移动通信实验指导书(自编)

1、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基本功能。3了解基带话音的基本特点。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，观察呼叫接续过程，熟悉移动通信系统的基本功能。3用实验箱及示波器观测空中传输的话音波形。三、实验步骤1按图1-3的布局顺序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(带用户线信号测量板LINE.PCB)插入交换机号码804的用户线插孔。这些号码就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

2、AC电源。无绳电话座机、手机及实验箱使用上次实验已经对好码的同一套系统或由教师实验前完成对码，使三者识别码及呼叫信道一致（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

3、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(804)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别接至实验箱”BS测量”及”MS测量”面板上接收机解调输出端AFo。接通实验箱电源（K5置ON），置系统测量自动AUTO工作方式(按”工作方式”控制面板K1键至SYST灯亮，再按K2键使K2灯亮)，实验箱守候在无绳电话控制信道。关发射机（”发射机控制”面板上的K6置OFF），关信令存储显示模块（”无线信令存储显示”面板上的K10置OFF）。手机按“通话”键摘机，与座机一起由控制信道转移

4、到某空闲通话信道，实验箱检测到摘机信令后自动跟踪扫描，锁定于该通话信道。若实验箱因误码未检测到手机摘机信令仍停在控制信道，则按K3键启动实验箱扫描信道（SCAN），最后锁定于该通活信道。实验箱锁定于通话信道的标志是：信道扫描仃止并且”BS测量”及”MS测量”面板同时显示各自的接收频率。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。四、实验报告内容1画出移动通信实验系统的网络结构方框图，给出系统功能，并说明它是如何由常用的蜂窝移动通信系统在保持基本特证不变条件下合理简化而来。2总结主呼方从摘机、拨号、通话到挂机的各个阶段听到那些信号音。3画出

5、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 FH-CDMA（跳频码分多址）移动通信一、实验目的1了解FH-CDMA（跳频码分多址）移动通信原理。2了解一种常用的正交跳频序列RS编码序列。二、实验内容1测量FH-CDMA移动通信实验系统发射端及接收端锁相频率合成器控制电压，了解收发两端频率是否按同一跳频序列同步跳变（同地址FH-CDMA）或按不同跳频序列跳变（不同地址FH-CDMA）。2测量同地址与不同地址FH-CDMA发射端及接收端各点信号与数据，了解FH-CDMA原理。三、实验步骤1设置实验箱为FH-CDMA工作方式（按K1键至NECH灯亮，再按K4键使K4灯亮），”BS收发

6、信机”及”MS收发信机”的工作频道按表5-3以15跳/秒速率随机跳变，”工作方式”控制面板上”频道号”数码管实时显示”MS收发信机”的频道号；打开BS发射机TX-BS（”发射机控制”面板上K6置ON，K7置BS，”BS测量”面板上的”发射”灯亮），加上内部调制数字信号D1（K9置”内调制”）。2反复按K4键，系统循环步进处于表5-4所示二种子工作方式之一。表5-4 FH-CDMA通信子工作方式(NECH灯常亮)子方式序号K4灯指示子工作方式闪速占空比11Hz0.1同地址(收发两端都用表5-3中0号序列)同步FH-CDMA21Hz0.9不同地址(收发两端分别用0及11号序列)FH-CDMA3将模

7、拟双踪示波器设置为：双踪/切换(CHOP) 扫描方式，内触发，扫描速度调至足够慢。二个通道都设置为DC、1V/DIV2V/DIV，在”BS测量”及”MS测量”面板上分别观测TX-BS及RX-MS的锁相频率合成器环路控制电压uct及ucr； 4反复按K4键，K4灯闪亮的占空比为0.1或0.9循环切换。当占空比为0.1时，可观测到二套收发信机uc同步随机跳变，即同地址同步跳频；当占空比为0.9时，可观测到二套收发信机uc以不同方式随机跳变，即不同地址跳频。5重新设置双踪示波器为外触发、DC方式，外触发输入接至实验箱”BS测量”或”MS测量”面板TRI端，扫描速度调至10ms/DIV。按K4键，当K

8、4灯闪烁占空比为0.1即收发两端同地址同步跳频时，测量得到收端AFO波形如图5-5所示，调节”发射机控制”面板上的”幅度”电位器，使有效信号幅度足够大，约2VP-P，便于观测。由图可见，在锁相环捕捉过程中频率不断变化，还未锁定于额定值，收发两端频率不相等，收端收不到发端射频信号，AFO输出一片噪声直至环路锁定为止，之后发端才开始发送数椐至收端。在收发两端同地址同步跳频时，若收发天线距离足够小，接收信号足够强时，接收端显示接收信号频率。当K4灯闪烁占空比为0.9即收发两端不同地址跳频时，收发两端频率总不相同，接收端总是接收不到发端射频信号，AFO输出恒为一片噪声，并且无接收信号频率显示。在收发两

9、端同地址同步跳频时，将示波器一个通道接至收端AFO，另一通道顺次接至发端uct及D1，以收端AFO为时间参考，在同一座标纸上记录发端uct、D1及收端 AFO波形，得到同步跳频工作过程图。6. 将双踪示波器扫描速度调至2ms/DIV。当K4灯闪烁占空比为0.1时，接收端DK输出发端调制信号（D1=10101100循环重复）。将示波器一个通道接至发端D1，另一通道顺次接至收端AFO、DK1、DK2、CLK(上升沿有效)、DK，以发端D1为时间参考，顺次测量并在同一座标纸上记录发端D1及收端AFO、DK1、DK2、CLK、DK波形。或者按信号流向从D1至AFO、DK1、DK2、CLK、DK，双踪示

10、波器两个通道同时测量两个相邻信号，先在座标纸上记录前面一个信号波形(或前一次测量已记录)，再以前一个波形为时间参考记录后面一个信号波形，依此类推顺次同步测量、记录所有信号波形。得到同步跳频数椐传输处理波形图。跳频跳频噪声噪声收数据AFO (MS)65 ms(一个频道停留时间)保护时间 PLL锁定时间0电平(2V)图5-5 同步FH-CDMA通信系统跳频工作过程四、实验报告内容1整理实验记录，画出图5-3所示FH-CDMA系统在同地址同步FH-CDMA工作方式下，工作过程图及数椐传输处理波形图，结合不同地址FH-CDMA工作方式下接收端接收不到发端信号、AFO输出恒为一片噪声的情况，说明FH-C

11、DMA的基本工作原理。2试给出由3阶m序列构成的RS编码序列，研究其作为跳频序列的正交性。实验三 信令系统一、实验目的通过对移动通信教学实验系统的测量，了解一般移动通信系统的信令系统的基本概念。二、实验内容1用示波器观测无绳座机用户线信令。2用示波器观测手机操作时座机对手机座机之间无线数字信令与座机交换机之间用户线信令的转换、转发。3用示波器观测手机主呼有线电话的呼叫接续信令传输全过程。三、实验步骤（一）观测程控交换机用户线信令CH2SDTabCH1LINE.PCB AFo - MSGND示波器MS示波器TELBSEX图3-5 实验系统呼叫接续过程测量方框图1按图3-5连接系统，其中，用户线测

12、量板LINE.PCB插接在无绳座机BS的用户线上，将2线制用户线引出2个测量端a、b。用座机BS所带的有线电话手柄及拨号盘等进行呼叫接续操作，用示波器在用户线引出端a、b上测量用户线信令并记录。2座机手柄挂机，无环流。示波器测量通道CH1设置为DC、20V/DIV，测量用户线a、b端电压。3座机手柄摘机，有环流，测量用户线a、b端电压。4重新设置示波器CH1为AC、0.2V/DIV，观测交换机发出的拨号音。5重新设置示波器CH1为AC、1V/DIV，座机拨号，观测座机发出的DTMF号码。6拨号呼通有线电话后，有线电话振铃，观测回铃信号。7有线电话摘机通话，观测双方话音波形。8有线电话挂机，观测

13、忙音。9重新设置示波器CH1为DC、20V/DIV。座机BS挂机，观测用户线a、b端电压。10重新设置示波器CH1为DC、50V/DIV。有线电话呼叫无绳电话，有线电话听见回铃音，观测无绳座机用户线a、b端铃流（座机内部振铃扬声器线已断开，听不到振铃声）。（二）观测无线/有线信令的转换1仍按图3-5连接系统。示波器通道CH1设置为DC、20V/DIV；通道CH2设置为DC、2V/DIV。实验箱关断发射机及信令存储显示模块，在”MS测量”面板AFo端实时测量手机MS发射信令。在座机BS用户线a、b端测量用户线信令。2无绳手机MS反复摘挂机，示波器通道CH2可观测到MS发射的FSK数字信令（不必观

14、察细节），示波器通道CH1可观测到BS用户线a、b端电压反复在低电压（约610VDC）及高电压（交换机馈电电压，约24VDC）之间跳变，并且时间关系是无线数字信令在先，用户线电压跳变滞后。3重新设置示波器通道CH1为AC、1V/DIV。手机MS摘机，示波器CH1观测到拨号音。手机反复按数字键拨号，示波器CH2观测到MS发送给BS的数字信令，CH1观测到BS发送给EX的DTMF信号，并且时间关系是前者在先，后者滞后。（三）观测手机呼叫有线电话的呼叫接续过程1同（二）、1。2手机MS摘机，示波器通道CH2观测到MS发送给BS的FSK数字信令（不必观察细节），示波器通道CH1观测座机BS用户线a、b

15、端电压负跳变。3重新设置示波器CH1为AC、1V/DIV，观测到EX发送给BS的拨号音。手机拨有线电话号码，示波器CH2观察到MS发送给BS的FSK数字信令，示波器CH1观测到稍有滞后的BS发送给EX的DTMF信号。4有线电话振铃。示波器通道CH2改接至实验箱”BS测量”面板的AFo端。BS用户线a、b端及实验箱”BS测量”面板上的AFo端同时观测到回铃音。5有线电话摘机，双方通话，示波器CH2改接实验箱”MS测量”面板上的AFo端，示波器CH1及CH2可观测到双方话音波形。6手机MS挂机，示波器CH2观测到MS发送给BS的FSK数字信令，示波器CH1观测到稍滞后的BS用户线a、b端电压的正跳

16、变。7有线电话听忙音，挂机。四、实验报告内容1画出手机呼叫有线电话的呼叫接续过程图，说明信令的传输、转发、交互及控制过程，了解移动通信实验系统的信令系统构成及呼叫接续信令过程。2给出实际采用的小型程控交换机用户线信令的种类及参数，说明与PSTN程控交换机用户线信令在细节上的差别，并分析为什么能正常工作。3回答本实验系统的无线信道(包括专用呼叫信道及通话信道)及用户线有线信道的信令是共路信令还是随路信令。实验四 GPRS模块主叫通话实验一、实验目的1 了解GPRS基本原理；2 了解GPRS无线通信模块（又称为GPRS MODEM或GSM/GPRS模块）的基本知识；3 了解AT指令基本知识4 掌握

17、GPRS无线通信模块的使用；二、实验内容 通过对GPRS模块输入AT指令实现GPRS模块的主叫通话三、实验步骤1. 硬件连接在操作之前需要进行硬件连接： 连接计算机串口和GPRS模块串口； 连接好GPRS模块天线； 在GPRS模块的SIM卡座上插入SIM卡； 在GPRS模块上接好电话手柄； 检查连接无误后接上实验箱电源，将实验箱电源开关K5拨到GPRS一侧，GPRS模块通电开始搜索网络，指示灯以1秒周期闪亮；搜索到网络后指示灯以3秒周期闪亮； 运行GPRS MODEM 调试工具V1.0，在其界面上选择正确的串口号，设置串口：波特率（9600）、奇偶校验（None）、数据位数（8）和停止位数（1

18、），并打开串口。2. 串口测试调试工具运行后，在调试工具中输入如下命令测试串口通讯是否正常。在AT指令输入区输入AT点击“手动发送AT指令”按钮发送AT指令，如果在应答区返回OK应答表明串口通讯正常，如果不能返回OK应答，则表明调试工具所设置的波特率和GPRS模块的波特率不适应，此时需要修改调试工具的波特率直到能够返回OK应答为止。3. GPRS主叫过程接下来就可以在调试工具中输入AT指令直接拨打电话，在调试工具AT指令输入区中输入：ATDstringnum；（stringnum表示被叫号码，注意此处的分号不能省略）点击“手动发送AT指令”按钮，发送拨号AT指令进行拨号操作，电话手柄中可听见拨

19、号信令音。呼通对方后听到回铃，如果对方接听电话，则在调试工具AT指令应答区中将返回OK ，此时就可以正常通话了。如果模块主动挂机，则执行如下操作：在AT指令发送区输入ATH后点击“手动发送AT指令”按钮发送AT指令给模块。模块返回：OK表示语音通路已经解除，通话结束。如果被叫方主动挂机则模块返回：NO CARRIER (无载波，信道已释放)4实验结束操作发送：ATSMSO返回：SMSO: MS OFFOKSHUTDOWN用上述AT指令关闭模块以后再切断电源，模块在网络中处于“IMSI分离”正常状态；若直接切断模块电源，则模块在网络中处于“IMSI附着”非正常状态。四、实验报告内容1. 简述GP

20、RS基本原理以及特点；2. 简述GPRS模块调试工具的AT指令操作方法；3. 简述GPRS模块的主叫过程。GPRS模块用AT指令以文本和PDU格式发送短消息一、实验目的1 了解SMS短消息服务的基本知识；2 掌握PDU编码的基本知识；3 掌握AT指令基本知识；4 掌握GPRS模块用AT指令以文本和PDU格式发送短消息的方法。二、实验内容通过GPRS模块用AT指令以文本和PDU格式发送短消息。三、实验步骤1. 硬件连接和测试串口 在操作之前需要进行硬件连接： 连接计算机串口和GPRS模块串口； 连接好GPRS模块天线； 在GPRS模块的SIM卡座上插入SIM卡； 在GPRS模块上接好电话手柄；

21、检查连接无误后接上实验箱电源，将实验箱电源开关K5拨到GPRS一侧，GPRS模块通电开始搜索网络，指示灯以1秒周期闪亮；搜索到网络后指示灯以3秒周期闪亮； 运行GPRS MODEM 调试工具V1.0，在其界面上选择正确的串口号，设置串口：波特率（9600）、奇偶校验（None）、数据位数（8）和停止位数（1），并打开串口。2. 以文本格式发送短消息 (1) 测试串口 输入：AT ，点击“手动发送AT指令“按钮 返回：OK ，串口通讯正常(2)设置短信中心号码 输入：AT+CSCA=+8613800270500 武汉短信中心号码，各地短信中心号码不同，请咨询本地1860) 点击“手动发送AT指令” 按钮 返回：OK(3)设置为文本模式 输入：AT+CMGF=1 点击“手动发送AT指令” 按钮 返回：OK(4)输入对方手机号码 输入：AT+CMGS=对方手机号，点击“手动发送AT指令” 按钮 返回：(5)输入要发送的信息内容 在发送区输入：HELLO! 按“CtrlZ发送短信”按钮发送短消息内容 返回：+CMGS:126 OK 发送成功,对方手机收到”HELLO!”内容的短消息3. PDU格式发送短消息(1) 测试串口发送：AT返回：OK(2)