位于第12位，譯碼結(jié)果為：0100100011十六進(jìn)制結(jié)果為：123有二位誤碼的譯碼：信道傳輸產(chǎn)生2位或2位以上錯(cuò)碼！超出2/3FEC碼糾錯(cuò)范圍，不可糾錯(cuò)！譯碼結(jié)果為：0100101111十六進(jìn)制結(jié)果為：12F結(jié)論

18、：2/3FEC可以檢驗(yàn)并糾正一位錯(cuò)碼，對(duì)于兩位以上錯(cuò)碼只能檢出不能糾正。1.3.2 跳頻實(shí)驗(yàn)（1）查詢狀態(tài)：查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：10052 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43

19、47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：2000000跳頻個(gè)數(shù)：10056 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 20 22 33 37 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 20 22 33 37 56 58 11 15 60 62 43

20、 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 20 22 33 37 56 58 11 15查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：3000000跳頻個(gè)數(shù)：10060 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 20 22 33 37 24 26 3 7 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 20 22 33 37 24 26 3 7 60 62 43 47

21、 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 20 22 33 37 24 26 3 7 60 62 43 47 查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：10052 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5

22、 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘：3000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：10052 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19

23、 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘：4000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：10052 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 6

24、6 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 56 58 11 15 60 62 43 47 0 2 64 68 4 6 17 21 8 10 66 70 12 14 19 23 16 18 1 5 52 54 41 45 （2）查詢掃描狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：1004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

25、26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：2000000跳頻個(gè)數(shù)：1008 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14

26、16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：3000000跳頻個(gè)數(shù)：10012 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2

27、4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘：2000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：1004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

28、46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘：3000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：1004 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32

29、 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘：4000000查詢接入碼：1000000跳頻個(gè)數(shù)：504 6 8 10 12 14 16 18 20

30、22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 0 2 4 6 8 10（3）連接狀態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：主設(shè)備時(shí)鐘：1000000主設(shè)備地址：2000000跳頻個(gè)數(shù)：

31、10060 39 62 43 64 71 66 75 68 29 70 33 72 61 74 65 76 31 78 35 1 63 3 67 5 45 7 49 9 77 11 2 13 47 15 51 17 0 19 4 36 21 38 25 40 53 42 57 44 23 46 27 48 55 50 59 52 37 54 41 56 69 58 73 13 73 17 75 15 26 19 28 21 61 25 63 23 14 27 16 29 65 33 67 31 18 35 20 37 77 41 0 39 30 43 32 45 2 49 4 主設(shè)備時(shí)鐘：10

32、00000主設(shè)備地址：3000000跳頻個(gè)數(shù)：10064 71 66 75 68 29 70 33 72 61 74 65 76 31 78 35 1 63 3 67 5 45 7 49 9 77 11 2 13 47 15 51 17 0 19 4 36 21 38 25 40 53 42 57 44 23 46 27 48 55 50 59 52 37 54 41 56 69 58 73 60 39 62 43 15 26 19 28 21 61 25 63 23 14 27 16 29 65 33 67 31 18 35 20 37 77 41 0 39 30 43 32 45 2 49

33、 4 47 34 51 36主設(shè)備時(shí)鐘：1000000主設(shè)備地址：4000000跳頻個(gè)數(shù)：10036 21 38 25 40 53 42 57 44 23 46 27 48 55 50 59 52 37 54 41 56 69 58 73 60 39 62 43 64 71 66 75 68 29 70 33 72 61 74 65 76 31 78 35 1 63 3 67 5 45 7 49 9 77 11 2 13 47 15 51 17 0 19 4 68 53 72 55 70 6 74 8 76 57 1 59 78 10 3 12 5 69 9 71 7 22 11 24 13

34、73 17 75 15 26 19 28 21 61 25 63 主設(shè)備時(shí)鐘：1000000主設(shè)備地址：2000000跳頻個(gè)數(shù)：10060 39 62 43 64 71 66 75 68 29 70 33 72 61 74 65 76 31 78 35 1 63 3 67 5 45 7 49 9 77 11 2 13 47 15 51 17 0 19 4 36 21 38 25 40 53 42 57 44 23 46 27 48 55 50 59 52 37 54 41 56 69 58 73 13 73 17 75 15 26 19 28 21 61 25 63 23 14 27 16 2

35、9 65 33 67 31 18 35 20 37 77 41 0 39 30 43 32 45 2 49 4 主設(shè)備時(shí)鐘：2000000主設(shè)備地址：2000000跳頻個(gè)數(shù)：10033 67 35 71 37 20 39 24 41 2 43 6 45 34 47 38 49 4 51 8 53 36 55 40 72 57 74 61 76 10 78 14 1 59 3 63 5 12 7 16 9 73 11 77 13 26 15 30 17 75 19 0 21 28 23 32 25 65 27 69 29 18 31 22 65 22 69 24 67 54 71 56 73 3

36、4 77 36 75 66 0 68 2 38 6 40 4 70 8 72 25 10 29 12 27 42 31 44 33 14 37 16 主設(shè)備時(shí)鐘：3000000主設(shè)備地址：2000000跳頻個(gè)數(shù)：1006 40 8 44 10 72 12 76 29 14 31 18 33 46 35 50 37 16 39 20 41 48 43 52 45 30 47 34 49 62 51 66 53 32 55 36 57 64 59 68 61 22 63 26 65 54 67 58 69 24 71 28 73 56 75 60 77 38 0 42 2 70 4 74 38 7

37、4 42 76 40 27 44 29 61 46 65 48 63 78 67 1 69 50 73 52 71 3 75 5 77 62 2 64 0 15 4 17 6 66 10 68 分析結(jié)果：跳頻序列具有較強(qiáng)的隨機(jī)性。跳頻圖案由查詢?cè)O(shè)備時(shí)鐘、查詢掃描設(shè)備時(shí)鐘、查詢接入碼、主設(shè)備時(shí)鐘、主設(shè)備地址等參數(shù)的綜合影響，任一參數(shù)改變，跳頻圖案將會(huì)發(fā)生變化。1.3.3 加密解密實(shí)驗(yàn)（1）藍(lán)牙保密密技術(shù)（常規(guī)密鑰密碼體制）結(jié)果：密鑰參數(shù)：000B2E670D6EB4DD8B384BFC62AC7BFD密碼流參數(shù)：1DB2F419DDAED54629B8C5BE724D6C137EF66886E4

38、427A9A明文參數(shù)：111111112222222233333333444444445555555566666666已加密的數(shù)據(jù)流：0CA3E508FF8CF7641A8BF68D360928572BA33DD382241CFC已解密的數(shù)據(jù)流：111111112222222233333333444444445555555566666666 （2）RSA公開密鑰密碼體制結(jié)果如圖1-5所示。因?yàn)?n 的二進(jìn)制形式為 1000100101111，所以將明文的二進(jìn)制形式以長(zhǎng)度為 12 進(jìn)行分組。對(duì)明文的二進(jìn)制形式進(jìn)行分組后，各個(gè)分組的十進(jìn)制形式為(高位-低位)：273 273 274 546 546

39、 563 819 819 1092 1092 1093 1365 1365 1382 1638 1638 對(duì)各分組分別進(jìn)行加密算法-得到各分組的密文十進(jìn)制形式(高位-低位)：1094 1094 2900 3434 3434 1604 2295 2295 3871 3871 2346 1024 1024 2675 344 344 對(duì)各分組進(jìn)行解密算法-得到各分組解密明文的十進(jìn)制形式(高位-低位)：273 273 274 546 546 563 819 819 1092 1092 1093 1365 1365 1382 1638 1638 解密明文的十六進(jìn)制形式為：1111111122222222

40、33333333444444445555555566666666圖1-5 RSA公開密鑰密碼體制的加密與解密1.2.4 2/3FEC編程實(shí)驗(yàn)圖1-6 2/3FEC碼生成示意圖圖1-7 編程流程圖2/3FEC碼是縮短的（15，10）漢明碼，由（15，11）漢明碼縮短而來(lái)。對(duì)于（15，11）漢明碼，其信息位占11位，監(jiān)督位占4位，可以表示16種狀態(tài)（15位每一位對(duì)應(yīng)于一種狀態(tài)再加上全部傳輸正確的全0態(tài)，共16種狀態(tài)）。而縮短的（15，10）漢明碼只裝載10位信息，剩余的5位可以表示32種狀態(tài)，從32種狀態(tài)中任選16種狀態(tài)即可完成糾正一位錯(cuò)碼的任務(wù)。2/3FEC碼的生成示意圖如圖1-6所示?？偟膩?lái)說(shuō)

41、有兩種方法實(shí)現(xiàn)該編碼：一種是直接根據(jù)上面2/3 FEC碼的生成示意圖產(chǎn)生5個(gè)寄存器的值，每當(dāng)輸入一位信息，所有寄存器的值都相應(yīng)地改變一次，直至信息輸入完成，最后的寄存器矩陣就是監(jiān)督位；另一種方法就是從最小多項(xiàng)式入手，由最小多項(xiàng)式算出監(jiān)督矩陣，再由監(jiān)督矩陣確定監(jiān)督位。本程序采用后者。具體的流程圖如圖1-7所示。1.4 思考題1. 接收端收到1/3 FEC碼后如何進(jìn)行糾錯(cuò)？答：1/3 FEC碼是對(duì)每個(gè)信息位重復(fù)三次，所以接收端收到1/3 FEC碼后（假定已同步），將碼元按三個(gè)一組進(jìn)行分組。如果三個(gè)碼元一致則無(wú)錯(cuò)；若不一致，則判為個(gè)數(shù)為2的碼元。接收端收到1/3FEC碼后能糾正一個(gè)錯(cuò)誤。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)

42、誤時(shí)，若收到的是（001）、（010）、（100），則譯為0；當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)，若收到的是（110）、（101）、（011），則譯為1；若出現(xiàn)兩個(gè)時(shí)，則無(wú)法糾正。2. 包頭的兩種差錯(cuò)控制1/3 FEC和HEC，他們的先后順序如何？為什么？答：先進(jìn)行HEC，后做1/3FEC，這樣可以降低運(yùn)算量（減少HEC編碼的時(shí)間），同時(shí)在HEC解碼之前先進(jìn)行1/3HEC可以減少不必要的錯(cuò)誤碼字的HEC解碼。對(duì)包進(jìn)行HEC糾錯(cuò)的目的是減少重傳的次數(shù)。但在可以允許一些錯(cuò)誤的情況下，使用FEC會(huì)導(dǎo)致效率不必要的減少，因此對(duì)于不同的包，是否使用FEC是靈活的。因?yàn)榘^包含了重要的鏈路信息，所以總是用1/3FEC進(jìn)行保

43、護(hù)。1/3FEC僅僅是對(duì)每個(gè)信息位重復(fù)三次。3. 在接收端如何對(duì)1/3 FEC碼進(jìn)行譯碼？答：接收端收到1/3 FEC碼后（假定已同步），將碼元按三個(gè)一組進(jìn)行分組。如果三個(gè)碼元一致則無(wú)錯(cuò)；若不一致，則判為個(gè)數(shù)為2的碼元。接收端收到1/3 FEC碼后能糾正一位錯(cuò)碼。當(dāng)出現(xiàn)一位誤碼時(shí)，若收到的是（001）、（010）、（100），則譯為0；當(dāng)出現(xiàn)一位誤碼時(shí)，若收到的是（110）、（101）、（0110），則譯為1。若出現(xiàn)兩位誤碼，則無(wú)法糾正。4. 三種跳頻序列分別有無(wú)規(guī)律可循？為什么？答：三種跳頻序列無(wú)規(guī)律可循。下圖為跳頻序列產(chǎn)生的的原理框圖，基本上，輸入為當(dāng)前地址和本地時(shí)鐘，地址輸入由28位構(gòu)成

44、，時(shí)鐘輸入由27位構(gòu)成，根據(jù)跳頻序列的不同分類，地址輸入和時(shí)鐘輸入采取不同的選擇方案。由于輸入的隨機(jī)性變化，決定了輸出為在79跳之間變化的一個(gè)偽隨機(jī)序列。5. 公開密鑰密碼體制的一個(gè)重要保證是什么？答：公開密鑰密碼體制中，對(duì)每一用戶分配一對(duì)密鑰，其中一個(gè)是使用者本人掌握的密鑰稱為私有密鑰，它只用于解密，另一個(gè)是公開密鑰，它只用于加密，兩個(gè)密鑰必須通過算法結(jié)成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，只有通過對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解開用公開密鑰所加的密。這樣我們根本不需直接傳送密鑰，因此具有很高的安全性。所以公開密鑰密碼體制的一個(gè)重要保證是：公鑰與私鑰必須匹配，且應(yīng)該保持密鑰的安全。52實(shí)驗(yàn)二 語(yǔ)音傳輸實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 語(yǔ)音傳輸實(shí)

45、驗(yàn)2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解藍(lán)牙支持的三種語(yǔ)音編碼方式的異同2. 隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤對(duì)傳輸?shù)挠绊?. 理解語(yǔ)音傳輸與數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠愅?，ACL和SCO鏈路4. 通過實(shí)際編程加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，提高實(shí)踐能力2.2 實(shí)驗(yàn)原理2.2.1 PCM編碼和CVSD編碼的基本原理PCM（Pulse Coded Modulation）是把模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)的一種調(diào)制方式，把連續(xù)輸入的模擬信號(hào)變換為在時(shí)域和振幅上都離散的量，然后將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼形式傳輸。PCM分為抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟。抽樣即： f(t) = f(t) * s(t) ；其中語(yǔ)音信號(hào)的頻率為0.3KHZ4KHZ，語(yǔ)音信號(hào)的采樣頻率：8KHZ

46、。量化就是把離散時(shí)間的模擬樣值信號(hào)近似地用有限個(gè)數(shù)的數(shù)值來(lái)表示。量化誤差指實(shí)際信號(hào)與量化信號(hào)的差值。量化電平指為便于用數(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。均勻量化指量化電平間隔均勻線性PCM。采用均勻量化時(shí)，對(duì)小信號(hào)和大信號(hào)都采用相同的量化等級(jí)，因而對(duì)小信號(hào)的量化不利，引起“信號(hào)/量化噪聲”比值變小，這時(shí)可采用非均勻量化的方法加以解決。 CVSD (Continuous Variable Slope Delta Modulation)指連續(xù)可變斜率增量調(diào)制指輸出比特跟隨波形變化而變化，用一位碼表示相鄰抽樣值的相對(duì)大小 。為了減少斜率過載，使用了語(yǔ)音壓縮技術(shù)：

47、根據(jù)平均信號(hào)的斜率，階梯高度可以調(diào)整。CVSD編碼器的輸入是64K采樣值/秒的線性PCM。CVSD編碼擅長(zhǎng)處理丟失和被損壞的語(yǔ)音采樣，即使比特錯(cuò)誤率達(dá)到4%，CVSD編碼的語(yǔ)音還是可聽的。當(dāng)信道有隨機(jī)錯(cuò)誤和突發(fā)錯(cuò)誤時(shí)的解調(diào)：隨機(jī)錯(cuò)誤：錯(cuò)誤的出現(xiàn)是隨機(jī)的，錯(cuò)誤出現(xiàn)的位置是隨機(jī)分布的，各個(gè)碼元是否發(fā)生錯(cuò)誤是互相獨(dú)立的，通常不是成片地出現(xiàn)錯(cuò)誤。一般是由信道的加性隨機(jī)噪聲引起的。突發(fā)錯(cuò)誤：錯(cuò)誤的出現(xiàn)是一連串出現(xiàn)的。在一個(gè)突發(fā)錯(cuò)誤持續(xù)時(shí)間內(nèi)，開頭和末尾的碼元總是錯(cuò)的，中間的某些碼元可能錯(cuò)也可能對(duì)，但錯(cuò)誤的碼元相對(duì)較多。這種情況如移動(dòng)通信中信號(hào)在某一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰落，造成一串差錯(cuò)；光盤上的一條劃痕等等。內(nèi)

48、部通話與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓ぷ鬟^程 （如表2-1所示）：表2-1 內(nèi)部通話與數(shù)據(jù)傳輸工作過程表內(nèi)部通話過程數(shù)據(jù)傳輸過程初始化藍(lán)牙設(shè)備初始化藍(lán)牙設(shè)備查詢周圍藍(lán)牙設(shè)備查詢周圍藍(lán)牙設(shè)備建立ACL鏈路建立ACL鏈路建立SCO鏈路通話傳送數(shù)據(jù)斷開SCO鏈路斷開ACL鏈路斷開ACL鏈路2.2.2 PCM/CSVD編碼流程圖（1）PCM編碼原理編碼方法：逐次比較型A律13折線二進(jìn)制碼碼位碼型： 8位，折疊二進(jìn)制碼碼位安排：段內(nèi)碼段落碼極性碼D4 D3 D2 D1D7 D6 D5D8可以首先由采樣值得正負(fù)性得出D8位，然后由表2-2確定D7D5。表 2-2段落序號(hào)12345678段落碼0000010100111001

49、01110111起點(diǎn)電平01632641282565121024得出段落碼以后，將該段分成16個(gè)均勻量化級(jí)，從而得出D4D1，每一個(gè)量化級(jí)所能表示的電平個(gè)數(shù)（參看表2-3）。表 2-3段落序號(hào)12345678段落碼000001010011100101110111電平范圍0151631326364127128255256511512102310242048電平個(gè)數(shù)/每級(jí)11248163264編碼流程圖如圖2-1所示：圖 2-1 PCM編碼流程圖在眾多的語(yǔ)音編碼調(diào)制中CVSD是自適應(yīng)增量調(diào)制的一種。CVSD是一種量階隨著輸入語(yǔ)音信號(hào)平均斜率大小而連續(xù)變化的增量調(diào)制方式。它的工作原理是：用多個(gè)連續(xù)可變斜率的線段來(lái)逼近語(yǔ)音信號(hào)，當(dāng)線段斜率為正時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字編碼為1；當(dāng)線段斜率為負(fù)時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)字編碼為0.輸入信號(hào)的波形上