1、i目目 錄錄前 言.1實驗一 移動通信系統組成及功能.2實驗二 無線數字信令.9實驗三 信令系統.18實驗四 多信道共用、空閑信道選取方式.25實驗五 fh-cdma（跳頻碼分多址）移動通信.29實驗六 ds-cdma（直擴碼分多址）移動通信.36實驗七 tdma（時分多址）移動通信.47實驗八 ds/fh（直擴加跳頻）混合多址移動通信.49實驗九 td/fh（時分加跳頻）混合多址移動通信.51實驗十 td / ds（時分加直擴）混合多址移動通信.53實驗十一 接收機與噪聲.55實驗十二 發射機.66實驗十三 雙工器.71實驗十四 鎖相頻率合成器.75實驗十五 組網干擾.92附錄 l 表 1

2、中國 ctl 無繩電話技術標準 .102附錄 2 雙路無線綜合測試儀原理及使用方法 .106移動通信技術實驗指導書1前前 言言移動通信是通信電子專業的一門專業課程,是一門綜合性較強的專業基礎課。是低頻電路、高頻電路、信號系統、工程數學等在通信中的綜合運用，是學習通信電子專業必不可少的一門重要專業課。實驗環節的好壞是學生能否學好移動通信的關鍵。為了更好地配合學生實驗,特編寫試驗指導書。本實驗的基本要求：一、實驗目的更好的理解通信原理的基本思想和方法,加深對所學知識的理解。二、實驗要求每次實驗前學生必須根據試驗內容認真預習實驗內容及準備實驗時所要用到的知識。在指導教師的幫助下能夠完成實驗內容,得出

3、正確的實驗結果。實驗結束后總結實驗內容,書寫實驗報告。遵守實驗室規章制度,不缺席,按時到達實驗室。實驗學時內必須做通信原理的有關內容。 三、說明1、本指導書的所有實驗可以根據實際需要選擇。2、移動通信是一門非常重要的基礎課，要求實驗前預習。四、實驗報告的書寫要求1. 明確實驗的目的及要求；2. 記錄實驗的基本要求和觀察的結果；3. 說明實驗中出現的問題和解決過程；4. 寫出實驗的體會和實驗過程中沒能解決的問題；五、參考書目移動通信原理與應用 ，啜鋼，北京郵電出版社，2002 年 10 月第 1 版(2)移動通信原理,吳偉陵，電子工業出版社，2005 年 11 月第 1 版移動通信技術實驗指導書

4、2實驗一實驗一 移動通信系統組成及功能移動通信系統組成及功能一、實驗目的一、實驗目的1 了解移動通信系統的組成。2 了解移動通信系統的基本功能。3 了解基帶話音的基本特點二、實驗內容二、實驗內容1 按網絡結構連接各設備，構成移動通信實驗系統。2 完成有線有線、有線無線及無線有線呼叫接續，觀察呼叫接續過程，熟悉移動通信系統的基本功能。3 用雙路無線綜合測試儀（以下簡稱綜測儀）及示波器觀測空中傳輸的話音波形。三、基本原理三、基本原理圖 1-1 是與公用電話網（pstn ）相連的蜂窩移動通信系統方框圖。系統包括大量移動臺 ms 、許多基站 bs 、若干移動交換中心 msc 及若干與 msc 相連的數

5、據庫似壓、vlr 等，圖中未畫出）, msc 通過與公用電話網 pstn 的交換機 ex 相連，接入公用電話網。系統的基本功能是：移動臺能與有線電話或其它移動臺通話（或傳輸數據等信息） 。圖 1-1 移動通信系統方框圖ms ( mobile station ) ：移動臺bs ( basc station）：基地臺msc ( mobile switch center ) ：移動交換中心（包括交換機和數據庫）移動通信技術實驗指導書3ex ( exchanger ) ： 公用電話網程控交換機這樣龐大復雜的系統無法放在實驗桌上由同學自己動手做實驗。將系統合理簡化得到圖 l-2，它將圖 1-1 實際系統

6、全部交換機 ex 及 msc 合并成一部交換機；基站 bs 及移動臺 ms 各選用一臺；有線電話采用二部。它與圖 1-1 實際系統在系統基本網絡結構、網絡設備及功能等特征方面是相同的。圖 1-2 簡化的移動通信系統方框圖ms( mobne station ) ：移動臺bs ( base station ) ：基地臺ex ( exchanger ) ：程控交換機tel (telphone ) ：有線電話常用的移動通信系統主要有四類：蜂窩移動通信系統、集群移動通信系統、無繩電話系統及無線尋呼系統，它們的功能及應用場合各不相同，但它們的基本原理及技術是相同的。移動通信的多址方式主要有 fdma、td

7、ma、cdma 三大類。fdma 系統一般為模擬移動通信制式，tdma 及 cdma 為數字移動通信制式fdma 發展早，已成功應用于各種移動通信系統多年，目前在一些領域仍在廣泛應用。數字移動通信是在模擬移動通信基礎上發展、演進而來的，在網絡組成、設備配置、系統功能和工作方式上二者都有許多相同之處。基于以上原因，為了得到體積小巧、價格低廉、可放在實驗桌上由學生動手操作的移動通信教學實驗系統。在圖 1-2 中，bs、ms 實際選用基于 fdma 技術、采用數字信令的中國 ct1 無繩電話，ex 選用小型程控交換機，tel 為有線電話。為了測試上述小型移動通信系統無線部分的功能，采用了一臺雙路無線

8、綜合測試儀(sdt，以下簡稱綜測儀） ，構成一套完整的移動通信教學實驗系統，如圖 1-3 所示。移動通信技術實驗指導書4圖 1- 3 移動通信教學實驗系統ms( mobne station ) ：移動臺bs ( base station ) ：基地臺ex ( exchanger ) ：程控交換機tel (telphone ) ：有線電話sdt：雙路無線綜合測試儀（綜測儀）下面對圖 1-3 各部分及本實驗內容介紹如下：1、cti 無繩電話cti 無繩電話屬于 fdma 系統，數十個雙工頻道被全部無繩電話共用，采用話音模擬調頻及數字信令技術。系統有一個基地臺，即無繩電話座機，通過用戶線接入電話網交

9、換機；可帶 14 部移動臺即無繩電話手機（每一時刻，只能有一部手機通話） 。無繩電話是為方便有線電話用戶而提出的。它將有線電話座機與通話手柄之間的電纜（繩）去掉，用無線信道代替之，通話手柄成為無繩電話手機。用戶持無繩手機在以座機為中心的小范圍內移動通話，十分方便。雖然從使用功能上看，無繩電話是有線電話的無線延伸，但其工作原理及使用的技術都屬于移動通信范疇。cti 無繩電話及在其后發展起來的各種數字無繩電話組成的無繩電話大家族，成為常用的四類移動通信系統之一。我國的 cti 無繩電話技術標準、工作原理及手機使用方法見附錄 1。2、程控交換機本教學實驗系統中程控交換機采用 1 拖 4 雙繩路小型用

10、戶程控交換機，一條外線可接 4 部內部電話。本系統中不用其外線端口，只使用內部 4 條用戶線端口，其技術參數與使用方法與 psin 程控交換機相同，相當于 4 門 pstn 程控交換機。圖 1-4 為小型程控交換機的外觀圖。四個用戶線插座可連接四部電話（包移動通信技術實驗指導書5括無繩電話座機） ，插座下方號碼為對應電話的號碼。交換機由 220v 市電供電，通電后電源指示 led 燈連續閃爍。用戶電話摘機后對應的 led 指示燈亮。圖 1- 4 小型程控交換機外觀圖3、雙路無線綜合測試儀雙路無線綜合測試儀（以下簡稱綜測儀）包含的電路模塊很多，功能齊備，它既是測量儀器，又可作為被測量對象，其電路

11、原理及使用方法詳見附錄 2 。在實驗一至實驗四中綜測儀作為測量儀器，在實驗一中用來觀測無繩電話發射在空中的話音波形，了解話音的特點。4、移動通信教學實驗系統的組成及功能根據上面介紹的各設備原理，按照圖 1-3 的布局放置并連接設備，就構成了移動通信實驗系統。本系統可實現以下呼叫通話功能：( 1 ）無繩手機呼叫有線電話（無線呼叫有線） ； ( 2 ）有線電話呼叫無繩手機（有線呼叫無線） ； ( 3 ）有線電話呼叫有線電話（有線呼叫有線） 。在同時滿足以下兩個條件時，主、被呼用戶才可能建立話路，進入通話：( 1 ）被呼用戶空閑；( 2 ）主、被呼用戶之間至少有一條空閑路徑。由以上實驗可了解移動通信

12、系統的基本網絡結構及功能。另外，在手機與有線電話通話時，用示波器在綜測儀上觀測發射在空中的話音波形，可了解話音的基本特征。話音是由發音器官中的聲音激勵源和口腔聲道形狀的不同而形成的。話音分為濁音和清音，濁音包括元音及濁輔音。濁音對應子聲帶振動，每個單詞中移動通信技術實驗指導書6至少包括 1 個濁音。濁音，又稱有聲音。發濁音時聲帶在氣流作用下準周期地閉合或開啟，從而在聲帶中激勵起準周期的聲振動，形成濁音聲波，如圖 1-5 所示圖中 tp 為基音周期，則基音頻率 fp = 1/tp。通常 fp在 7030ohz 范圍內，則 tp=3 13ms 。基音頻率一般女聲較高，男聲較低。清音又稱無聲音。發清

13、音時聲帶不振動，聲道被氣流沖擊產生較小幅度的聲波，其波形與噪聲相似，清音信號沒有準周期性。包括濁音及清音的話音能量主要集中在 300400hz 頻率范圍內。圖 1- 5 濁音的準周期波形5、二類移動通信教學實驗系統移動通信教學實驗系統分為學生實驗型及教師演示型二類。5.1 學生實驗型移動通信教學實驗系統學生做實驗時，同一實驗室內有許多組實驗系統，相距很近，為了防止互相干擾，必須降低無繩電話的發射功率及接收機靈敏度，以減小電磁波作用范圍。在此條件下，為了保證同一套實驗系統內部接收信號足夠強，能正常完成各實驗，必須加強無線設備間的無線耦合： 無繩座機 bs 的天線垂直豎立但不要拉出。綜測儀 bs

14、測量收發信機天線放置在無繩座機天線與座機外殼之間的縫隙中，使二者無線緊耦合。 無繩手機 ms 的天線不要拉出。將綜測儀 ms 測量收發信機天線的芯線與地線夾在一起后套在無繩手機天線上，使二者無線緊耦合。5.2 教師演示型移動通信教學實驗系統教師演示型的無繩電話發射功率及接收靈敏度保持生產廠家出廠值不變。做實驗時，無繩手機可在距無繩座機及綜測儀 13 米范圍內自由移動，方便移動通信技術實驗指導書7教師演示。四、實驗步驟四、實驗步驟1按圖 1-3 的布局放置設備并連接成系統：兩部有線電話用戶線插入交換機號碼 801、802 的用戶線插孔：無繩電話座機用戶線插入交換機號碼 804 的用戶線插孔。這些

15、號碼就是各部電話對應的號碼。將交換機、無繩電話座機及手機充電器都接通 220 伏電源。無繩電話座機、手機及綜測儀使用上次實驗已經對好碼的同一套系統或由教師實驗前完成對碼，使三者識別碼及呼叫信道一致（對碼步驟詳見實驗四的實驗步驟 1)。2有線電話 1 摘機，交換機上對應的 led 指示燈亮，用戶聽撥號音。用戶撥號呼叫有線電話 2，有線電話 2 振鈴，有線電話 1 聽回鈴。有線電話 2 摘機通話，通話完畢掛機，未掛機的一方聽忙音。若有線電話 2 忙（己摘機） ，則有線電話 1 摘機撥號后聽忙音。若有線電話 2 用戶線從交換機上拔下，有線電話1 撥號后聽回鈴。3有線電話 2 撥號呼叫有線電話 l，通

16、話完畢掛機。4無繩手機按“通話”鍵摘機，聽到撥號音后撥有線電話 1 或有線電話 2的號碼，有線電話振鈴，無繩手機聽回鈴。有線電話摘機通話，通話完畢掛機（其中，無繩手機再按“通話”鍵或將手機放回充電器則掛機） 。5有線電話摘機撥號（804）呼叫無繩手機，手機振鈴，有線電話聽回鈴。手機按“通話”鍵摘機通話，通話完畢掛機6將雙蹤示波器兩個探頭分別接至綜測儀 bs 及 ms 測量面板上 a 玩輸出端口。接通綜測儀電源（k5 置 on)，置系統測量自動工作方式滋心至 syst 燈亮，再按 k2） ，綜測儀守候在無繩電話控制信道。關發射機（k6 置 off)，關信令存貯顯示模塊（k6 置 off)。手機按

17、“通話”鍵摘機，與座機一起由控制信道轉移到某空閑通話信道，綜測儀檢測到摘機信令后自動跟蹤掃描，鎖定于該通話信道。若綜測儀因誤碼未檢測到手機摘機信令仍停在控制信道，則按控制面板掃描（scan）鍵 k3 啟動綜測儀掃描信道，最后鎖定于該通活信道。綜測儀鎖定于通話信道的標志是：移動通信技術實驗指導書8信道掃描停止并且 bs 及 ms 測量面板同時顯示各自的接收頻率。手機撥號呼叫有線電話進入通話后，示波器可觀測到通話雙方的話音波形，記錄濁音波形，測出濁音的基音頻率。五、實驗報告內容1 畫出移動通信實驗系統的網絡結構方框圖，給出系統功能，并說明它是如何由常用的蜂窩移動通信系統在保持基本特征不變條件下合理

18、簡化而來。2 總結主呼方從摘機、撥號、通話到掛機的各個階段聽到那些信號音。3 由實驗結果回答，有線電話掛機時用戶線是處于開路狀態嗎？4 畫出自己話音濁音波形，給出所測基音頻率，與同組同學比較。移動通信技術實驗指導書9實驗二實驗二 無線數字信令無線數字信令一、實驗目的一、實驗目的通過對無繩電話的測量，了解一般移動通信系統無線數字信令的基本概念，包括數字信令調制方式、幀結構及傳輸協議等概念。二、實驗內容二、實驗內容1 用雙蹤示波器通過綜測儀觀測無繩電話無線數字信令波形，了解數據的副載波調制方式及數字信令幀結構。2 用雙蹤示波器通過綜測儀觀測無繩電話無線數字信令傳輸協議。三、基本原理三、基本原理通信

19、系統中除用戶信息（如話音）外的一系列控制信號稱為信令。信令系統與用戶信息傳輸系統是二個相伴隨的系統，信令系統連接并控制用戶信息傳輸系統的所有網絡設備及用戶終端設備，共同構成整個通信系統。信令完成呼叫接續的建立、拆除、監控等一系列的操作與控制，保證用戶信息傳輸系統正確且可靠的動作，使用戶信息有效傳輸。因此，信令可以看作是整個通信系統的神經中樞。按信令形式不同，信令分為模擬信令和數字信令兩類。模擬信令包括音頻信令及其它形式的模擬信號，它應用早，現在仍應用在許多通信系統中，例如pstn 模擬用戶線信令全為模擬信令。數字信令具有速度快、容量大等一系列明顯優點，已成為目前通信系統中采用的主要形式。典型的

20、移動通信系統 bs 至 ms 之間的無線數字信令幀結構如圖 2-1 所示，它包括位同步碼（又稱為前置碼） 、幀同步（又稱為字同步） 、有效數據（包括地址、命令和其它數據）及糾錯碼四部分，分別介紹如下。圖 2- 1 典型的數字信令幀結構 ( 1 ）位同步：數字通信收端必須從接收的數據流中提取位同步，才能對移動通信技術實驗指導書10數據準確進行積分、采樣和判決，正確恢復發端數據位同步建立需要時間，而數字信令是突發的數據串，收端必須在幀同步及有效數據收到之前建立位同步，因此在信令的幀同步前集中加入一段位同步碼。( 2 ）幀同步：幀同步位于一個信令幀有效數據的起點，作為幀同步的特殊碼組必須具有尖銳峰值

21、的自相關函數，便于與隨機的數字信息相區別常用的有巴克碼和 m 序列。位同步及幀同步統稱同步碼( 3 ）有效數據：包括地址、命令等數據。信令的控制、操作功能全由有效數據完成。( 4 ）糾錯碼：對有效數據進行糾（檢）錯編碼后產生的監督位。基于糾（檢）錯編碼的數據傳輸差錯控制方法，常用的有以下二種： 前向糾錯 fec(forward error correction ) ：發端對數據進行糾錯編碼，收端進行糾錯解碼，對未超過糾錯范圍的誤碼予以糾正。 檢錯重發，常稱為自動請求重發 arq ( automatic repeat request ) ：發端對數據進行糾、檢錯編碼，收端發現有糾正不了的誤碼時，

22、自動請求發端重發，直到收到正確數據為止。顯然，后一糾錯方式的可靠性要高得多，但付出的代價是降低了信息的傳輸速率。發端在沒有收端請求的情況下，按事先規定主動重發多幀信令，收端對其糾檢錯之后再進行大數判決，亦可提高信令數據傳輸可靠性。這可認為是對 arq 重發次數作硬性規定后與 fec 組合而成的一種方法。表 2.1 信令數據的 fsk 調制方式作為構成圖 1-3 移動通信教學實驗系統無線部分的中國 ct1 無繩電話，相關技術標準只規定了其工作頻率、調制方式等射頻技術要求（見附錄 1 表 1)，但對其信令結構、傳輸協議及多信道共用方式未作規定，由各生產廠家自行定數據fsk 調制臺數0周期 2.0m

23、s 的一周方波1周期 2.8ms 的一周方波幀同步 s周期 4.0ms 的一周方波移動通信技術實驗指導書11義、開發。因而，各廠家生產的無繩電話這方面技術各不相同，座機與手機一般不能交換配對使用。本實驗系統中采用的一種無繩電話的信令結構及多信道共用方式是國內外很多廠家所采用的，十分可靠實用，也比較規范，便于觀測。1無繩電話無線數字信令副載頻調制方式及幀結構信令數據先對副載頻進行 fsk 調制，即一次調制，如表 2-1 所示。然后再對 45/48mhz 的主載頻調頻（fm） ，即二次調制。由于每個碼元只調制為 l 個周期的副載頻，故與經典的 fsk 調制相比有點不同：碼元寬度隨 0/1 數據而變

24、化。數據幀的典型結構以手機撥號碼 7 為例，見圖 2-2.數據幀各部分的含義見畋 2-3,其有效數據有 12 位，分為三個部分：圖 2-2 典型的信令數據結構圖 2-3 信令數據幀各部分的定義( 1 ) idh idh 為無繩電話系統 16 位識別碼（id 碼）的高 4 位。在初裝無繩電話時，座機與手機要統一 id 碼，稱為對碼。只有 id 碼相同的座機和手機才能建立無線連接，有效防止不同 id 碼無繩電話之間的竄擾和盜打。在手機摘機主呼及被呼振鈴時，才全部發送及接收 16 位 id 碼，在這以后的信令傳輸過程中為節省傳輸時間只發送部分 id 碼。為了使綜測儀能自動跟蹤測量無繩電話工作過程，綜

25、測儀也要與無繩電話對碼，使綜測儀、無繩電話座機及手機三者的 id 碼及呼叫信道保持一致樹碼方法見實驗四的實驗步驟 1。實驗前教師己對好了碼，實驗一、二、三中同學不必對碼） 綜測儀內的無繩電話系統 id 碼及控制信道號都存在 e2prom 中，掉電移動通信技術實驗指導書12不會丟失。要查看系統 id 碼只需點動綜測儀對碼(code）鍵，即可在頻率顯示led 數碼管上顯示 d 碼 4 秒鐘。16 位二進制碼以 8 位四進制碼形式顯示，高位在左，低位在右，例如 01,23,32,10（四進制）0001,1011,1110,0100(b)。(2）手機號代碼本無繩電話一臺座機最多可帶 4 部手機（任一時

26、間只能有一部手機占用座機通話） 。在對碼時，按手機對碼的先后順序，座機順次指定手機號碼為1、2、3、4。信令中手機號代碼含義見表 2-2,2 位代碼倒序看為自然二進制碼，與手機號碼直接對應。( 3 ）命令（消息）命令（消息）為 6 位，亦應倒序讀取，圖 2-3 中命令倒序碼為00,0lllb07h，表示消息“撥號碼 7” 。常用命令（消息）見表 2-3。2無線數字信令傳輸協議無繩電話呼叫接續有不同狀態，包括手機被呼振鈴，手機主呼被呼摘機，手機撥號，進入通話后手機進行“閃斷” 、 “換頻” 、 “掛機”等操作。在呼叫接續的不同狀態下，信令及通話結束后掛機的信令傳輸協傳輸協議各不相同，下面僅介紹手

27、機撥號、閃斷（rash)議。(1）手機撥號（號碼 7)圖 2-4 為手機撥號（號碼 7 ）信令傳輸過程。圖中，命令（消息）幀各部分含義見前節；應答幀中 idl 為 id 碼低 4 位， 為 idl 的反碼。由圖可見lid無繩電話信令收發是全雙工工作方式，座機及手機可同時收發信令。移動通信技術實驗指導書13為保證信令數據傳輸可靠性，必須采用差錯控制。本無繩電話采用檢錯重發即自動請求重發 arq 方式實現差錯控制。但與一般 arq 方式不同，數據中的檢錯功能不是由糾檢錯編碼而是由以下手段實現： 如表 2-1 所示，每位數據都是特定周期的一周方波，收端微處理器采用脈寬檢測方式檢測其半周期及周期，超過

28、表中數值（有一定允許誤差）就判定為誤碼。只要有 1 位誤碼就確定數據幀出錯。另外，噪聲及干擾引起前一碼元脈寬變化會傳遞到下一碼元，若前一碼元剛好錯成另一碼元，則下一碼元脈沖半周期或周期一般都會出錯。總之，脈沖半周期及周期寬度檢測是一種極嚴格的檢測方式，在相同信噪比條件下，它的誤碼率比常用的最佳檢測方式相關檢測或匹配濾波的誤碼率要高得多。更重要的是，最佳檢測對每個碼元的檢測結果只給出是 0 還是1，但這個碼元的對錯它一無所知，只能通過糾錯解碼來判定；而脈寬檢測根據每個碼元的參數就可檢測出誤碼，等效為每個碼元自帶檢錯信息。 命令幀中的 idh 及應答/應答確認幀中的可、idl 分別為無繩電lid話

29、系統 16 位 id 碼的高 4 位、低 4 位的反碼及低 4 位，是座機及手機雙方都確知的數據，收端可檢出這些數據的錯誤。座機及手機依據以上信令數據的可靠檢錯功能，以自動請求重發 arq 方式保證信令數據傳輸的可靠性：如圖 2-4 所示，若座機 bs 收到第 1 個命令幀檢測無誤碼，則連續發多個應答幀表示收到正確的命令。ms 只要正確收到其中一個應答幀就確認 bs 已收到正確命令幀，于是在發完當前的命令幀后就停止發命令幀，然后發多個應答移動通信技術實驗指導書14確認幀通知 bs ，讓 bs 停發應答幀，完成 1 次手機撥號命令的傳送過程。若bs 未收到正確的命令幀，則不發應答，等效為發送請求

30、重發信息，ms 就連續重發第 3 個、第 4 個 命令幀，直至收到 bs 的應答為止（或 ms 因發送超時，放棄這次信令傳輸） 。ms 至少發送 2 個命令幀的原因是，bs 在收完第 1 個命令幀檢測無誤碼直到發完第 1 個應答幀并被 ms 正確接收后，ms 己經將第 2 個命令幀發送了一部分，因而發完算了。由于重發的最后一幀命令幀是多余的，生產廠家開發者對這一段手機程序沒有準確設計及仔細調試，命令幀后幾位可能有錯誤。( 2 ）手機掛機圖 2-5 手機掛機信令傳輸過程圖 2-5 為手機掛機信令傳輸過程。由圖可見，其過程與手機撥號完全相同，唯一的區別是命令內容不同。四、實驗步驟（一）用普通雙蹤示

31、波器觀測無線數字信令1 將普通雙蹤示波器的兩個測量探頭分別接在綜測儀 bs 及 ms 測量面板上存貯信令的輸出端 sig ；示波器外觸發輸入端接至綜測儀 bs 測量面板的觸發信號輸出端 tris 。示波器設置為上升沿外觸發，水平分度 2ms / div ，垂直為 dc 、2v/div 。設置綜測儀為自動跟蹤測量方式（按工作方式控制面板上 k1 至 syst 燈亮，再按 k2 使 k2 燈常亮） ，綜測儀守候于無繩電話系統的控制信道：接通綜測儀信令存貯顯示（save ) 電路模塊電源儀 10 置 on ，頂部 led 指示燈亮） ，按運行（run ）鍵使停止存貯（stop ) 移動通信技術實驗指

32、導書15指示燈滅，模塊處于等待觸發存貯狀態；關發射機電源（tx 控制板上 k6 置 off ，其上方電源指示燈滅） 。為了避免交換機信號音及 2 / 4 轉換反射信號干擾信令波形觀測，本實驗中將無繩座機用戶線從交換機上拔下。2 手機按“通話”鍵摘機，與座機一起由控制信道轉移到某空閑通話信道，綜測儀檢測到摘機信令后自動跟蹤掃描，鎖定于該通話信道，并發出一聲蜂鳴聲指示。信令存貯顯示控制面板停止（siop ）燈亮，表示手機摘機信令過程已存貯完畢。若綜測儀因誤碼未檢測到手機摘機信令仍停在控制信道，則按控制面板掃描（s can ) 鍵 k3 啟動綜測儀掃描，最后鎖定于該通活信道。綜測儀鎖定于通話信道的標

33、志是：信道掃描仃止并且 bs 及 ms 測量面板同時顯示接收頻率。3 按綜測儀信令存貯顯示面板上運行（run ）鍵，停止（stop ）指示燈滅，綜測儀處等待觸發存貯狀態。4 手機用戶按鍵進行“撥號” 、 “閃斷”等操作，綜測儀以單次觸發方式存貯記錄下這一次信令傳輸過程，存貯顯示控制面板上停止（stop ）指示燈亮，示波器可觀察到存貯的數字信令。調節示波器觸發電平旋鈕使波形穩定，旋轉綜測儀信令存貯顯示控制面板上波形位置（position ）旋鈕左右移動顯示波形，或按復位（rst ）鍵使顯示波形回到信令傳輸過程的起點。反復按同步（sync ）鍵分五步循環步進調節波形的閃爍及亮度，在波形由嚴重閃爍剛

34、好調節到不閃爍時，亮度最高，波形最清晰，在以后的測量中再不必調整。如此仔細觀測并記錄信令幀結構及信令傳輸過程。5 重復 3 、4 ，觀測并記錄另 1 次信令傳輸過程。6 通話完畢，重復 3 ，使綜測儀準備存貯信令，按手機“通話”鍵掛機，用示波器觀察并記錄手機掛機信令傳輸過程。7 拉開手機與座機之間的距離（對學生實驗型教學實驗系統，應拉開綜測儀 bs 測量收發信機天線與座機天線距離及 ms 測量收發信機天線與手機天線移動通信技術實驗指導書16距離） ，降低座機的接收機輸入 c 加，增大接收信令誤碼率。手機重復按某數字鍵撥號，觀測信令傳輸過程中命令幀重發 2 次以上的現象。（二）用下 05210

35、雙蹤數字存貯示波器觀測無線數字信令1 將 tds210 雙蹤數字存貯示波器的兩個測量探頭分別接至綜測儀 bs 及 ms 測量面板上 afo 端；示波器外觸發輸入端接至綜測儀 ms 測量面板上tria 觸發輸出端。示波器設置為上升沿外觸發，單次觸發方式，觸發電平11.6v ；水平分度 25msdiv ； 垂直為直流、2v/div 。關斷綜測儀發射機及信令存貯顯示電路（ix 控制面板上 k6 置 off , save 控制面板上 k10 置 off ，電源指示燈滅） ；置綜測儀為自動測量方式（按控制面板粗至 syst 燈亮，再按 k2 , k2 燈常亮） ，綜測儀守候于無繩電話系統的控制信道。2

36、手機按“通話”鍵摘機，與座機一起由控制信道轉移到某空閑通話信道，綜測儀檢測到摘機信令后自動跟蹤掃描，鎖定于該通話信道，并發出一聲蜂鳴聲指示。按示波器運行（run ）鍵使示波器處于等待觸發掃描狀態，示波器顯示屏上方狀態欄中停止（stop ) 字符變為運行（run ）字符。3 手機用戶按鍵進行“撥號” 、 “閃斷”等操作，tds21o 數字存貯示波器以單次觸發方式存貯顯示這一次信令傳輸過程，示波器顯示屏上方狀態欄中顯示停止（stop）字符。調節示波器水平分度至 2.55 ms/div ，展開波形，仔細觀測并記錄信令傳輸過程。4 調節示波器水平分度返回 25ms / d iv ，按運行（run ）鍵

37、使示波器處于等待觸發掃描狀態，示波器顯示屏上方狀態欄中停止（stop ）字符變為運行（run ）字符。重復 3 , 觀測并記錄另一次信令傳輸過程。5 通話完畢，按運行（run ）鍵使示波器處于等待觸發掃描狀態，示波器顯示屏上方狀態欄中停止（stop ）字符變為運行（run ）字符。按手機“通話”鍵掛機，示波器存貯顯示掛機信令傳輸過程，仔細觀測并記錄。6 拉開手機與座機之間的距離(對學生實驗型教學實驗系統，應拉開綜測儀 bs 測量收發信機天線與座機天線距離及 ms 測量收發信機天與手機天線距離）移動通信技術實驗指導書17，降低座機的接收機輸入 c/n，增大接收信令誤碼率。手機重復按某數字鍵撥號，

38、觀測信令傳輸過程中命令幀重發 2 次以上的現象。五、實驗報告內容五、實驗報告內容1 給出以下幾種操作的無線數字信令傳輸過程圖，并注明在綜測儀上查到的無繩電話系統 16 位 id 碼，與圖中 idh 、lid比較。最后總結出數字信令典型幀結構和信令傳輸過程。( 1 ）手機撥號碼 1 ： ( 2 ）手機撥號碼 3 ； ( 3 ）手機撥號碼 9 ； ( 4 ）手機進行“閃斷”操作( 5 ）手機掛機。2 根據信令傳輸過程中，因接收誤碼導至命令幀重發 2 次以上的現象，回答數字信令傳輸采用何種差錯控制方式。六、思考題六、思考題測量并記錄手機主呼摘機信令傳輸過程，試分析信令幀結構及傳輸協議。（注：研究性題

39、目，無現成答案）移動通信技術實驗指導書18實驗三實驗三 信令系統信令系統一、實驗目的一、實驗目的通過對移動通信教學實驗系統的測量，了解一般移動通信系統的信令系統的基本概念。二、實驗內容二、實驗內容1 用示波器觀測無繩座機用戶線信令。2 用示波器觀測手機操作時座機對手機一座機之間無線數字信令與座機一交換機之間用戶線信令的轉換、轉發。3 用示波器觀測手機主呼有線電話的呼叫接續信令傳輸全過程。三、基本原理三、基本原理通信系統中除用戶信息（如話音）外的一系列控制信號稱為信令。信令系統與用戶信息傳輸系統是二個相伴隨的系統，信令系統連接并控制用戶信息傳輸系統的所有網絡設備及用戶終端設備，共同構成整個通信系

40、統。信令完成呼叫接續的建立、拆除、監控等一系列的操作與控制，保證用戶信息傳輸系統正確且可靠的動作，使用戶信息有效傳輸。因此，信令系統可以看作是整個通信系統的神經中樞。信令在信令系統中傳輸、轉發、交互及實施控制。用戶信息對于電路交換通信系統而言，是在呼叫接續完成后建立的逐段連接的信息通道中傳輸。按信令通道與用戶信息通道在物理上是否獨立，信令分為共路信令及隨路信令。共路信令集中在獨立的信令通道中傳輸。隨路信令在用戶信息通道中采用時分、頻分等方式隨同用戶信息一起在信息通道中傳輸。本移動通信實驗系統在研究其信令系統及用戶信息傳輸系統時的原理框圖如圖 3 一 1 所示，它涉及到無線信道及程控交換機用戶線

41、信道兩類信道。無線信道包括 1 個專用呼叫信道及 19 個通話信道（詳見實驗四） 。專用呼叫信道上傳送的是共路信令。無線通話信道及有線用戶線信道上，信令與用戶信息以時分方式在同一信移動通信技術實驗指導書19道上傳輸，都屬于隨路信令。用戶線用戶線無線圖 3 -1 移動通信實驗系統的信道連接無線數字信令在實驗二中己詳細研究，下面首先介紹程控交換機用戶線信令，然后介紹無繩座機 bs 對 bs 一 ms 之間的無線數字信令及 ex 一 bs 之間的用戶線信令的轉換、轉發，最后來研究手機 ms 主呼有線電話 tel 的完整的呼叫接續信令傳輸過程，建立信令系統的概念。1、程控交換機用戶線信令國家標準規定的

42、 pstn 程控交換機用戶線信令如下所示。( 1 ）監視信令 饋電電壓為-48v ，用戶環路電阻（包括話機摘機電阻）小于 2000 ，交換機向電話機直流饋電電流（環路電流）1850ma （電話機摘機門限電流約 ioma ） 。 鈴流：25 土 3hz 正弦波，有效值 90 土 15v 。 撥號音：450 土 25hz 連續信號，電平為-10 土 3dbm 。 忙音：450 土 25hz、0.7 秒斷續（0.35 秒送、0.35 秒斷）信號，電平為-10 土 3dbm。回鈴音：450hz 土 25hz、5 秒斷續（1 秒送、4 秒斷）信號，電平為-10 土 3dbm。(2）地址信令（撥號信令）直

43、流脈沖信號（己不常用，略）雙音多頻（dtmf：dual tone multi-fequency）信號，如表 3-1 所示。表 3-1 dtmf 信號的頻率及表示的數字、符號高頻1209133614771633移動通信技術實驗指導書20低頻697123a770456b852789c941*0#d由以上用戶線信令技術標準可見，它是包括直流（環流）和音頻（25hz、450fz 及 dt 州f)的模擬信令。本實驗系統中采用的小型用戶程控交換機用戶線信令總體上符合以上標準，只在以下細節上有差別，但是它的使用完全正常。饋電電壓約為 24v，比 pstn 交換機的 48v 低。這是因為其用戶線短，線路壓降小

44、，24v 現電壓已足夠使用。發出的 450hz 信號音為方波。由于 450hz 信號音（包括撥號音，回鈴音及忙音）是發給用戶聽的指示音，其波形不理想不影響用戶聽覺對其含義的判斷。鈴流為 50hz，有效值 70v。由于用戶線不長，電話能正常振鈴。2用戶線信令過程以有線電話 1 呼叫有線電話 2 為例介紹如下：有線電話 1 未摘機，用戶線環路斷開，環路電流為 0，電話機端電壓等于交換機饋電電壓。有線電話 1 摘機，用戶線環路通，環路電流為 185oma，大于摘機環流門限 ioma,交換機據此判定有線電話機 1 摘機，向其發撥號音。此時由于有環路電流，電話機端電壓下降到 610v。 有線電話 1 用

45、戶按數字鍵撥號，通過用戶線向交換機發 dtmf 號碼。 交換機收齊號碼后，檢查電話機 2 空閑（環流為 0 ) ，則向它發鈴流，并向電話機 1 發回鈴；若電話機 2 忙，則向電話機 1 發忙音。移動通信技術實驗指導書21 電話機 2 用戶摘機（環流大于摘機門限 10ma ) ，交換機停止發鈴流，接通雙方話路（交換連接） ，雙方通話。 一方掛機（環流為 0 ) ，交換機斷開雙方話路，向另一方發忙音。 另一方掛機，交換機停發忙音。完成一次呼叫接續。以上呼叫接續（包括信令傳輸及話音傳輸）過程如圖 3-2 所示。圖 3-2 tel1 tel2 呼叫接續過程3 座機 bs 對兩側有繃無線信令的轉換、轉發

46、在一個復雜的通信系統中，信令要經過同樣復雜的信令系統逐段傳輸、轉換、轉發、交互，才能完成呼叫接續，實現用戶信息通道的連接及用戶信息的傳送。例如，本實驗通信系統的無繩座機 bs ，就擔負其一側 bs-ms 無線數字信令與另一側 ex-bs 用戶線信令轉換、轉發作用。以手機 ms 主呼為例，呼叫接續過程中 bs 對信令的轉換、轉發如圖 3-3 所示。移動通信技術實驗指導書22 圖 3-3 無線/有線信令的轉換、轉發4 實驗系統呼叫接續全過程實驗系統呼叫接續全過程以手機主呼有線電話為例如圖 3-4 所示。圖 3-4 手機主呼有線電話接續過程四、實驗步驟（一）觀測程控交換機用戶線信令移動通信技術實驗指

47、導書23圖 3-5 實驗系統呼叫接續測量方框圖1按圖 3-5 連接系統，其中，用戶線測量板 line.pcb 插接在無繩座機 bs的用戶線上，將 2 線制用戶線引出 2 個測量端 a、b。用座機 bs 所帶的有線電話手柄及撥號盤等進行呼叫接續操作，用示波器在用戶線引出端 a、b 上測量用戶線信令并記錄。2座機手柄掛機，無環流。示波器測量通道 chi 設置為 dc、20v/div，測得用戶線 a、b 端電壓為交換機饋電電壓，約 24v。3座機手柄摘機，有環流，用戶線 a、b 端電壓下降至約 610v。4重新設置示波器 chi 為 ac、0.2v/div，觀測到交換機發出的連續 450hz撥號音。

48、5重新設置示波器 chi 為 ac、1v/div，座機撥號，觀測到座機發出的dtmf 號碼。6撥號呼通有線電話后，有線電話振鈴，用戶線 a、b 端可觀測到 450hz回鈴信號。7有線電話摘機通話，用戶線 a,b 端觀測到雙方話音波形。8有線電話掛機，用戶線 a、b 端觀測到交換機發出的忙音。9重新設置示波器 chi 為 dc、20v/div。座機 bs 掛機，無環流，觀測到用戶線 a、b 端電壓上升為交換機饋電電壓，約為 24v。10重新設置示波器 chi 為 dc、50v/div。有線電話呼叫無繩電話，有線電話聽見回鈴音，無繩座機用戶線 a、b 端可觀測到鈴流（座機內部振鈴揚聲器線己斷開，聽

49、不到振鈴聲） 。移動通信技術實驗指導書2411某些呼叫接續階段的用戶線信令沒觀測記錄清楚的，可重復前面某些步驟。（二）觀測無紉有線信令的轉換1仍按圖 3-5 連接系統。示波器通道 chi 設置為 dc、20v/div；通道 ch2設置為 dc、2v/div。綜測儀關斷發射機及信令存貯顯示模塊，在 ms 測量面板afo 端實時測量 ms 發射信令。在 bs 用戶線 a、b 端測量用戶線信令。2無繩手機 ms 反復摘掛機，示波器通道 chz 可觀測到 ms 發射的 fsk 數字信令（不必觀察細節） ，示波器通道 ch1 可觀測到 bs 用戶線 a、b 端電壓反復在低電壓（約 610v)及高電壓（交

50、換機饋電電壓，約 24v）之間跳變，并且時間關系是無線數字信令在先，用戶線電壓跳變滯后。3重新設置示波器通道 ch1 為 ac、iv/div。手機 ms 摘機，示波器 ch1 觀測到撥號音。手機反復按數字鍵撥號，示波器 ch2 觀測到 ms 發送給 bs 的數字信令，ch1 觀測到 bs 發送給 ex 的 dtmf 信號，并且時間關系是前者在先，后者滯后。（三）觀測手機呼叫有線電話的呼叫接續過程1同（二） 、1。2手機 ms 摘機，示波器通道 ch2 觀測到 ms 發送給 bs 的 fsk 數字信令（不必觀察細節） ，示波器通道 ch1 觀測到 bs 用戶線 a、b 端電壓下跳到約610v。3

51、重新設置示波器 ch1 為 ac、1v/div，觀測到 ex 發送給 bs 的撥號音。手機撥有線電話號碼，示波器 ch2 觀察到 ms 發送給 bs 的 fsk 數字信令，示波器 ch1 觀測到稍有滯后的 bs 發送給 ex 的 dtmf 信號。4有線電話振鈴。示波器通道 ch2 改接至綜測儀 bs 測量面板的 afo 端。bs 用戶線 a、b 端及綜測儀 bs 測量面板上的 afo 端同時觀測到回鈴音。5有線電話摘機，雙方通話，示波器 ch2 改接綜測儀 ms 測量面板上的afo 端，示波器 ch1 及 ch2 可觀測到雙方話音波形。移動通信技術實驗指導書256手機 ms 掛機，示波器 ch

52、2 觀測到 ms 發送給 bs 的 fsk 數字信令，示波器 ch1 觀測到稍滯后的 bs 用戶線 a、b 端電壓的正跳變。7有線電話聽忙音，掛機。五、實驗報告內容1畫出手機呼叫有線電話的呼叫接續過程圖，說明信令的傳輸、轉發、交互及控制過程，了解移動通信實驗系統的信令系統構成及呼叫接續信令過程。2給出實際采用的小型程控交換機用戶線信令的種類及參數，說明與pstn 程控交換機用戶線信令在細節上的差別，并分析為什么能正常工作。3回答本實驗系統的無線信道及用戶線有線信道的信令是共路信令還是隨路信令。移動通信技術實驗指導書26實驗四實驗四 多信道共用、空閑信道選取方式多信道共用、空閑信道選取方式一、實

53、驗目的一、實驗目的通過對移動通信教學實驗系統的測量，了解一般移動通信系統無線多信道共用、空閑信道選取方式。二、實驗內容二、實驗內容1 用綜測儀自動跟蹤測量無繩電話呼叫接續各階段的工作信道，了解其多信道共用、空閑信道選取方式。2 用綜測儀自動跟蹤測量無繩電話通話狀態下切換頻道操作后通話信道的改變，了解其切換頻道功能。三、基本原理三、基本原理1 多信道共用的移動通信系統，在基站控制的小區內有多個無線信道提供給移動用戶共用。那么，在某一用戶主呼或被呼時，如何從幾個信道中選擇一個空閑信道分配給該用戶使用呢？空閑信道選取方式以有下四種：( 1 ）專用呼叫信道（專用控制信道）方式；( 2 ）循環定位方式；

54、( 3 ）循環不定位方式；( 4 ）循環分散定位方式。無繩電話的多信道共用是一個小區（所研究的無繩電話電磁波覆蓋范圍所自然形成的小區域）內所有無繩電話共用 20 個信道。然而，與蜂窩移動通信系統及集群移動通信系統不同，無繩電話小區內的全體無繩電話無統一的基站控制器，而是由每臺無繩電話各自獨立地選用空閑信道。若采用循環定位方式及循環分散定位方式，已掛機的無繩電話也要占用一個信道發示閑音，一個小區最多只能容納 20 部無繩電話，容量太小，故不能采用。實際能采用的只有專用呼叫信道方式及循環不定位方式或兩種方式的變形及組合方式。專用呼叫信道方式呼叫速度快，但在呼叫信道上受干擾的概率較大；循環移動通信技

55、術實驗指導書27不定位方式基本不存在互相干擾，但呼叫速度慢。當前國內生產的 ct1 無繩電話大多采用專用呼叫信道方式。一臺無繩電話的手機與座機重新對識別碼（id 碼）后，由識別碼按一定算法確定新的呼叫信道。所有的初始呼叫都在呼叫信道上進行。因此，同一臺無繩電話的“專用”呼叫信道也是可變的。小區的不同無繩電話識別碼一般都不相同，呼叫信道一般也各不相同。另外，其它無繩電話通話時占用本臺無繩電話呼叫信道的概率及占用時間都是有限的。第三，本臺無繩電話手機距離座機一般是最近的，收到的信號最強。總之，采用專用呼叫信道方式的無繩電話在呼叫信道受強干擾而不能完成呼叫接續的概率不大。采用專用呼叫信道的無繩電話空

56、閑通話信道是如何確定的呢？采用專用呼叫信道方式的無繩電話系統在掛機狀態下座機及手機都守候在自己的專用呼叫信道上，座機還時分掃描其它 19 個通話信道，檢測并記錄其中的空閑信道。當手機主呼或被呼時，座機通過呼叫信道給手機指定存貯的一個空閑信道作為通話信道，座機和手機的收發信機由呼叫信道轉移到該通話信道。在后續的撥號（手機主呼時）及通話過程中一直占用該通話信道，直至掛機返回呼叫信道守候。2 無繩電話在通話過程中可以切換通話信道。若用戶感覺當前通話信道上有干擾，可按手機“頻道”鍵啟動切換信道的信令傳輸過程，座機給手機重新指定一個空閑信道，雙方一起轉移到新的空閑信道繼續通話。這與蜂窩移動通信系統的越區

57、信道切換相似。區別在于后者由系統與移動臺自動測量和切換信道，前者是人工測量（聽話音效果）和人工啟動然后再自動切換信道。四、實驗步驟四、實驗步驟1重新設置無繩電話及綜測儀識別碼（ld 碼）及專用呼叫信道( 1 ）仍按圖 1-3 的布局放置設備并連接成系統。設置綜測儀為系統測量方式（按心至 syst 燈亮） 。( 2 ）連續按住綜測儀對碼（code ）鍵超過 4 秒，綜測儀進入對碼及搜索專用呼叫信道狀態，守候在 ch7 準備接收無繩座機發送的新 id 碼，信道號移動通信技術實驗指導書28led 數碼管顯示 ch7 。然后釋放對碼鍵。( 3 ）在掛機狀態下，按住無繩座機“對碼”鍵，座機進入對碼狀態，

58、隨機產生 16 位新的 id 碼，在 ch7 信道上發射出去。綜測儀正確收到 id 碼后發出一長聲蜂鳴聲指示。仍按住座機“對碼”鍵不放，再按住手機“對碼”鍵，手機正確收到座機發射的新 id 碼后，發出蜂鳴聲指示，id 碼設置完畢。無繩電話座機、手機及綜測儀三者的 id 碼一致了，并且無繩電話座機及手機的新呼叫信道也確定了。釋放座機及手機“對碼”鍵，雙方返回正常工作的掛機狀態。幾秒鐘后綜測儀進入搜索專用呼叫信道狀態，循環搜索 20 個信道，信道號 led 數碼管循環顯示對應的信道號。( 4 ）有線電話撥號呼叫無繩電話，無繩手機振鈴，無繩座機在新的專用呼叫信道上向無繩手機發振鈴信令。綜測儀循環搜索

59、到專用呼叫信道，就停留在該信道并發出連續蜂鳴聲。( 5 ）按綜測儀控制面板掃描（scan ）鍵 k3 ，綜測儀存貯新 id 碼及新呼叫信道號于護 prom 后返回系統測量工作方式，syst 燈亮。2 觀測無繩電話系統空閑信道選取方式( 1 ）綜測儀設置為自動（auto ）工作方式（按粗至 syst 燈亮，再按 k2 , k2 燈常亮） ，守候在無繩電話呼叫信道，示波器二個通道的探頭分別接在綜測儀 bs 及 ms 測量面板的八幾端。( 2 ）手機按“通話”鍵摘機，座機及手機一起轉移到座機指定的空閑通話信道。綜測儀檢測到手機摘機信令（示波器可觀測到）則自動跟蹤掃描并且最后鎖定于該通話信道，顯示該信

60、道號碼及無繩電話 bs 及 ms 發射頻率。手機撥號呼叫有線電話，示波器觀測到手機撥號等操作的信令波形或通話雙方話音波形。綜測儀若因接收信令誤碼未能檢測到手機的摘機信令，仍停留在呼叫信道，則可按掃描（scan ）鍵 k3 啟動搜索，k3 燈閃爍，最后鎖定于無繩電話的通話信道，綜測儀返回自動（auto ）工作方式，k3 燈滅，k2 燈常亮。( 3 ）通話完畢，手機按“通話”鍵掛機，座機及手機一起返回呼叫信道移動通信技術實驗指導書29守候。綜測儀檢測到手機掛機信令，亦返回呼叫信道守候。綜測儀若因接收信令誤碼未能檢測到手機的掛機信令，仍停留在通話信道，則可按自動（auto ）鍵 k2 返回呼叫信道守