【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(nèi)容1．用雙蹤示波器通過綜測儀觀測無繩電話無線數(shù)字信令波形，了解數(shù)據(jù)的副載波調(diào)制方式及數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)。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(guān)發(fā)射機(K6置OFF)，關(guān)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(yīng)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(shè)備并連接成系統(tǒng)：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(zhǔn)周期波形5．二類移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)分為學(xué)生實驗型及教師演示型二類。通常fp在70~300Hz范圍內(nèi)，則Tp=3~13ms．基音頻率一般女聲較高，男聲較低。濁音對應(yīng)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(tǒng)的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(tǒng)之一。下面對圖14各部分及本實驗內(nèi)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(tǒng)，數(shù)十個雙工頻道被全部無繩電話共用，采用話音模擬調(diào)頻及數(shù)字信令技術(shù)。在圖13中，BS、MS實際選用基于FDMA技術(shù)、采用數(shù)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(tǒng)一般為模擬移動通信制式，TDMA及CDMA為數(shù)字移動通信制式。圖11 移動通信系統(tǒng)方框圖這樣龐大復(fù)雜的系統(tǒng)無法放在實驗桌上由同學(xué)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(nèi)容1．按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接各設(shè)備，構(gòu)成移動通信實驗系統(tǒng)。實驗一 移動通信系統(tǒng)組成及功能一、實驗?zāi)康?．了解移動通信系統(tǒng)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(tǒng)的基本功能。各段信令通道互連，逐段傳輸、轉(zhuǎn)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(wù)信道，實現(xiàn)雙方通話(以傳輸話音為例，亦可傳數(shù)據(jù)等信息)。將系統(tǒng)合理簡化得到圖13，它與圖11實際系統(tǒng)在上述系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(yīng)用于各種移動通信系統(tǒng)多年，目前在一些領(lǐng)域仍在廣泛應(yīng)用。為了測試上述小型移動通信系統(tǒng)無線部分的功能，采用了一臺雙路無線綜合測試儀(SDT)，構(gòu)成一套完整的移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)，如圖14所示。系統(tǒng)有一個基地臺，即無繩電話座機，通過用戶線接入電話網(wǎng)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)、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(yīng)電話的號碼。4．移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)的組成及功能根據(jù)上面介紹的各設(shè)備原理，按照圖14的布局放置設(shè)備，并連接系統(tǒng)，就構(gòu)成了移動通信實驗系統(tǒng)。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(xué)生實驗型移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)學(xué)生做實驗時，同一實驗室內(nèi)有許多組實驗系統(tǒng)，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(yīng)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(zhuǎn)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(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方框圖，列出系統(tǒng)功能。2．用雙蹤示波器通過綜測儀觀測無繩電話無線數(shù)字信令傳輸協(xié)議。因此，信令可以看作是整個通信網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞。共路信令集中在獨立的信令通道中傳輸。數(shù)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(tǒng)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(shù)據(jù)的起點，相當(dāng)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(guān)函數(shù)，便于與隨機的數(shù)字信息相區(qū)別。信令的控制、全由有效數(shù)據(jù)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(chǎn)的無繩電話這方面技術(shù)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(diào)制為1個周期的副載頻，故與經(jīng)典的FSK調(diào)制相比，碼元寬度隨0／1數(shù)據(jù)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?dāng)_和盜打。綜測儀內(nèi)的無繩電話系統(tǒng)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(xié)議各不相同，下面僅介紹手機撥號及通話結(jié)束后掛機的信令傳輸協(xié)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(xiàn)差錯控制?？傊?，脈沖半周期及周期寬度檢測是一種極嚴(yán)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(guān)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(yīng)答幀并被MS正確接收后，MS已經(jīng)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(shè)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)及信令傳輸過程。 示波器設(shè)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(shù)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(fù)按某數(shù)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(xiàn)象，據(jù)此回答數(shù)字信令傳輸采用何種差錯控制方式。二、實驗內(nèi)容 1．用示波器觀測無繩座機用戶線信令。信令系統(tǒng)與用戶信息傳輸系統(tǒng)是二個相伴隨的系統(tǒng)，覆蓋和連接相同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及用戶設(shè)備，共同構(gòu)成整個通信系統(tǒng)。與此對應(yīng)，信令也是在信令通道中逐段傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)及實施控制。 本移動通信實驗系統(tǒng)在研究其信令系統(tǒng)及用戶信息傳輸系統(tǒng)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(tǒng)的信道連接 無線數(shù)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(shù)字信令及EX—BS之間的用戶線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)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(tǒng)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(zhuǎn)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(shè)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(fù)前面某些步驟。3．重新設(shè)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(jù)觀測記錄，總結(jié)實際采用的小型程控交換機用戶線信令的種類及參數(shù)，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(tǒng)，在基站控制的小區(qū)內(nèi)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(tǒng)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(zhǔn)備接收無繩座機發(fā)送的新ID碼，信道號LED數(shù)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(shè)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(tǒng)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(shè)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(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)本實驗系統(tǒng)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(guān)信號與數(shù)據(jù)。當(dāng)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(diào)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(gòu)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(shù)多等方面都性能良好，適合作為FHCDMA系統(tǒng)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(nèi)容，實際上收發(fā)兩端的跳頻受同一單片機控制．當(dāng)收發(fā)兩端都采用0號序列同步跳頻時，接收端解調(diào)輸出發(fā)端調(diào)制信碼；當(dāng)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(diào)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(shè)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(nèi)觸發(fā)方式：掃描速度調(diào)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(diào)至2ms／DIV左右。附錄1 無繩電話標(biāo)準(zhǔn)、原理及手機使用方法1．中國CTl無繩電話技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我國信息產(chǎn)業(yè)部制定的CTl無繩電話技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如附錄1表1所示。多信道系統(tǒng)采用微處理器及鎖相頻率合成技術(shù)，共用20個頻道，自動選取空閑信道通話；無線信令為數(shù)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(tǒng)不同，CT1無繩電話小區(qū)內(nèi)無統(tǒng)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(dāng)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(zhuǎn)移到指定的空閑信道。(2) 掛機手機通話時按“通話”鍵或?qū)⑹謾C放回充電器即掛機?？砂础伴W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