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、基本原理
图1-1是与公用电话网（PSTN ）相连的蜂窝移动通信系统方框图。系统包括大量移动台MS 、许多基站BS 、若干移动交换中心MSC 及若干与MSC 相连的数椐库(HLR 、VLR 等，图中未画出)，MSC 通过中继线与公用电话网PSTN 的交换机EX 相连，接入公用电话网。系统的基本功能是：移动台能与有线电话或其它移动台通话(或传输数椐等信息)。
图1-1 移动通信系统方框图
这样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1-2，它将图1-1实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机；基站BS 及移动台MS 蜂窝移动通信系统 公用电话网（PSTN ） MS ( Mobile Station )
: 移动台 BS ( Base Station )
: 基地台 MSC ( Mobile Switch Center ) : 移动交换中心(包括交换机和数
MS MS
EX MSC
BS BS TEL
各选用一台；有线电话采用二部。 它与图1-1实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是相同的。
图1-2 简化的移动通信系统方框图
常用的移动通信系统主要有三类：蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统及无绳电话系统，它们的功能及应用场合各不相同，但它们涉及的基本工作原理及技术是相同的。
移动通信的多址方式主要有FDMA 、TDMA 、CDMA 三大类。FDMA 系统一般为模拟移动通信制式，TDMA 及CDMA （实际上，通常为TDMA/FDMA 及CDMA/FDMA 混合多址方式）为数字移动通信制式。FDMA 发展早，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应用。数字移动通信是在模拟移动通信基础上发展、演进而来的，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。
基于以上原因，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1-2中，
BS 、MS 实际选用基于FDMA 技术、采用数字信令的中国CT1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，采用了一台实验箱（SDT ），构成一套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3所示。
图1-3 移动通信教学实验系统
MS ( Mobile Station ) : 移动台（无绳电话手机）
BS ( Base Station ) : 基地台（无绳电话座机）
EX ( Exchanger ) : 程控交换机
TEL (Telephone ) :
有线电话 SDT MS
BS EX TEL TEL
下面对图1-3各部分实际采用的设备及本实验内容介绍如下：
1．CT1无绳电话
CT1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,采用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1-4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。虽然从使用功能上看，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。CT1无绳电话及在其后发展起来的各种数字无绳电话组成的无绳电话大家族，成为常用的四类移动通信系统之一。
我国的CT1无绳电话技术标准、工作原理及手机使用方法见附录1。
通常，同一实验室内有许多组实验系统，相距很近，为了防止互相干扰，必须降低无绳电话的发射功率及接收机灵敏度，以减小电磁波作用范围。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。实验箱”BS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。将实验箱”MS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。
2．程控交换机
本教学实验系统中程控交换机采用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。本系统中不用其外线端口，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1-4为小型程控交换机的外观图。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 AC市电供电，通电后电源指示LED灯连续闪烁。用户电话摘机后对应的LED指示灯亮。
图1-4 小型程控交换机外观图
3．实验箱
实验箱包含的电路模块很多，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。
在实验一～实验四中实验箱作为测量仪器，在实验一中用来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
根据上面介绍的各设备原理，按照图1-3的布局顺序放置并连接设备，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基本网络结构及功能。
另外，在手机与有线电话通话时，用示波器在实验箱上观测发射在空中的话音波形，可了解话音的基本特征。
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1-5所示。图中T P 为基音周期，则基音频率f p =1/T p 。通常f p 在70~300Hz 范围内，则T p =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主要集中在300~3400Hz 频率范围内。
t (ms)
相对声压
图1-3 浊音波形
图1-5 浊音的准周期波形 相对声压
四、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 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AF o。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
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。
图1-3 移动通信教学实验系统
移动通信教学实验系统的组成及功能:
根据上面介绍的各设备原理，按照图1-3的布局顺序放置并连接设备，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。
将系统合理简化得到实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机；基站BS 及移动台MS 各选用一台；有线电话采用二部。 它与实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是相同的。
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．画出自己话音浊音波形，给出所测基音频率，与同组同学比较。
MS ( Mobile Station ) : 移动台（无绳电话手机）
BS ( Base Station ) : 基地台（无绳电话座机）
EX ( Exchanger ) : 程控交换机
TEL (Telephone ) :
有线电话 SDT MS
BS EX TEL TEL
所测得的基音频率：
实验二无线数字信令
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无线数字信令（空中信令）的基本概念，包括数字信令调制方式、帧结构及传输协议等概念。
二、实验内容
1．用双踪示波器通过实验箱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．用双踪示波器通过实验箱观测无绳电话无线数字信令传输协议。
三、基本原理
通信系统中除用户信息（如话音）外的一系列控制信号称为信令。信令系统与用户信息传输系统是二个相伴随的系统，信令系统连接并控制用户信息传输系统的所有网络设备及用户终端设备，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控制，保证用户信息传输系统正确且可靠的动作，使用户信息有效传输。因此，信令可以看作是整个通信系统的神经中枢。
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用的主要形式。
典型的移动通信系统BS至MS之间的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、消息和其它数据）及纠/检错码四部分，分别介绍如下。
图2-1 典型的数字信令帧结构
（1）位同步：数字通信收端必须从接收的数据流中提取位同步，才能对数据准确进行采样和判决，正确恢复发端数据。位同步建立需要时间，而数字信令是突发的数据串，收端必须在帧同步及有效数据收到之前建立位同步，因此在信令的帧同步前集中加入一段位同步码。
（2）帧同步：帧同步位于一个信令帧有效数据的起点，作为帧同步的特殊码组其自相
关函数必须具有尖锐峰值，便于与随机的数字信息相区别。常用的有巴克码和m序列。
位同步及帧同步统称同步码。
（3）有效数据：包括地址、消息或消息等数据。信令的控制、操作功能全由有效数据完成。
（4）纠/检错码：对有效数据进行纠/检错编码后产生的监督位。
基于纠/检错编码的数据传输差错控制方法，常用的有以下二种：
．前向纠错FEC(Forward Error Correction)：发端对数据进行纠/检错编码，收端进行纠错解码，对未超过纠错范围的误码予以纠正。
．检错重发，常称为自动请求重发ARQ(Automatic Repeat Request)：发端对数据进行纠/检错编码，收端发现有纠正不了的误码时，自动请求发端重发，直到收到正确数据为止。
显然，后一纠错方式的可靠性要高得多，但付出的代价是降低了信息的传输速率。这符合香农定理。
发端在没有收端请求的情况下，按事先规定主动重发多帧信令，收端对其纠检错之后再进行大数判决，亦可提高信令数据传输可靠性。这可认为是对ARQ重发次数作硬性规定后与FEC组合而成的一种方法。
作为构成图1-3移动通信教学实验系统无线部分的中国CT1无绳电话，相关技术标准只规定了其工作频率、调制方式等射频技术要求（见附录1表1），但对其信令结构、传输协议及多信道共用方式未作规定，由各生产厂家自行定义、开发。因而，各厂家生产的无绳电话这方面技术各不相同，座机与手机一般不能交换配对使用。本实验系统中采用的一种无绳电话的信令结构及多信道共用方式是国内外很多厂家所采用的，十分可靠实用，也比较规范，便于观测。
1．无绳电话无线数字信令副载频调制方式及帧结构
信令数据先对副载频进行FSK调制，即一次调制，如表2-1所示。然后再对45/48MHz 的主载频调频（FM），即二次调制。由于每个码元只调制为1个周期的副载频，故与经典的FSK调制相比有点不同：码元宽度随0/1数据而变化。
数据FSK调制参数
0周期的一周方波
1周期的一周方波
帧同步S周期的一周方波
数据帧的典型结构以手机拨号码7为例，见图2-2。数据帧各部分的含义见图2-3，其
中有效数据有12位，分为三个部分：
图3-1 典型的信令帧结构
图2-2 典型的信令数据帧结构
0 0 S, 1 0 1 0, 0 0, 1 1 1 0, 0 0
图2-3 信令数据帧各部分的含义
（1）ID H
ID H 为无绳电话系统16位识别码（ID 码）的高4位。在初装无绳电话时，座机与手机要统一ID 码，称为对码。只有ID 码相同的座机和手机才能建立无线连接，有效防止不同ID 码无绳电话之间的窜扰和盗打。在手机摘机主呼及被呼振铃时，才全部发送及接收16位ID 码，在这以后的信令传输过程中为节省传输时间只发送部分ID 码。
为了使实验箱能自动跟踪测量无绳电话工作过程，实验箱也要与无绳电话对码，使实验箱、无绳电话座机及手机三者的ID 码及呼叫信道保持一致(对码方法见实验四的实验步骤1。实验前教师己对好了码，实验一、二、三中同学不必对码)。实验箱内的无绳电话系统ID 码及控制信道号都存在E 2
PROM 中，掉电不会丢失。要查看系统ID 码只需点动实验箱”对码”键，即可在频率显示LED 数码管上显示ID 码4秒钟。16位二进制码以8位四进制码形式显示，高位在左，低位在右，例如01，23，32，10（四进制）=0001，1011，1110，0100（B ）。
（2）手机号代码
本无绳电话一台座机最多可带4部手机（任一时间只能有一部手机占用座机通话）。在对码时，按手机对码的先后顺序，座机顺次指定手机号码为1、2、3、4。信令中手机号代码含义见表2-2，2位代码倒序看为自然二进制码，与手机号码直接对应。
（3）消息
消息为6位，亦应倒序读取，图2-3中消息倒序码为00,0111B=07H ，表示消息”拨号同步码 ID H
手机号代码 消息(消息)
码7”。常用消息见表2-3。
消息
代码（倒序读出） 拨号码0-9、*、#
01-09H 、0EH 、0FH 闪断（Flash ）
10H 挂机
12H
2．无线数字信令传输协议 无绳电话呼叫接续有不同状态，包括手机被呼振铃，手机主呼/被呼摘机，手机拨号，进入通话后手机进行“闪断”、“换频”、“挂机”等操作。在呼叫接续的不同状态下，信令传输协议各不相同，下面仅介绍手机拨号、闪断（Flash ）及通话结束后挂机的信令传输协议。
（1）手机拨号
图2-4 手机拨号信令传输过程
图2-4为手机拨号（以”拨号码7”为例）信令传输过程。图中，消息帧各部分含义见前节；应答帧中ID L 为ID 码低4位，L ID 为ID L 的反码。由图可见，无绳电话信令收发是全双工工作方式，座机及手机可同时收发信令。
为保证信令数据传输可靠性，必须采用差错控制。本无绳电话采用检错重发即自动请求重发ARQ 方式实现差错控制。但与一般ARQ 方式不同，数据中的检错功能不是由纠检错编码而是由以下手段实现：
．如表2-1所示，每位数据都是特定周期的一周方波，收端微处理器采用脉宽检测方式检测其半周期及周期，超过表中数值（有一定允许误差）就判定为误码。只要有1位误码就确定数据帧出错。另外，噪声及干扰引起前一码元脉宽变化会传递到下一码元，若前一码元刚好错成另一码元，则下一码元脉冲半周期或周期一般都会出错。
总之，脉冲半周期及周期宽度检测是一种极严格的检测方式，在相同信噪比条件下，它的误码率比常用的最佳检测方式——相关检测或匹配滤波的误码率要高得多。更重要的是，MS 发：0 0 S, 0 1 0 0, 0 0, 1 1 1 0, 0 0; S ,0 1 0 0, 0 0, 1 1 1 0, 0 0; S, 0 1 0 0; S 0 1 BS 发： 0 0 S, 1 0 1 1; S 1 0 1 1; S 1 0 1 1. 同步 ID H 消息 (拨号码重发 消息帧 应答确认(ID L ) 重发 应答确认 同步 应答 (ID ) 重发
应答 … … 手机号 代码
最佳检测对每个码元的检测结果只给出是0还是1，但这个码元的对错它一无所知，只能通过纠错解码来判定；而脉宽检测根据每个码元的参数就可检测出误码，等效为每个码元自带检错信息。
．消息帧中的ID H 及应答/应答确认帧中的L ID 、ID L 分别为无绳电话系统16位ID 码的高4位、低4位的反码及低4位，是座机及手机双方都确知的数据，收端可检出这些数据的错误。
座机及手机依据以上信令数据的可靠检错功能，以自动请求重发ARQ 方式保证信令数据传输的可靠性：
如图2-4所示，若座机BS 收到第1个消息帧检测无误码，则连续发多个应答帧表示收到正确的消息。MS 只要正确收到其中一个应答帧就确认BS 已收到正确消息帧，于是在发完当前的消息帧后就停止发消息帧，然后发多个应答确认帧通知BS ，让BS 仃发应答帧，完成1次手机拨号消息的传送过程。若BS 未收到正确的消息帧，则不发应答，等效为发送请求重发信息，MS 就连续重发第3个、第4个……消息帧，直至收到BS 的应答为止（或MS 因发送超时，放弃这次信令传输）。
MS 至少发送2个消息帧的原因是，BS 在收完第1个消息帧检测无误码直到发完第1个应答帧并被MS 正确接收后，MS 已经将第2个消息帧发送了一部分，因而发完算了。
由于重发的最后一帧消息帧是多余的，生产厂家开发者对这一段手机程序没有准确设计及仔细调试，消息帧后几位可能有错误。
（2）手机挂机
图2-5 手机挂机信令传输过程
图2-5为手机挂机信令传输过程。由图可见，其过程与手机拨号完全相同，唯一的区别是消息内容不同。
四、实验步骤
按实验室现有示波器类型，选择以下二种方法之一做实验。
（一）用模拟双踪示波器观测无线数字信令
1. 将模拟双踪示波器设置为：双踪/切换(CHOP) 扫描方式，上升沿外触发，水平分度MS 发：0 0 S, 0 1 0 0, 0 0, 0 1 0 0, 1 0; S 0 1 0 0, 0 0, 0 1 0 0, 1 0; 0 0 S, 0 1 0 0; S BS 发： 0 0 S, 1 0 1 1; S 1 0 1 1; S 1 0 1 1.
同步 ID H 挂机消息
手机号 代码
2ms/DIV，垂直为DC、2V/DIV。示波器的两个测量探头分别接在实验箱”BS测量”及”MS 测量”面板上存储信令的输出端SIG；示波器外触发输入端接至实验箱”BS测量”或”MS 测量”面板的触发信号输出端TRI。
设置实验箱为AUTO自动跟踪测量方式（按”工作方式”控制面板上K1键至SYST灯亮，再按K2键使K2灯亮），实验箱守候于无绳电话系统的控制信道；打开无线信令存储显示电路 (“无线信令存储显示”面板上的K10置ON，顶部红灯亮；按”存储”键使”显示”绿灯灭，模块处于等待触发存储状态)；关发射机电源(“发射机控制”面板上的K6置OFF，顶部电源指示红灯灭)。
为了避免交换机信号音及2/4转换反射信号干扰信令波形观测，本实验中将无绳座机用户线从交换机上拔下。
2．手机按“通话”键摘机，与座机一起由控制信道转移到某空闲通话信道，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，并发出一声蜂鸣声指示。”无线信令存储显示”控制面板上的”显示”绿灯亮，表示手机摘机信令已存储完毕。
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”工作方式”控制面板K3键启动实验箱扫描(SKAN)，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。
3．按实验箱”无线信令存储显示”控制面板上”存储”键，”显示”灯灭，电路处等待触发存储状态。
4．手机用户按键进行“拨号”、“闪断”等操作，实验箱以单次触发方式存储记录下这一次信令传输过程，”显示”灯亮，示波器可观察到存储的数字信令。调节示波器触发电平旋钮使波形稳定；反复按”同步”键分八步循环步进调节波形的闪烁及亮度，在波形由严重闪烁刚好调节到不闪烁时，亮度最高，波形最清晰。旋转”位置”旋钮左右移动显示波形，或按”复位”键使显示波形回到信令传输过程的起点。如此仔细观测并记录信令帧结构及信令传输过程。
5．重复3、4，观测并记录另1次信令传输过程。
6.拉开手机与座机之间的距离，即拉开实验箱”BS收发信机”天线与无线电话座机天线距离及实验箱”MS收发信机”天线与无线电话手机天线距离，降低无线电话座机的接收机输入C/N，增大接收信令误码率。手机重复按某数字键拨号，观测信令传输过程中消息帧重发2次以上的现象。
（二）用TDS210双踪数字存储示波器观测无线数字信令
1．将TDS210双踪数字存储示波器的两个测量探头分别接至实验箱”BS测量”及”MS 测量”面板上AF o端；示波器外触发输入端接至TRI触发输出端。
示波器设置为上升沿外触发，单次触发方式，触发电平1~；水平分度25ms/DIV；垂直为直流、2V/DIV。
关断实验箱发射机及信令存储显示电路（”发射机控制”面板上的K6置OFF，”无线信令存储显示”控制面板上的K10置OFF）；置实验箱为自动测量AUTO方式（按”工作方式”控制面板K1键至SYST灯亮，再按K2健使K2灯亮），实验箱守候于无绳电话系统的控制信道。
2．手机按“通话”键摘机，与座机一起由控制信道转移到某空闲通话信道，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，并发出一声蜂鸣声指示。按示波器运行（RUN）键使示波器处于等待触发扫描状态，示波器显示屏上方状态栏中停止（STOP）字符变为运行（RUN）字符。
3．手机用户按键进行“拨号”、“闪断”等操作，TDS210数字存储示波器以单次触发方式存储显示这一次信令传输过程，示波器显示屏上方状态栏中显示停止（STOP）字符。调节示波器水平分度至~5ms/DIV，展开波形，仔细观测并记录信令传输过程。
4．调节示波器水平分度返回25ms/DIV，按运行（RUN）键使示波器处于等待触发扫描状态，示波器显示屏上方状态栏中停止（STOP）字符变为运行（RUN）字符。重复3，观测并记录另一次信令传输过程。
5.拉开手机与座机之间的距离，即拉开实验箱”BS收发信机”天线与无线电话座机天线距离及实验箱”MS收发信机”天线与无线电话手机天线距离，降低座机的接收机输入C/N，增大接收信令误码率。手机重复按某数字键拨号，观测信令传输过程中消息帧重发2次以上的现象。
五、实验报告内容
1．给出以下几种操作的无线数字信令传输过程图，并注明在实验箱上查到的无绳电话系统16位ID码，与图中ID H、ID L及
ID比较。最后总结出数字信令典型帧结构和信令传输
L
过程。
BS
MS
（1）手机拨号码1；
（2）手机拨号码3；
（3）手机拨号码9；
（4）手机进行“闪断”操作；
（5）手机挂机。
数据帧的典型结构以手机拨号码7为例,数据帧各部分的含义见图2-3，其中有效数据有12位，分为三个部分：
0S 1001000111000波形
数据图3-1 典型的信令帧结构
图2-2 典型的信令数据帧结构
0 0 S, 1 0 1 0, 0 0, 1 1 1 0, 0 0
图2-3 信令数据帧各部分的含义
IDh
1010 可以得到IDh 和IDl 同我们的对码对应
IDl 0110 同步码 ID H
手机号代码 消息(消息) 波形： 数据： 0 0 S 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0
（1）手机拨号
图2-4 手机拨号信令传输过程
图2-4为手机拨号（以”拨号码7”为例）信令传输过程。图中，消息帧各部分含义见前节；应答帧中ID L 为ID 码低4位，L ID 为ID L 的反码。由图可见，无绳电话信令收发是全双工工作方式，座机及手机可同时收发信令。
为保证信令数据传输可靠性，必须采用差错控制。本无绳电话采用检错重发即自动请求重发ARQ 方式实现差错控制。但与一般ARQ 方式不同，数据中的检错功能不是由纠检错编码而是由以下手段实现：
若座机BS 收到第1个消息帧检测无误码，则连续发多个应答帧表示收到正确的消息。MS 只要正确收到其中一个应答帧就确认BS 已收到正确消息帧，于是在发完当前的消息帧后就停止发消息帧，然后发多个应答确认帧通知BS ，让BS 仃发应答帧，完成1次手机拨号消息的传送过程。若BS 未收到正确的消息帧，则不发应答，等效为发送请求重发信息，MS 就连续重发第3个、第4个……消息帧，直至收到BS 的应答为止（或MS 因发送超时，放弃这次信令传输）。
MS 至少发送2个消息帧的原因是，BS 在收完第1个消息帧检测无误码直到发完第1个应答帧并被MS 正确接收后，MS 已经将第2个消息帧发送了一部分，因而发完算了。
由于重发的最后一帧消息帧是多余的，生产厂家开发者对这一段手机程序没有准确设计及仔细调试，消息帧后几位可能有错误。
（2）手机挂机
图2-5 手机挂机信令传输过程
MS 发：0 0 S, 0 1 0 0, 0 0, 0 1 0 0, 1 0; S 0 1 0 0, 0 0, 0 1 0 0, 1 0; 0 0 S, 0 1 0 0; S BS 发： 0 0 S, 1 0 1 1; S 1 0 1 1; S 1 0 1 1.
同步 ID H
挂机消息 手机号 代码 MS 发：0 0 S, 0 1 0 0, 0 0, 1 1 1 0, 0 0; S ,0 1 0 0, 0 0, 1 1 1 0, 0 0; S, 0 1 0 0; S 0 1 BS 发： 0 0 S, 1 0 1 1; S 1 0 1 1; S 1 0 1 1. 同步 ID H 消息 (拨号码重发 消息帧 应答确认(ID L ) 重发 应答确认 同步 应答 (ID ) 重发
应答 … … 手机号 代码
2．根椐信令传输过程中，因接收误码导至消息帧重发2次以上的现象，回答数字信令传输采用何种差错控制方式。
为保证信令数据传输可靠性，必须采用差错控制。本无绳电话采用检错重发即自动请求重发ARQ方式实现差错控制。
六、思考题
测量并记录手机主呼摘机信令传输过程，试分析信令帧结构及传输协议。（注：研究性题目，无现成答案）
北京邮电大学实验报告通信网理论基础实验报告 学院:信息与通信工程学院 班级:2013211124 学号: 姓名:
实验一 ErlangB公式计算器 一实验内容 编写Erlang B公式的图形界面计算器，实现给定任意两个变量求解第三个变量的功能： 1）给定到达的呼叫量a和中继线的数目s，求解系统的时间阻塞率B； 2）给定系统的时间阻塞率的要求B和到达的呼叫量a，求解中继线的数目s，以实现网络规划； 3）给定系统的时间阻塞率要求B以及中继线的数目s，判断该系统能支持的最大的呼叫量a。 二实验描述 1 实验思路 使用MA TLAB GUITOOL设计图形界面，通过单选按钮确定计算的变量，同时通过可编辑文本框输入其他两个已知变量的值，对于不同的变量，通过调用相应的函数进行求解并显示最终的结果。 2程序界面 3流程图 4主要的函数 符号规定如下： b(Blocking)：阻塞率； a(BHT)：到达呼叫量；
s(Lines)：中继线数量。 1）已知到达呼叫量a及中继线数量s求阻塞率b 使用迭代算法提高程序效率 B s,a= a?B s?1,a s+a?B(s?1,a) 代码如下： function b = ErlangB_b(a,s) b =1; for i =1:s b = a * b /(i + a * b); end end 2）已知到达呼叫量a及阻塞率b求中继线数量s 考虑到s为正整数，因此采用数值逼近的方法。采用循环的方式，在每次循环中增加s的值，同时调用B s,a函数计算阻塞率并与已知阻塞率比较，当本次误差小于上次误差时，结束循环，得到s值。 代码如下： function s = ErlangB_s(a,b) s =1; Bs = ErlangB_b(a,s); err = abs(b-Bs); err_s = err; while(err_s <= err) err = err_s; s = s +1; Bs = ErlangB_b(a,s); err_s = abs(b - Bs); end s = s -1; end 3）已知阻塞率b及中继线数量s求到达呼叫量a 考虑到a为有理数，因此采用变步长逼近的方法。采用循环的方式，在每次循环中增加a的值（步长为s/2），同时调用B s,a函数计算阻塞率并与已知阻塞率比较，当本次误差小于预设阈值时，结束循环，得到a值。 代码如下： function a = ErlangB_a(b,s)
电子科技大学 通信抗干扰技术国家级重点实验室 实验报告 课程名称移动通信原理 实验内容无线信道特性分析； BPSK/QPSK通信链路搭建与误码性能分析； SIMO系统性能仿真分析 课程教师胡苏 成员姓名成员学号成员分工 独立完成必做题第二题，参与选做题SIMO仿 真中的最大比值合并模型设计 参与选做题SIMO仿真中的 等增益合并模型设计 独立完成必做题第一题 参与选做题SIMO仿真中的 选择合并模型设计
1，必做题目 1.1无线信道特性分析 1.1.1实验目的 1)了解无线信道各种衰落特性； 2)掌握各种描述无线信道特性参数的物理意义； 3)利用MATLAB中的仿真工具模拟无线信道的衰落特性。 1.1.2实验内容 1)基于simulink搭建一个QPSK发送链路，QPSK调制信号经过了瑞利衰 落信道，观察信号经过衰落前后的星座图，观察信道特性。仿真参数：信源比特速率为500kbps，多径相对时延为[0 4e-06 8e-06 1.2e-05]秒，相对平均功率为[0 -3 -6 -9]dB，最大多普勒频移为200Hz。例如信道设置如下图所示：
1.1.3实验仿真 (1)实验框图 （2）图表及说明 图一：Before Rayleigh Fading1 #上图为QPSK相位图，由图可以看出2比特码元有四种。
图二：After Rayleigh Fading #从上图可以看出，信号通过瑞利信道后，满足瑞利分布，相位和幅度发生随机变化，所以图三中的相位不是集中在四点，而是在四个点附近随机分布。 图三：Impulse Response #从冲激响应的图可以看出相位在时间上发生了偏移。
SG-SX22移动通信原理实验箱 移动通信系列实验箱是本公司新近推出的新型移动通信实验系统，它有移动终端、移动基站、移动交换机组成。移动终端既可完成基本的移动原理实验且能自成系统完成相当于GSM和CDMA手机的通话与测试实验；也可和移动基站、移动交换机配合构成一个完整的移动通信系统。（网络组成见产品特点图） 一、技术指标 （一）移动通信原理实验箱（移动终端） 移动终端实验箱既能完成移动通信原理实验又能作为一个移动终端进行手机的
系统实验和手机的测试实验 移动通信原理实验 信源编码实验； 声码器实验； 信道编码实验； 扩频解扩、CDMA编码实验、地址码的相关性与信号分解； 时分复用与解复用； 各种调制解调实验； 各单元级联起来组成一个CDMA手机系统实验（可以拨号通话）； 手机模拟系统各模块信号测试实验； GSM/GPRS模块配置与AT命令编程实验； 2、移动通信系统实验（完成任意移动终端间实时双工通信） 发送： (1)拨号呼叫实现移动终端信令交换。 (2)完成语音的模数转换，实验箱采用AD73311线性16位A/D变换，采样率32K/S。 (3)AMBE2000对前级的语音数据进行压缩编码，语音速率为2350bps，FEC 速率为50bps。 (4)对语音数据进行线路编码：卷积编码。
(5)对语音数据插导频后进行CDMA编码。 (6)QPSK调制。 (7)射频调制、发射。 (8)基于GSM/GPRS模块的虚拟手机开发实验、分布式数据采集实验；接收：为上述过程的逆过程。 （二）移动基站 移动基站作用： A）管理业务信道和控制信道； B）动态查询各移动终端的工作状态； C）给移动终端分配业务信道资源； D）向移动终端发送各种信令信号； E）将各终端所处状态及交换信息打包用光纤发给移动交换机； F）切换并管理小区间的移动终端； （三）移动交换机 移动交换机作用： A）接收基站发来的交换信息； B）转接小区间接续信令； C）协调分配信道资源； D）将整个通信网中终端状态送给PC机，并在PC机上显示。
北京邮电大学实验报告 题目：基于SYSTEMVIEW通信原理实验报告 班级：2013211124 专业：信息工程 姓名：曹爽 成绩：
目录 实验一：抽样定理 (3) 一、实验目的 (3) 二、实验要求 (3) 三、实验原理 (3) 四、实验步骤和结果 (3) 五、实验总结和讨论 (9) 实验二：验证奈奎斯特第一准则 (10) 一、实验目的 (10) 二、实验要求 (10) 三、实验原理 (10) 四、实验步骤和结果 (10) 五、实验总结和讨论 (19) 实验三：16QAM的调制与解调 (20) 一、实验目的 (20) 二、实验要求 (20) 三、实验原理 (20) 四、实验步骤和结果 (21) 五、实验总结和讨论 (33) 心得体会和实验建议 (34)
实验一：抽样定理 一、 实验目的 1. 掌握抽样定理。 2. 通过时域频域波形分析系统性能。 二、 实验要求 改变抽样速率观察信号波形的变化。 三、 实验原理 一个频率限制在0f 的时间连续信号()m t ，如果以0 12S T f 的间隔进行等间隔均匀抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全还原确定。 四、 实验步骤和结果 1. 按照图1.4.1所示连接电路，其中三个信号源设置频率值分别为10Hz 、15Hz 、20Hz ，如图1.4.2所示。 图1.4.1 连接框图
图1.4.2 信号源设置，其余两个频率值设置分别为15和20 2.由于三个信号源最高频率为20Hz，根据奈奎斯特抽样定理，最低抽样频率应 为40Hz，才能恢复出原信号，所以设置抽样脉冲为40Hz，如图1.4.3。 图1.4.3 抽样脉冲设置 3.之后设置低通滤波器，设置数字低通滤波器为巴特沃斯滤波器（其他类型的 低通滤波器也可以，影响不大），截止频率设置为信号源最高频率值20Hz，如图1.4.4。
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、基本原理 图1-1是与公用电话网（PSTN ）相连的蜂窝移动通信系统方框图。系统包括大量移动 台MS 、许多基站BS 、若干移动交换中心MSC 及若干与MSC 相连的数椐库(HLR 、VLR 等，图中未画出)，MSC 通过中继线与公用电话网PSTN 的交换机EX 相连，接入公用电话网。系统的基本功能是：移动台能与有线电话或其它移动台通话(或传输数椐等信息)。 图1-1 移动通信系统方框图 这样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 1-2，它将图1-1实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机；基站BS 及移动台MS 各选用一台；有线电话采用二部。 它与图1-1实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是
相同的。 图1-2 简化的移动通信系统方框图 常用的移动通信系统主要有三类：蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统及无绳电话系 统，它们的功能及应用场合各不相同，但它们涉及的基本工作原理及技术是相同的。 移动通信的多址方式主要有FDMA 、TDMA 、CDMA 三大类。FDMA 系统一般为模拟 移动通信制式，TDMA 及CDMA （实际上，通常为TDMA/FDMA 及CDMA/FDMA 混合多址方式）为数字移动通信制式。FDMA 发展早，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应用。数字移动通信是在模拟移动通信基础上发展、演进而来的，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。 基于以上原因，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1-2中，BS 、MS 实际选用基于FDMA 技术、采用数字信令的中国CT1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，采用了一台实验箱（SDT ），构成一 套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3 所示。 图1-3 移动通信教学实验系统 下面对图1-3各部分实际采用的设备及本实验内容介绍如下： MS ( Mobile Station ) : 移动台（无绳电话手机） BS ( Base Station ) : 基地台（无绳电话座机） EX ( Exchanger ) : 程控交换机 TEL (Telephone ) : 有线电话 SDT : 实验箱 SDT MS BS EX TEL TEL
ADS系统级仿真 ——发射机、零中频接收机与外差式接收机 课程名称：移动通信系统 院系：通信工程学院 专业：通信01班 年级： 2013级 姓名：叶汉霆 学号： 指导教师：李明玉 实验时间： 重庆大学
一、实验目的： 1. 熟悉ADS软件的使用、能用该软件进行原理图设计和原理图仿真。 2. 了解发射机、接收机的结构及工作原理； 3. 掌握利用ADS中行为级模块进行系统级仿真的方法，使用如滤波器、放大器、混频器等行为级的功能模块搭建收发信机系统。 4.运用S参数仿真、交流仿真、谐波平衡仿真、瞬态响应仿真等仿真器对收发信机系统的各种性能参数进行模拟检测。 二、实验原理： 1.接收机 接收机将通过信道传播的信号进行接收，提取出有用信号。接收机一般具有接收灵敏度、选择性、交调抑制、噪声系数等性能参数。 接收机的实现架构可分为：超外差、零中频和数字中频等。 接收机各部分的作用和要求如下： ①射频滤波器1（FP Filter1） 选择信号频段、限制输入信号带宽、减小互调失真。 抑制杂散信号，避免杂散响应。 减少本振泄漏，在频分系统中作为频域相关器。 ②低噪声放大器（LNA） 在不使接收机线性度恶化的前提下提供一定的增益。 抑制后续电路的噪声，降低系统的噪声系数。 ③射频滤波器2（FP Filter2） 抑制由低噪声放大器放大或产生的镜频干扰。 进一步抑制其他杂散信号。 减少本振泄漏。 ④混频器（Mixer） 将射频信号下变频为中频信号。 是接收机中输入射频信号最强的模块，其线性度极为重要，同时要求较低 的噪声系数。 ⑤本振滤波器（Injection Filter） 滤除来自本振的杂散信号。
北京邮电大学信息与通信工程学院 微波实验报告 班级：20112111xx 姓名：xxx 学号：20112103xx 指导老师：徐林娟 2014年6月
目录 实验二分支线匹配器 (1) 实验目的 (1) 实验原理 (1) 实验内容 (1) 实验步骤 (1) 单支节 (2) 双支节 (7) 实验三四分之一波长阻抗变换器 (12) 实验目的 (12) 实验原理 (12) 实验内容 (13) 实验步骤 (13) 纯电阻负载 (14) 复数负载 (19) 实验四功分器 (23) 实验目的 (23) 实验原理 (23) 实验内容 (24) 实验步骤 (24) 公分比为1.5 (25) 公分比为1（等功分器） (29) 心得体会 (32)
201121111x 班-xx 号-xx ——电磁场与微波技术实验报告 实验二 分支线匹配器 实验目的 1．熟悉支节匹配器的匹配原理 2．了解微带线的工作原理和实际应用 3．掌握Smith 图解法设计微带线匹配网络 实验原理 支节匹配器是在主传输线上并联适当的电纳（或者串联适当的电抗），用附加的反射来抵消主传输线上原来的反射波，以达到匹配的目的。 单支节匹配器，调谐时主要有两个可调参量：距离d 和由并联开路或短路短截线提供的电纳。匹配的基本思想是选择d ，使其在距离负载d 处向主线看去的导纳Y 是Y0+jB 形式。然后，此短截线的电纳选择为-jB ，根据该电纳值确定分支短截线的长度，这样就达到匹配条件。 双支节匹配器，通过增加一个支节，改进了单支节匹配器需要调节支节位置的不足，只需调节两个分支线长度，就能够达到匹配（但是双支节匹配不是对任意负载阻抗都能匹配的，即存在一个不能得到匹配的禁区）。 微带线是有介质εr (εr >1)和空气混合填充，基片上方是空气，导体带条和接地板之间是介质εr ，可以近似等效为均匀介质填充的传输线，等效介质电常数为 εe ，介于1和εr 之间，依赖于基片厚度H 和导体宽度W 。而微带线的特性阻抗与其等效介质电常数为εe 、基片厚度H 和导体宽度W 有关。 实验内容 已知：输入阻抗Z 75in ，负载阻抗Z (6435)l j ，特性阻抗0Z 75 ，介质基片 2.55r ，1H mm 。 假定负载在2GHz 时实现匹配，利用图解法设计微带线单支节和双支节匹配网络，假设双支节网络分支线与负载的距离114d ，两分支线之间的距离为21 8 d 。画出几种可能的电路图并且比较输入端反射系数幅度从1.8GHz 至2.2GHz 的变化。 实验步骤 1．根据已知计算出各参量，确定项目频率。 2．将归一化阻抗和负载阻抗所在位置分别标在Smith 圆上。 3．设计单枝节匹配网络，在图上确定分支线与负载的距离以及分支线的长度，根据给定的介质基片、特性阻抗和频率用TXLINE 计算微带线物理长度和宽度。此处应该注意电长度和实际长度的联系。 4．画出原理图，在用微带线画出基本的原理图时，注意还要把衬底添加到图中，将各部分的参数填入。注意微带 分支线处的不均匀性所引起的影响，选择适当的模型。 5．负载阻抗选择电阻和电感串联的形式，连接各端口，完成原理图，并且将项目的频率改为1.8—2.2GHz 。 6．添加矩形图，添加测量，点击分析，测量输入端的反射系数幅值。 7．同理设计双枝节匹配网络，重复上面的步骤。
目录 移动通信系统实验指导 (1) 实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 (2) 实验二：移动信道建模的仿真分析 (4) 实验三： CDMA通信系统仿真 (5)
移动通信系统实验指导 上机实验是移动通信课程的重要环节，它贯穿于整个“移动通信”课程教学过程中。本课程的实验分为3个阶段进行，它要求学生根据教科书的内容，在MATLAB仿真平台上并完成相应系统及信道建模仿真，帮助学生直观的了解移动通信系统的相关工作原理。最后要求学生根据实验内容完成实验报告。 试验的软件环境为Microsoft Windows XP + MATLAB。
实验一：AWGN信道中BPSK调制系统的 BER仿真计算 一、实验目的 1．掌握二相BPSK调制的工作原理 2．掌握利用MATLAB进行误比特率测试BER的方法 3．掌握AWGN信道中BPSK调制系统的BER仿真计算方法 二、实验原理 1．仿真概述及原理 在数字领域进行的最多的仿真任务是进行调制解调器的误比特率测试，在相同的条件下 进行比较的话，接收器的误比特率性能是一个十分重要的指标。误比特率的测试需要一个发送器、一个接收器和一条信道。首先需要产生一个长的随机比特序列作为发送器的输入，发送器将这些比特调制成某种形式的信号以便传送到仿真信道，我们在传输信道上加上一定的可调制噪声，这些噪声信号会变成接收器的输入，接收器解调信号然后恢复比特序列，最后比较接收到的比特和传送的比特并计算错误。 误比特率性能常能描述成二维图像。纵坐标是归一化的信噪比，即每个比特的能量除以噪声的单边功率谱密度，单位为分贝。横坐标为误比特率，没有量纲。
现代通信技术实验报告 班级： 2012211110 学号： 2012210299 姓名：未可知
在学习现代通信技术实验课上，老师提到的一个词“通信人”警醒了我，尽管当初填报志愿时选择了通信工程最终也如愿以偿，进入大三，身边的同学忙着保研、考研、出国、找工作，似乎大家都为了分数在不懈奋斗。作为一个北邮通信工程的大三学生，我也不断地问自己想要学习的是什么，找寻真正感兴趣的是什么，通信这个行业如此之大，我到底适合什么。本学期，现代通信技术这本书让我了解到各种通信技术的发展和规划，也让我对“通信人”的工作有了更深刻的认识。 一、通信知识的储备 《现代通信技术》第一页指出，人与人之间通过听觉、视觉、嗅觉、触觉等感官，感知现实世界而获取信息，并通过通信来传递信息。所谓信息，是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，客观世界中大量地存在、产生和传递着以这些方式表示出来的各种各样的信息。信息的目的是用来“消除不可靠的因素”，它是物质运动规律总和。因此，我们通信人的任务就是利用有线、无线等形式来将信息从信源传递到信宿，在传输过程中保证通信的有效性和可靠性。 而具体来讲，要实现信息传递，通信网是必需的通信体系，其中通信网分层的结构形式需要不同的支撑技术，包括业务网技术，向用户提供电话、电报、数据、图像等各种电信业务的网络；介入与传送网技术，实现信息由一个点传递到另一个点或一些点的功能。对此，我们通信工程专业学习课程的安排让我们一步步打下基础，建立起知识储备。 知识树如下： 如知识树所述，通信工程课程体系可以大致分为一下6类基础：
数学基础：工科数学分析，线性代数，复变函数，概率论基础，随机过程； 电路基础：电路分析，模拟电子技术，数字逻辑电路，通信电子电路； 场与波基础：电磁场与电磁波，微波技术，射频与天线； 计算机应用能力：C 语言程序设计，微机原理与接口技术，计算机网络，数据结构，面向对象程序设计，实时嵌入式系统 信号处理类课程：信号与系统，信号处理，图像处理，DSP 原理及应用； 通信类课程：通信原理，现代通信技术，信息论基础，移动通信，光纤通信等。 从大一开始学习的工科数学分析，大学物理，大学计算机基础等课程为基础类课程，旨在培养我们的语言能力，数学基础，物理基础，计算机能力，然后逐步加大难度，细化课程，方向逐渐明朗详细。同时，课程中加入了各种实验，锻炼了我们的动手能力。 二、通信知识的小小应用 实验课上老师说过，以我们所学的知识已经可以制作简单通信的手机的草图了，我对此跃跃欲试。经过思考和调研，以下是我对于简单手机设计的原理框图和思考结果。 一部手机的结构包括接收机、发射机、中央控制模块、电源和人机界面部分，如下图 手机结构设计图 电路部分包括射频和逻辑音频电路部分，射频电路包括从天线到接收机的解调输出，与发射的I/O 调制到功率放大器输出的电路。其中，射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。要用到的超外差接收机、混频器、鉴相器等在《通信电子电路》书本中的知识。逻辑音频包括从接收解调到接收音频输出、送话器电路到发射I/O 调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路。由核心控制模块CPU 、EEPROM 、 FLASH 、SRAM 等部分组成，一个基本 天线 接收机 发射机 频率合成 电源 逻 辑 音 频 人 机 交 互
一、填空题 1、移动通信系统中可能用到两类分集方式,即: 宏分集，微分集。P134 3、在移动通信空中接口的分层结构中，原语分为四类，即：请求，指示，响应，证实。 4、已知GSM系统的下行频段是：935～960 MHz，上行频段是890～915 MHz 载频间隔是 0.2 MHz，则第22频道的上行载波频率为 894.4MHz ，下行载波频率为 939.4MHz 。P238 (890+0.2n//935+0.2n) 5、在GSM系统中，三种主要的接口分别是 A接口， Abis接口，Um接口。P231 6、GSM系统采用的接入方式是 TDMA/FDMA(时分多址/频分多址) , 其中每帧包含 8 个时隙, 收发频率间隔为 45MHz MHz. P238 7、某TDMA/FDAM跳频移动通信系统，每帧长度为4ms, 采用每帧改变频率的方法，则系统的跳频速率为 250跳/秒。p248 8、美国Motorola公司提出的“铱星”系统，实际只使用了 66 颗卫星，它的卫星轨道高度是 780 Km, “铱星”系统采用 TDMA 多址方式。 10、指出无线电波至少三种传播方式直射波，地面反射波，地表面波。p94 11.现在用到的多址方式主要有哪几种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）。 12．可以用来改进小尺度时间、空间中接收信号的质量和链路性能的三种技术是：均衡、分集、信道编码。 13．在实际情况下，用小区分裂、小区扇形化、覆盖区域逼近等技术来增大蜂窝系统容量。 14．我国信息产业部颁布3G的三大国际标准之一的 TD-SCDMA 为我国通信行业标准。 1. 移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进行的通信方式。 2. 按信号形式可将移动通信系统分为模拟移动通信系统和数字移动通信系统。 3. 中国提出的实现第三代移动通信的技术方案是TD-SCDMA。 5. 我国正在商业运营的第三代数字蜂窝移动通信系统有WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA 7. 移动通信中的双向传输可分为单工、半双工和双工三种工作方式。 8. 移动通信中实现双工通信的方式有频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。
目录 目录 0 第一部分基础实验 (1) 第1章伪随机序列产生实验 (2) 实验一 m序列产生及特性分析实验 (3) 实验二 GOLD序列产生及特性分析实验 (7) 实验三 WALSH序列产生及特性分析实验 (11) 第2章信源编码和信道编码实验 (15) 实验一语音模数转换和压缩编码实验 (24) 实验二线性分组码实验 (26) 实验三 GSM卷积码实验 (32) 实验四 GSM交织技术实验 (38) 第3章扩频通信基础实验 (41) 实验一直接序列扩频（DS）编解码实验 (42) 实验二跳频（FH）通信实验 (45) 实验三 DS/CDMA码分多址实验 (48) 第4章数字调制和解调实验 (52) 实验一 BPSK调制解调实验 (53) 实验二 QPSK调制解调实验 (56) 实验三 OQPSK调制解调实验 (59) 实验四 MSK调制解调实验 (62) 实验五 GMSK调制解调实验 (65) 实验六 OFDM调制解调实验 (68) 第二部分系统实验 (73) （一）单机系统 (74) 第1章单机自环系统 (74) 实验一短信收发实验 (74) 实验二数据接入CDMA信道的收发实验 (76) 实验三移动终端原理实验 (78) （二）GSM系统 ........................................ 错误！未定义书签。
第2章交换机原理.................................... 错误！未定义书签。实验一系统通信实验.................................. 错误！未定义书签。实验二移动小区切换漫游与HLR管理.................... 错误！未定义书签。实验三 VLR管理 ...................................... 错误！未定义书签。实验四移动交换机软件——移动台的历史记录.......... 错误！未定义书签。第3章基站原理...................................... 错误！未定义书签。实验一基站信道分配实验（选配模块）.................. 错误！未定义书签。实验二网络优化与基站RACH接入控制实验............... 错误！未定义书签。第4章 GSM信令 ...................................... 错误！未定义书签。实验一移动台开机、关机实验........................... 错误！未定义书签。实验二移动台漫游实验................................ 错误！未定义书签。实验三移动台主叫实验................................ 错误！未定义书签。实验四移动台被叫实验................................ 错误！未定义书签。第5章移动系统七号信令.............................. 错误！未定义书签。实验一移动通信7号信令实验........................... 错误！未定义书签。第6章无线信道实验.................................. 错误！未定义书签。实验一加性高斯白噪声信道的统计特性实验.............. 错误！未定义书签。实验二信道编码实验................................... 错误！未定义书签。第7章 GSM/CDMA/TD-CDMA通信模块（选配）.............. 错误！未定义书签。实验一 GSM模块配置实验（选配） ....................... 错误！未定义书签。实验二 GSM设备短信收发实验（选配）.................... 错误！未定义书签。实验三 GSM设备呼叫实验（选配） ....................... 错误！未定义书签。实验四 GPRS数据通信（无线上网）实验（选配）.......... 错误！未定义书签。3G TD-CDMA开发模块使用说明（LC6311+）................. 错误！未定义书签。第8章复用系统实验.................................. 错误！未定义书签。实验一码分复用及相关性仿真软件实验.................. 错误！未定义书签。实验二数字时分复接系统实验.......................... 错误！未定义书签。实验三基于GSM模块的分布式数据采集................... 错误！未定义书签。第三部分二次开发说明................................. 错误！未定义书签。第1章 DSP二次开发说明 ............................... 错误！未定义书签。第2章 GSM模块二次开发说明 .......................... 错误！未定义书签。附录一 CH341驱动安装 ................................. 错误！未定义书签。附录二TD-SCDMA视频使用说明........................... 错误！未定义书签。
北京邮电大学通信原理实验报告 学院：信息与通信工程学院班级： 姓名： 姓名：
实验一：双边带抑制载波调幅（DSB-SC AM ） 一、实验目的 1、了解DSB-SC AM 信号的产生以及相干解调的原理和实现方法。 2、了解DSB-SC AM 信号波形以及振幅频谱特点,并掌握其测量方法。 3、了解在发送DSB-SC AM 信号加导频分量的条件下,收端用锁相环提取载波的原理及其实现方法。 4、掌握锁相环的同步带和捕捉带的测量方法,掌握锁相环提取载波的调试方法。 二、实验原理 DSB 信号的时域表达式为 ()()cos DSB c s t m t t ω= 频域表达式为 1 ()[()()]2 DSB c c S M M ωωωωω=-++ 其波形和频谱如下图所示 DSB-SC AM 信号的产生及相干解调原理框图如下图所示
将均值为零的模拟基带信号m(t)与正弦载波c(t)相乘得到DSB—SC AM信号，其频谱不包含离散的载波分量。 DSB—SC AM信号的解调只能采用相干解调。为了能在接收端获取载波，一种方法是在发送端加导频，如上图所示。收端可用锁相环来提取导频信号作为恢复载波。此锁相环必须是窄带锁相，仅用来跟踪导频信号。 在锁相环锁定时，VCO输出信号sin2πf c t+φ与输入的导频信号cos2πf c t 的频率相同，但二者的相位差为φ+90°，其中很小。锁相环中乘法器的两个 输入信号分别为发来的信号s(t)（已调信号加导频）与锁相环中VCO的输出信号，二者相乘得到 A C m t cos2πf c t+A p cos2πf c t?sin2πf c t+φ =A c 2 m t sinφ+sin4πf c t+φ+ A p 2 sinφ+sin4πf c t+φ 在锁相环中的LPF带宽窄，能通过A p 2 sinφ分量，滤除m(t)的频率分量及四倍频载频分量，因为很小，所以约等于。LPF的输出以负反馈的方式控制VCO,使其保持在锁相状态。锁定后的VCO输出信号sin2πf c t+φ经90度移相后，以cos2πf c t+φ作为相干解调的恢复载波，它与输入的导频信号cos2πf c t 同频，几乎同相。 相干解调是将发来的信号s(t)与恢复载波相乘，再经过低通滤波后输出模拟基带信号 A C m t cos2πf c t+A p cos2πf c t?cos2πf c t+φ =A c 2 m t cosφ+cos4πf c t+φ+ A p 2 cosφ+cos4πf c t+φ 经过低通滤波可以滤除四倍载频分量，而A p 2 cosφ是直流分量，可以通过隔直
无绳电话系统 实验一信道分配实验 一、实验内容 1、观察无绳电话在通话时信道切换的规律，以及对话音的影响。 2、通过实验箱测量无绳电话通话状态下切换信道操作后通话信道的改变，了解其切换信道的功能。 3、通过实验箱观测无绳电话多信道共用、空闲信道选取的方式。 二、实验目的 1、了解无线信道的概念。 2、了解一般移动通信系统的无线多信道共用、空闲信道选取方式。 1、了解移动通信原理实验箱无绳电话部分的基本工作原理。 2、掌握实验箱的基本操作方法。 三、实验原理 1、无绳电话的空闲信道选取方式 多信道共用的移动通信系统，在基站控制的小区内有多个无线信道提供给移动用户共用。那么，在某一用户主呼或被呼时，如何从几个信道中选择一个空闲信道分配给该用户使用呢？ 空闲信道选取方式以有下四种： （1）专用呼叫信道（专用控制信道）方式； （2）循环定位方式； （3）循环不定位方式； （4）循环分散定位方式。 无绳电话的多信道共用是一个小区（所研究的无绳电话电磁波覆盖范围所自然形成的小区域）内所有无绳电话共用20个信道。然而，与蜂窝移动通信系统及集群移动通信系统不同，无绳电话小区内的全体无绳电话无统一的基站控制器，而是由每台无绳电话各自独立地选用空闲信道。若采用循环定位方式及循环分散定位方式，已挂机的无绳电话也要占用一个信道发示闲音，一个小区最多只能容纳20部无绳电话，容量太小，故不能采用。实际能采用的只有专用呼叫信道方式及循环不定位方式或两种方式的变形及组合方式。 专用呼叫信道方式呼叫速度快，但在呼叫信道上受干扰的概率较大；循环不定位方式基本不存在互相干扰，但呼叫速度慢。当前国内生产的CT1无绳电话大多采用专用呼叫信道方式。 一台无绳电话的手机与座机重新对识别码（ID码）后，由识别码按一定算法确定新的呼叫信道。所有的呼叫都在呼叫信道上进行。因此，同一台无绳电话的“专用”呼叫信道也是可变的。小区内不同无绳电话识别码一般不相同，呼叫信道一般也各不相同。另外，其它无绳电话通话时占用本台无绳电话呼叫信道的概率及占用时间都是有限的。第三，本台无绳电话手机距离座机一般是最近的，收到的信号最强。总之，采用专用呼叫信道方式的无绳电
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→有线呼叫连接，观察呼叫连接过程，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、基本原理 如图1-1是公用电话网（PSTN）相连的蜂窝移动通信系统方框图。 为了测试小型移动通信系统无线部分的功能，采用了一台试验箱（STD），构成一套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3所示。
四、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81、82的用户线插孔；无绳电话座机用户线插入交换机号码88的用户线插孔。然后进行对码，使三者识别码及呼叫信道一致。 2．分别拨号有线电话1、2，听其震铃、回铃声，通话完毕挂机，未挂机一方听忙音。3．将双踪示波器两个探头分别接至试验箱“BS测量”及“MS测量”面板上接收机解调输出端AF0。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），试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），关信令储存显示模块（“无线信令储存显示”面板上的K10置OFF）。 4．手机拨号分别叫a、o、e、i、u、ü，然后在示波器上面分别观察通话双方的语音波形，并记录波形。 五、实验结果 1．如下图1-4所示a、o、e、i、u、ü语音信号的波 “a”的波形 “o”的波形 “e”的波形
第一章移动通信实验系统简介 1、1简介 移动通信、光纤通信和卫星通信被称为是当今最为热门的三大通信技术，其中的移动通信技术是当前发展最快应用最广泛的通信领域。移动通信技术现在已经发展到以WCDMA、CDMA2000为代表的第三代技术成熟运用，第四代技术也正悄然来临的时代。天线系统，功率控制，高效调制，高效频谱利用，高性能纠错码技术等使得第三代、第四代移动通信技术的优越性能成为可能。移动通信的快速发展，使这门课程在通信、电子类的本专科专业的教学中，占有越来越重要的作用。同时，由于移动通信中的高速发展，许多新技术在移动通信中使用，使这门课程的教学也越来越困难。 为了更好的使通信、电子类的本专科专业的学生能更好的掌握这么课程的学习，因此，我们开发了这套系统用于辅助教学。本实验系统主要围绕现有移动通信的典型的信号处理过程，以及典型移动通信系统的使用和开发等专业技术来开设实验。希望通过本实验系统的使用，能使学生熟悉典型移动通信系统的信号处理、能分析典型移动通信处理技术的性能、熟悉移动通信系统的开发和应用技术。 本章将对典型移动通信系统的信号处理过程进行描述，并对本通信系统进行简单介绍。 1、2移动通信系统信号处理的过程 一、GSM系统的信号处理过程 如下图所示为GSM移动通信系统的框图，其他移动通信系统也由类似模块组成。 图1－1 GSM系统信号处理框图 模拟语音信号通过RPE-LTP编码后进行相应的编码、交织等信号处理后，经过GMSK调制后无线发
射。接收端通过解调制、解交织、解码后，通过RPE-LTP 解码后电声输出。 二、CDMA 系统的信号处理过程 由上图可以看出CDMA 的信号处理模块主要包含卷积编码器、码元重复单元、分组交织器、扰码、WALSH 码、QPSK 调制等组成。 三、移动通信系统的信号处理框图 由上述图可以看出：在移动通信系统中的基带信号均可以由下图表示，信号比特（语音、控制或数据）通过信道编码器、分组交织后、进行正交码分和PN 扩频后，再通过正交调制模块无线发送。只是在于不同的移动通信系统中采用的具体技术不同。 移动通信系统与其他通信系统的区别还在于其一由于移动通信信道的复杂性，它大量的采用了最新的现代通信技术的最新成果：如语音编码技术、扩频解扩技术、调制解调技术、码分多址技术、信道编解码技术、智能天线技术等；其二它有着与通信系统不同的组网及管理技术。因此要掌握移动通信技术，需要在通信原理的基础上，掌握这两类与其他通信技术不同的技术。为此我们的实验系统也是针对这两个方面开发了一系列相关实验；实验内容以移动通信设计的主要新技术为主，结构以上图结构为主，同时兼顾移动通信的组网技术。为增强学生对移动通信系统的掌握，整个实验系统分为验证和综合设计类实验。 1、3移动通信实验系统的介绍 一、实验箱的特点 1、 包含了大量现有移动通信系统和大多数无线通信系统中的使用的最新技术原理的相关实验。如在GSM 系统中的GMSK 调制解调技术、交织技术、线性分组码技术，及在第三代移动通信中的QPSK 4/ 调制解调技术、卷积码技术和其他无线通信系统中的技术如BCH 编解码技术、QAM 调制解调技术。包含DSP 、FPGA 等最新、最热门的通信系统的开发技术。 2、 射频部分包含了多种射频方案，如现有的CDMA 和GSM 两个频段，并且还包含了自组网的2.4G 频段， 可以实现与任意公众网的通信或者可以通过自组网实现任意两台实验箱的通信。射频部分提供二次开 图1-2 CDMA 系统信号处理框图
计算机网络实验课程报告 课题:SIP客户端的开源实现 姓名张涛 学院网络技术研究院 班级 学号 注册组号 2015年11月21日
1.小组信息 2.实验目的 1)理解VOIP，SIP技术，用开源代码实现一个SIP客户端（PJSIP） 2)用实现的客户端完成在SIP呼叫中心上的注册和测试 3.实验背景知识 3.1.阅读VOIP，SIP技术相关内容，加深对VOIP技术原理的理解。 1)VOIP技术原理 在现在的网络通信中，Email服务已经不是现在首选的通信方式了更多的即时通信，语音服务等，在网络上面层出不穷VoIP传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输为了在一个IP 网络上传输语音信号，要求几个元素和功能最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段语音-数据转换语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码典型帧长为10 30ms考虑传输过程中的代价，语间包通常由60120或240ms的语音数据组成数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-T G.711源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备帮可以还原模拟语音信号原数据到IP转换一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成4帧，并按顺序进行编码每个帧合120个语音样点（抽样率为8kHz）编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器网络处理器为语音添加包头时标和其它信息后通过网络传送到另一端点语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号IP网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地传送在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送到网络输出端t可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动网络中的同间
第4章移动通信基站的组成 二十世纪80年代初期，模拟移动通信系统投放市场，这是第一代移动通信系统。该系统采用频分复用方式，小区内所有用户共用若干个信道，信道中传输的是模拟话音信号，所以被称为“模拟移动通信系统”。应用不久，电信运营部门就发现该系统存在诸多缺陷，如用户容量小，保密性差，各国制式不兼容等等。 面对这一现状，欧洲电信运营部门于1982年成立了一个移动特别小组（简称GSM），开始制定一种泛欧数字移动通信系统的技术规范。经过6年的研究、实验和比较，于1988年确定了主要技术规范并制定出实施计划。从1991年开始，这一系统在德国、英国和北欧许多国家投入试运行，吸引了全世界的广泛注意，使GSM向着全球移动通信系统的宏伟目标迈进了一大步。 4.1 GSM系统组成 GSM系统也叫数字移动通信系统，属于第二代移动通信系统。该系统采用频分多址和时分多址结合的方式，扩大了用户容量，信道中传输的全部是数字信号，保密性能提高。我国参照GSM标准制订了自己的技术要求，主要内容有：使用900MHz频段，即890～915MHz（移动台→基站）和935～960MHz（基站→移动台），收发间隔45MHz，载频间隔200KHz。共124个载波，每载波信道数8个，基站最大功率300W，小区半径0.5～35Km，调制类型GMSK，传输速率270kbit/s。 对900MHz频段，上行（MS→BS）：890～915MHZ，下行（BS→MS）：925～935MHZ，双工间隔：45MHz，载频间隔：200KHz。 对1800MHz频段，上行（MS→BS）：1710～1785MHz，下行（BS→MS）：1805～1880MHz，双工间隔：95MHz，载频间隔：200KHz。 GSM系统由3部分构成，即交换子系统、基站子系统和操作维护子系统。如图4-1所示。 图4-1 GSM系统的组成示意图 4.1.1 交换子系统（SSS） 交换子系统是整个GSM系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续