移动通信系统培训教案

实验一移动通信系统组成及功能一、实验目的1．了解移动通信系统的组成。

2．了解移动通信系统的差不多功能。

3．了解基带话音的差不多特点。

二、实验内容1．按网络结构连接各设备，构成移动通信实验系统。

2．完成有线→有线、有线→无线及无线→有线呼叫接续，观看呼叫接续过程，熟悉移动通信系统的差不多功能。

3．用双路无线综合测试仪(以下简称综测仪)及示波器观测空中传输的话音波形。

三、差不多原理图1-1是与公用电话网(PSTN)相连的移动电话网方框图。

各模块之间的信道，包括MS--BS的无线信道，到BS--MSC、MSC--EX、EX--TEL的有线信道都包含信令通道及话音通道。

各段信令通道互连，逐段传输、转发信令，才能完成一次呼叫接续，最后在主、被呼用户间分配，建立一条逐段互连而成的话务信道，实现双方通话(以传输话音为例，亦可传数据等信息)。

TACS模拟蜂窝移动通信系统移动台主呼接续过程如图1-2所示。

GSM数字蜂窝移动通信系统的呼叫接续尽管复杂一些，但总体上是类似的。

图1-1 移动通信系统方框图如此庞大复杂的系统无法放在实验桌上由同学自己动手做实验。

将系统合理简化得到图1-3，它与图1-1实际系统在上述系统网络结构及功能等差不多特征方面是完全一样的。

常用的移动通信系统要紧有四类：蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统、无绳电话系统及无线寻呼系统，它们的功能及应用场合各不相同，但它们的差不多原理及技术是相同的。

移动通信的多址方式要紧有FDMA、TDMA、CDMA三大类。

FDMA 系统一般为模拟移动通信制式，TDMA及CDMA为数字移动通信制式。

FDMA进展早，已成功应用于各种移动通信系统多年，目前在一些领域仍在广泛应用。

数字移动通信是在模拟移动通信基础上进展、演化而来的，在网络组成、设备配置、系统功能和工作方式上二者都有许多相同之处。

图1-2 TACS蜂窝移动通信系统移动台主呼接续过程图1-3 简化的移动通信系统方框图基于上述缘故，为了得到体积小巧、价格低廉、可放在实验桌上由学生动手操作的移动通信教学实验系统。

在图1-3中，BS、MS实际选用基于FDMA技术、采纳数字信令的CTI无绳电话，EX 选用小型程控交换机，TEL为有线电话。

为了测试上述小型移动通信系统无线部分的功能，采纳了一台双路无线综合测试仪(SDT)，构成一套完整的移动通信教学实验系统，如图1-4所示。

那个系统具有二方面意义：(1)实际使用的CTI无绳电话，其座机通过用户线接入公用电话网(PSTN)的交换机，则本系统是缩小的实际无绳电话系统。

图1-4 移动通信系统教学实验系统(2)在网络差不多结构、信令组成及多信道共用方式等要紧技术上也是蜂窝移动通信系统及集群移动通信系统缩小的相似系统。

下面对图1-4各部分及本实验内容介绍如下：CTI无绳电话属于FDMA系统，数十个双工频道被全部无绳电话共用，采纳话音模拟调频及数字信令技术。

系统有一个基地台，即无绳电话座机，通过用户线接入电话网交换机；可带1到4部移动台，即无绳电话手机(每一时刻，只能有一部手机通话)。

无绳电话是为方便有线电话用户而提出的，它将有线电话座机与通话手柄之间的电缆(绳)去掉，用无线信道代替之，通话手柄成为无绳电话手机。

用户持无绳手机在以座机为中心的小范围内移动通话，十分方便。

尽管从使用功能上看，无绳电话是有线电话的无线延伸，但其工作原理及使用的技术都属于移动通信范畴，CTI 无绳电话及在其后进展起来的各种数字无绳电话组成无绳电话大伙儿族，成为常用的四类移动通信系统之一。

我国的CTI无绳电话技术标准、工作原理及手机使用方法见附录1。

2．程控交换机本系统中程控交换机采纳1拖4双绳路小型用户程控交换机，一条外线可接4部内部电话，任何1部电话都可呼叫外线电话或内部其它电话。

本系统中不使用其外线端口，只使用内部4条用户线端口，其技术参数与使用方法与PSTN程控交换机相同，相当于4门PSTN程控交换机。

图1-5 小型程控交换机接线图图1-5为小型程控交换机的接线图。

四个用户线插座可连接四部电话(包括无绳电话座机)，插座下方号码为对应电话的号码。

交换机由220V市电供电，通电后电源指示LED灯连续闪耀，用户电话摘机后对应的LED指示灯亮。

3．双路无线综合测试仪双路无线综合测试仪(以下简称综测仪)包含的电路模块专门多，功能齐备，它既是测量仪器，又可作为被测量对象，其电路原理及使用方法详见附录2。

本实验用综测仪观测无绳电话发射在空中的话音波形，了解话音的特点。

4．移动通信教学实验系统的组成及功能依照上面介绍的各设备原理，按照图1-4的布局放置设备，并连接系统，就构成了移动通信实验系统。

本系统可实现以下呼叫通话功能：(1)无绳手机呼叫有线电话(无线呼叫有线)；(2)有线电话呼叫无绳手机(有线呼叫无线)；(3)有线电话呼叫有线电话(有线呼叫有线)。

在同时满足以下两个条件时，主、被呼用户才可能建立话路，进入通话：(1)被呼用户空闲；(2)主、被呼用户之间至少有一条空闲路径。

由以上实验可了解移动通信系统的差不多网络结构及功能。

另外，在手机与有线电话通话时，用示波器在综测仪上观测发射在空中的话音波形，可了解话音的差不多特征。

话音是由发音器官中的声音激励源和口腔声道形状的不同而形成的。

话音分为浊音和清音，浊音包括元音及浊辅音。

浊音对应于声带振动，每个单词中至少包括1个浊音。

浊音，又称有声音。

发浊音时声带在气流作用下准周期地闭合或开启，从而在声带中激励起准周期的声振动，形成浊音声波，如图1-6所示。

图中Tp为基音周期，则基音频率fp=1/Tp。

通常fp在70~300Hz范围内，则Tp=3~13ms．基音频率一般女声较高，男声较低。

清音又称无声音。

发清音时声带不振动，声道被气流冲击产生较小辐度的声波，其波形与噪声相似，清音信号没有准周期性。

包括浊音及清音的话音能量要紧集中在300-3400Hz频率范围内。

图1-6 浊音的准周期波形5．二类移动通信教学实验系统移动通信教学实验系统分为学生实验型及教师演示型二类。

5.1 学生实验型移动通信教学实验系统学生做实验时，同一实验室内有许多组实验系统，相距专门近，必须降低无绳电话的发射功率及接收灵巧敏度，以减小电磁波作用范围，防止互相干扰。

在此条件下，为了保证同一套实验系统内部接收信号足够强，能正常完成各实验，必须加强无线设备间的无线耦合：①无绳座机BS的天线垂直竖立但不要拉出。

综测仪BS测量收发信机天线放置在无绳座机天线与座机外壳之间的缝隙中，使二者无线紧耦合。

②无绳手机MS的天线不要拉出。

将综测仪MS测量收发信机天线的芯线与地线夹在一起后套在无绳手机天线上，使二者无线紧耦合。

5.2 教师演示型移动通信教学实验系统教师演示型的无绳电话发射功率及接收灵敏度保持生产厂家出厂值不变。

做实验时，无绳手机可在距无绳座机及综测仪1-3米范围内自由移动，方便教师演示。

四、实验步骤1．按图1-4的布局放置设备并连接成系统：两部有线电话用户线插入交换机号码801、802的用户线插孔；无绳电话座机用户线插入交换机号码804的用户线插孔。

这些号码确实是各部电话对应的号码。

将交换机、无绳电话座机及手机充电器都接通220V电源。

无绳电话座机、手机及综测仪使用上次实验差不多对好码的同一套系统或由教师实验前完成对码，使三者识不码及呼叫信道一致(对码步骤详见实验四的实验步骤1)。

2．有线电话1摘机，交换机上对应的LED指示灯亮，用户听拨号音。

用户拨号呼叫有线电话2，有线电话2振铃，有线电话1听回铃。

有线电话2摘机通话，通话完毕挂机，未挂机的一方听忙音。

若有线电话2忙(已摘机)，则有线电话1摘机拨号后听忙音。

若有线电话2用户线从交换机上拔下，有线电话1拨号后听回铃。

3．有线电话2拨号呼叫有线电话1，通话完毕挂机。

4．无绳手机按“通话”键摘机，听到拨号音后拨有线电话1或有线电话2的号码，有线电话振铃，无绳手机听回铃。

有线电话摘机通话，通话完毕挂机(其中，无绳手机再按“通话”键或将手机放回充电器则挂机)。

5．有线电话摘机拨号呼叫无绳手机，手机振铃，有线电话听回铃。

手机按“通话”键摘机通话，通话完毕挂机。

6．将双踪示波器两个探头分不接至综测仪BS及MS测量面板上Afo输出端口。

接通综测仪电源(K5置ON)，综测仪发出三短声、一长声峰鸣后进入系统测量自动工作方式，SYST灯常亮，综测仪守候在无绳电话操纵信道。

关发射机(K6置OFF)，关信令存贮显示模块(K10置OFF)。

手机按“通话”键摘机，与座机一起由操纵信道转移到某空闲通话信道，综测仪检测到摘机信令后自动跟踪扫描，锁定于该通话信道。

若综测仪因误码未检测到手机摘机信令仍停在操纵信道，则按操纵面板扫描(SCAN)键K3启动综测仪扫描信道，最后锁定于该通话信道。

综测仪锁定于通话信道的标志是：信道扫描停止同时BS及MS测量面板同时显示接收频率。

手机拨号呼叫有线电话进入通话后，示波器可观测到通话双方的话音波形，记录浊音波形，测出浊音的基音频率。

五、实验报告要求1、画出移动通信实验系统的网络结构方框图，列出系统功能。

2、总结主呼方从摘机、拨号、通话到挂机的各个时期听到哪些信号音？3、由实验结果回答，有线电话挂机时用户线是处于开路状态吗?4、画出自己话音浊音波形，给出所测基音频率，与同组同学比较。

实验二无线数字信令一、实验目的通过对无绳电话的测量，了解一般移动通信系统无线数字信令的差不多概念，包括信令、数字信令帧结构及传输协议等概念。

二、实验内容1．用双踪示波器通过综测仪观测无绳电话无线数字信令波形，了解数据的副载波调制方式及数字信令帧结构。

2．用双踪示波器通过综测仪观测无绳电话无线数字信令传输协议。

三、差不多原理通信系统中除用户信息(如话音)外的一系列操纵信号称为信令。

信令系统与用户信息传输系统是二个相伴随的系统，共同构成整个通信系统。

信令完成呼叫接续的建立、拆除、监控等一系列的操作与操纵，保证用户信息有效且可靠的传输。

因此，信令能够看作是整个通信网络的神经中枢。

关于电路交换通信系统，用户信息是在呼叫接续完成后建立的逐段连接的信息通道中传输。

与此对应，信令也是在信令通道中逐段传输、转发及实施操纵。

按信令通道与用户信息通道在物理上是否独立，信令分为共路信令及随路信令。

共路信令集中在独立的信令通道中传输。

随路信令在用户信息通道中采纳时分、频分等方式随同用户信息一起在信息通道中传输。

按信令形式不同，信令分为模拟信令和数字信令两类。

模拟信令包括音频信令及其它形式的模拟信号，它应用早，现在仍应用在许多通信系统中，例如PSTN模拟用户线信令全为模拟信令。

数字信令具有速度快、容量大等一系列明显优点，已成为目前通信系统中采纳的要紧形式。

典型的移动通信系统无线数字信令帧结构如图2-1所示，它包括位同步码(又称为前置码)，帧同步(又称为字同步)、有效数据(包括地址、命令和其它数据)及纠错码四部分，分不介绍如下。