【正文】 分為共路信令及隨路信令。信令完成呼叫接續(xù)的建立、拆除、監(jiān)控等一系列的操作與控制，保證用戶信息有效且可靠的傳輸。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。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。關發(fā)射機(K6置OFF)，關信令存貯顯示模塊(K10置OFF)。5．有線電話摘機撥號呼叫無繩手機，手機振鈴，有線電話聽回鈴。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。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。四、實驗步驟1．按圖14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80802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。②無繩手機MS的天線不要拉出。圖16 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。通常fp在70~300Hz范圍內，則Tp=3~13ms．基音頻率一般女聲較高，男聲較低。濁音對應于聲帶振動，每個單詞中至少包括1個濁音。由以上實驗可了解移動通信系統的基本網絡結構及功能。本實驗用綜測儀觀測無繩電話發(fā)射在空中的話音波形，了解話音的特點。圖15 小型程控交換機接線圖圖15為小型程控交換機的接線圖。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(fā)展起來的各種數字無繩電話組成無繩電話大家族，成為常用的四類移動通信系統之一。下面對圖14各部分及本實驗內容介紹如下：1． . 中國最大的資料庫下載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。在圖13中，BS、MS實際選用基于FDMA技術、采用數字信令的CTI無繩電話，EX選用小型程控交換機，TEL為有線電話。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。圖11 移動通信系統方框圖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。各模塊之間的信道，包括MSBS的無線信道，到BSMSC、MSCEX、EXTEL的有線信道都包含信令通道及話音通道。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。實驗一 移動通信系統組成及功能一、實驗目的1．了解移動通信系統的組成。2．完成有線→有線、有線→無線及無線→有線呼叫接續(xù)，觀察呼叫接續(xù)過程，熟悉移動通信系統的基本功能。各段信令通道互連，逐段傳輸、轉發(fā)信令，才能完成一次呼叫接續(xù)，最后在主、被呼用戶間分配，建立一條逐段互連而成的話務信道，實現雙方通話(以傳輸話音為例，亦可傳數據等信息)。將系統合理簡化得到圖13，它與圖11實際系統在上述系統網絡結構及功能等基本特征方面是完全一樣的。FDMA發(fā)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。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綜合測試儀(SDT)，構成一套完整的移動通信教學實驗系統，如圖14所示。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換機；可帶1到4部移動臺，即無繩電話手機(每一時刻，只能有一部手機通話)。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。四個用戶線插座可連接四部電話(包括無繩電話座機)，插座下方號碼為對應電話的號碼。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14的布局放置設備，并連接系統，就構成了移動通信實驗系統。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(fā)射在空中的話音波形，可了解話音的基本特征。濁音，又稱有聲音。清音又稱無聲音。 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，必須降低無繩電話的發(fā)射功率及接收機靈敏度，以減小電磁波作用范圍，防止互相干擾。將綜測儀MS測量收發(fā)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。這些號碼就是各部電話對應的號碼。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。3．有線電話2撥號呼叫有線電話1，通話完畢掛機。手機按“通話”鍵摘機通話，通話完畢掛機。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。五、實驗報告要求 畫出移動通信實驗系統的網絡結構方框圖，列出系統功能。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。因此，信令可以看作是整個通信網絡的神經中樞。共路信令集中在獨立的信令通道中傳輸。數字信令具有速度快、容量大等一系列明顯優(yōu)點，已成為目前通信系統中采用的主要形式。(2)幀同步：幀同步位于一個信令幀有效數據的起點，相當于時分多路通信中的幀同步，作為幀同步的特殊碼組必須具有尖銳峰值的自相關函數，便于與隨機的數字信息相區(qū)別。信令的控制、全由有效數據完成。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。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。由于每個碼元只調制為1個周期的副載頻，故與經典的FSK調制相比，碼元寬度隨0／1數據而變化。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碼無繩電話之間的串擾和盜打。綜測儀內的無繩電話系統ID碼及控制信道號都存在中，掉電不會丟失。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4。在呼叫接續(xù)的不同狀態(tài)下，信令傳輸協議各不相同，下面僅介紹手機撥號及通話結束后掛機的信令傳輸協議。本無繩電話采用檢錯重發(fā)即自動請求重發(fā)ARQ方式實現差錯控制。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。 如圖24所示，手機MS用戶按“7”宇健撥號后，MS連續(xù)發(fā)二個撥號命令幀。 MS必須發(fā)送第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(fā)完第1個應答幀并被MS正確接收后，MS已經將第2個命令幀發(fā)送了一部分，干脆發(fā)完算了。 示披器設置為上升沿外觸發(fā)，水平分度2ms／DIV，垂直為DC、2V／DIV。 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(fā)出一聲蜂鳴聲指示。 3．按綜測儀信令存儲顯示面板上運行(RUN)健，停止(STOP)指示燈滅，綜測儀處在等待觸發(fā)存貯狀態(tài)。如此仔細觀測并記錄信令幀結構及信令傳輸過程。 示波器設置為上升沿外觸發(fā)，單次觸發(fā)方式，；水平分度25ms／DIV；垂直為直流、2V／DIV。 3．手機用戶按健進行“撥號”、“閃斷”等操作，TDS210數字存貯示波器以單次觸發(fā)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(tài)欄中顯示停止(STOP)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。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(fā)2次以上的現象，據此回答數字信令傳輸采用何種差錯控制方式。二、實驗內容 1．用示波器觀測無繩座機用戶線信令。信令系統與用戶信息傳輸系統是二個相伴隨的系統，覆蓋和連接相同的網絡設備及用戶設備，共同構成整個通信系統。與此對應，信令也是在信令通道中逐段傳輸、轉發(fā)及實施控制。 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31所示，它涉及到無線信道及程控交換機用戶線信道兩類信道。圖31 移動通信實驗系統的信道連接 無線數字信令在實驗二中已詳細研究，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—MS之間的無線數字信令及EX—BS之間的用戶線信令的轉換、轉發(fā)，最后來研究手機MS主呼有線電話TEL的完整的呼叫接續(xù)信令傳輸過程，建立信令系統的概念。3Hz正弦波，有效值90177。3dBm。 ⑤．回鈴音：450H177。 ②．雙音多頻(DTMF：Dual Tone MultiFrequency)信號，如表31所示。 ②．發(fā)出的450Hz信號音為方波。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： ①．有線電話1未摘機，用戶線環(huán)路斷開，環(huán)路電流為0，用戶線電話機端電壓等于交換機饋電電壓。 ⑤．電話機2用戶摘機(環(huán)流大于摘機門限)，交換機停止發(fā)鈴流，接通雙方話路(交換連接)，雙方通話。 以上呼叫接續(xù)(包括信令傳輸及話音傳輸)過程如圖32所示。轉發(fā)如圖33所示。2．座機手柄掛機，無環(huán)流。5．座機撥號，觀測到座機發(fā)出的DTMF號碼。9．重新設置示波器CHI為DC、20V／DIV。11．某些呼叫接續(xù)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。3．重新設置示波器通道CHI為AC、1V／DIV。2．手機MS摘機。4．有線電話振鈴。端，示波器CHl及CH2可觀測到雙方話音波形。2．根據觀測記錄，總結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(jié)上的差別，并分析為什么能正常工作。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(qū)內有多個無線信道提供給移動用戶共用。實際能采用的只有專用呼叫信道方式及循環(huán)不定位方式或兩種方式的變形及組合方式。所有的呼叫都在呼叫信道上進行。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。在后續(xù)的撥號(手機主呼時)及通話過程中一直占用該空閑通話信道，直至掛機返回呼叫信道守候。這與蜂窩移動通信系統的越區(qū)信道切換相似。 (2 ) 連續(xù)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(tài)，守候在CH7準備接收無繩座機發(fā)送的新ID碼，信道號LED數碼管顯示CH7。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(fā)射的新ID碼后，發(fā)出蜂鳴聲指示，新ID碼設置完畢。 (4)有線電話撥號呼叫無繩電話，無繩手機振鈴，有線電話聽回鈴。 2．觀測無繩電話系統空閑信道選取方式 (1) 同本實驗(1)。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掛機信令，仍停留在通話空閑信道，則可按自動(AUTO)鍵K2返回呼叫信道守候。打開BS測量發(fā)射機(K6置ON，K7置BS，BS測量面板TX燈亮)，綜測儀BS測量發(fā)射機向座機BS發(fā)射載波．等待約4秒鐘后，座機掃描完19個通話信道，檢測到該信道已被占用。 (2)、手機按“頻道”鍵切換通話信道至一新的空閑信道。按步進(STEP)鍵K4設置工作信道為估計的新空閑信道，然后打開綜測儀BS測量發(fā)射機(K6置ON，K7置BS)。2．根據實驗結果，總結本實驗系統的無繩電話在通話狀態(tài)下信道切換的變化規(guī)律。 2．測量同地址與不同地址FHCDMA發(fā)射端及接收端的有關信號與數據。當收發(fā)二端頻率按同一跳頻序列隨機跳變，并且達到同步時，接收端就可解調出有用信息。 用于FHCDMA通信的PN序列即跳頻序列又稱為跳頻圖案、跳頻碼。圖52給出由4階m序列發(fā)生器等構成的RS編碼發(fā)生器。RS編碼序列作為頻道號去控制頻率合成器輸出頻率跳變?？傊琑S序列在隨機性、周期性、正交性及可用序列數多等方面都性能良好，適合作為FHCDMA系統的跳頻序列。收發(fā)兩端跳頻序列相同，但初始相位一般不同。在表52中選取0號及11序列號，考慮到收發(fā)信機頻道號為120，將序列增值3后得到實際使用的二組正交跳頻序列如表53所示。接收端同步電路認為是理想的，不作為本實驗研究內容，實際上收發(fā)兩端的跳頻受同一單片機控制．當收發(fā)兩端都采用0號序列同步跳頻時，接收端解調輸出發(fā)端調制信碼；當收發(fā)兩端分別按0號及11號序列跳頻時，接收端無發(fā)端調制信碼輸出。表54 FHCDMA通信子工作方式子方式序號NECH燈指示子工作方式閃速占空比14Hz0．1同地址同步FHCDMA24Hz0．9不同地址FHCDMA3．雙蹤示波器二個通道都設置為DC、2V／DIV~5V／DIV，分別觀測BS測量收發(fā)信機及MS測量收發(fā)信機的鎖相頻率合成器環(huán)路控制電壓：置內觸發(fā)方式：掃描速度調至足夠慢。5．將雙蹤示波器二個通道改接至圖52所示發(fā)端及收端各信號測量點；置外觸發(fā)方式，外觸發(fā)輸入接至綜測儀MS測量面板端；掃描速度調至2ms／DIV左右。附錄1 無繩電話標準、原理及手機使用方法1．中國CTl無繩電話技術標準我國信息產業(yè)部制定的CTl無繩電話技術標準如附錄1表1所示。多信道系統采用微處理器及鎖相頻率合成技術，共用20個頻道，自動選取空閑信道通話；無線信令為數字信令，其中包含16位以上識別碼(ID碼)，各無繩電話各不相同，只有ID碼相同的座機與手機才能建立無線信道。無繩電話限制了發(fā)射功率(見附錄1表1)，即限制了覆蓋范圍。然而，與其它移動通信系統不同，CT1無繩電話小區(qū)內無統一的基站，采用循環(huán)定位方式及循環(huán)分散定位方式時，已掛機的無繩電話也要占用一個信道發(fā)示閑音，一個小區(qū)最多只能容納20部無繩電話，容量太小，不能采用。當手機主呼或被呼時，座機通過控制信道給手機指定一個空閑信道，然后座機和手機由控制信道轉移到指定的空閑信道。(2) 掛機手機通話時按“通話”鍵或將手機放回充電器即掛機。可按“閃斷”鍵由手機自動完成以上操作，用戶聽見撥號音后再撥號或按‘重拔”鍵重發(fā)上次號碼。故做完實驗后一定要拔下電池，待下次工作時再插上電池。(2) MS(無繩電話手機)測量收發(fā)信機TRXMS。 為測量及操作方便，將各部分電路