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移动通信课程设计--MBC-8A移动通信实验
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更新于2023-07-12
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移动通信课程设计 第一部分 MBC-8A移动通信实验 1.1 移动通信系统组成及功能 1.1.1、 移动通信实验系统 1.1.2、 有线电话与有线电话呼叫接续过程 1.1.3、 手机与有线电话呼叫接续过程 1.1.4、 话音波形 1.2. 无线数字信令 1.2.1、 数字信令帧结构 1.2.2、 无绳电话无线无线数字信令副载频调制方式及帧结构 1.2.3、 双综示波器存储观测无线数字信令 1.3. 信令系统 1.3.1、 程控交换机用户线信令 1.3.2、 观测程控交换机用户信令 1.4. 无绳电话及实验箱识别码 1.4.1、 设置无绳电话及实验箱识别码(ID码 1.4.2、 无绳电话各个频道的频率 1.5. TDMA(时分多址)移动通信 1.5.1、 TDMA移动通信实验系统 1.5.2、 各点信号的测量 第二部分 MBC-CDMA移动通信实验 2.1 m序列相关特性 2.1.1 基本原理 2.1.2 m序列自相关特性 2.2 M序列相关特性 2.2.1 5阶M序列 2.2.2 5阶M序列自相关 2.3 信道编码:交织编码 2.3.1 基本原理 2.3.2 各点信号 2.4 复合地址码扩频调制 2.4.1 基本原理 2.4.2 测量各点信号的波形
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第一部分 MBC-8A 移动通信实验……………………………………1
1.1 移动通信系统组成及功能…………………………………………..……………….1
1.1.1、 移动通信实验系统….. ……………………………………………..………1
1.1.2、 有线电话与有线电话呼叫接续过程……………….………………………2
1.1.3、 手机与有线电话呼叫接续过程………………………….…………………3
1.1.4、 话音波形………………………………………….…………………………3
1.2. 无线数字信令………………………………………………………………………4
1.2.1、 数字信令帧结构………………………………………………….…………4
1.2.2、 无绳电话无线无线数字信令副载频调制方式及帧结构…….……………4
1.2.3、 双综示波器存储观测无线数字信令……………………………….………4
1.3. 信令系统……………………………………………………………………………6
1.3.1、 程控交换机用户线信令…………………………………….………………6
1.3.2、 观测程控交换机用户信令……………………………….…………………6
1.4. 无绳电话及实验箱识别码…………………………………………………………8
1.4.1、 设置无绳电话及实验箱识别码(ID 码)…………………………………8
1.4.2、 无绳电话各个频道的频率……………………………………….…………8
1.5. TDMA(时分多址)移动通信……………………………………………………9
1.5.1、 TDMA 移动通信实验系统……………………………………………………9
1.5.2、 各点信号的测量………………………………………….…………………9
第二部分 MBC-CDMA 移动通信实验………………………………………11
2.1 m 序列相关特性……………………………………………………………………11
2.1.1 基本原理……………………………………………………………..………11
2.1.2 m 序列自相关特性…………………………………….……………………12
2.2 M 序列相关特性……………………………………………………………………13
2.2.1 5 阶 M 序列…………………………………………………………………13
2.2.2 5 阶 M 序列自相关…………………………………………………………13
2.3 信道编码:交织编码………………………………………………………………15
2.3.1 基本原理………………………………………………….…………………15
2.3.2 各点信号……………………………………………………………….……16
2.4 复合地址码扩频调制………………………………………………………………20
2.4.1 基本原理………………………………………………………….…………20
2.4.2 测量各点信号的波形………………………………………………….……20
第三部分 课程设计总结………………………………………….…………21
1
第一部分 MBC-8A 移动通信实验
1.1 移动通信系统组成及功能
1.1.1、移动通信实验系统
下图是与公用电话网(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。
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
图下图,它将上图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。 它与上图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。
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。在上图中,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,如下图所示。
下面对上图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
2
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。
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。
下图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。
1.1.2、有线电话与有线电话呼叫接续
按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 81、82 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 84 的用户线
插孔,三个有线电话的号码分别为 81、82、84。有线电话之间通信,其接续过程如下图所
示:
3
1.1.3、手机与有线电话呼叫接续过程
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。其接续过程如下所示:
1.1.4、话音波形
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。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。如下图:
(每格为 2ms,所以 Tp=7ms)
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,如下图所示。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
4
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。
1.2 无线数字信令
1.2.1、数字信令帧结构
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。
位同步 帧同步 有效数据 纠/检错码
图 2-1 典型的数字信令帧结构
1.2.2.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。
表 2-1 信令数据的 FSK 调制方式
数据 FSK 调制参数
0
周期 2.0ms 的一周方波
1
周期 2.8ms 的一周方波
帧同步 S 周期 4.0ms 的一周方波
1.2.3、用 TDS210 双踪数字存储示波器观测无线数字信令
数据帧的典型结构以手机拨号码 7 为例,见下图。
5
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yuzhixi
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