【正文】 理框圖 基帶信號(hào)對(duì)載波調(diào)制后發(fā)射，載頻來自頻率合成器，在跳頻序列(常用PN偽噪聲序列：pseudonoise sequence)的控制下隨機(jī)跳變(最簡(jiǎn)單的控制方法是以序列值作為頻道號(hào))。關(guān)斷綜測(cè)儀發(fā)射機(jī)，按掃描(SCAN)鍵K3啟動(dòng)搜索并鎖定無繩電話占用的新空閑信道，與估計(jì)的信道比較。綜測(cè)儀關(guān)斷發(fā)射機(jī)(K6置 OFF)，按控制面板上掃描(SCAN)鍵K3啟動(dòng)搜索并最后鎖定于無繩電話占用的空閑信道，可看到無繩電話選擇了新的空閑信道。 (4) 通話完畢，手機(jī)按“通話”鍵掛機(jī)，座機(jī)及手機(jī)一起返回呼叫信道守候。綜測(cè)儀循環(huán)搜索到專用呼叫信道，就停留在該信道并發(fā)出連續(xù)蜂鳴聲。 (3)在掛機(jī)狀態(tài)下，按住無繩座機(jī)“對(duì)碼”鍵，座機(jī)進(jìn)入對(duì)碼狀態(tài)，隨機(jī)產(chǎn)生16位新的ID碼，在CH7信道上發(fā)射出去。 2．無繩電話在通話過程中可以切換通話信通。小區(qū)內(nèi)不同無繩電話識(shí)別碼一般不相同，呼叫信道一般也各不相同。 無繩電話的多信道共用是一個(gè)小區(qū)(所研究的無繩電話電磁波覆蓋范圍所自然形成的小區(qū)域)內(nèi)所有無繩電話共用20個(gè)信道．然而，與蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)及集群移動(dòng)通信系統(tǒng)不同，無繩電話小區(qū)內(nèi)的全體無繩電話無統(tǒng)一的基站控制器，而是由每臺(tái)無繩電話各自獨(dú)立地選用空閑信道。7．有線電話聽忙音，掛機(jī)。3．重新設(shè)置示波器CHI為AC、IV／DIV，觀測(cè)到EX發(fā)送給BS的撥號(hào)音。綜測(cè)儀關(guān)斷發(fā)射機(jī)及信令存貯顯示模塊，在MS測(cè)量面板AFo端實(shí)時(shí)測(cè)量MS發(fā)射信令．在BS用戶線a，b端測(cè)量用戶線信令。7．有線電話摘機(jī)通話，用戶線a,b端觀測(cè)到雙方話音波形。 圖34 手機(jī)主呼有線電話呼叫接續(xù)過程四、實(shí)驗(yàn)步驟(一) 觀測(cè)程控交換機(jī)用戶線信令圖35 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)呼叫接續(xù)過程測(cè)量方框圖1．按圖35連接系統(tǒng)，其中，將2線制用戶線引出2個(gè)測(cè)量端a、b。 ⑦．另一方掛機(jī)，交換機(jī)停發(fā)忙音。 ③．鈴流為50Hz，有效值70。3dBm。 ③．撥號(hào)音：450177。專用呼叫信道上傳送的是共路信令。因此，信令可以看作是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞。(注：研究性題目，無現(xiàn)成答案)。 4．調(diào)節(jié)示波器水平分度返回25ms / DIV，按運(yùn)行(RUN)鍵使示波器處于等待觸發(fā)掃描狀態(tài)，示波器顯示屏上方狀態(tài)欄中停止(STOP)字符變?yōu)檫\(yùn)行(RUN)字符，重復(fù)3，觀測(cè)并記錄另一次信令傳輸過程。 6．通話完畢，重復(fù)3，使綜測(cè)儀準(zhǔn)備存貯信令，按手機(jī)“通話”鍵掛機(jī)，用示波器觀察并記錄手機(jī)掛機(jī)信令傳輸過程。 若綜測(cè)儀因誤碼未檢測(cè)到手機(jī)摘機(jī)信令仍停在控制信道，則按控制面板掃描(SCAN)鍵K3啟動(dòng)綜測(cè)儀掃描信道，最后鎮(zhèn)定于該通話信道。由圖可見，其過程與手機(jī)撥號(hào)完全相同，唯一的區(qū)別是命令內(nèi)容不同。②．命令幀中的及應(yīng)答幀中的、分別為無繩電話系統(tǒng)16位1D碼的高4位、低4位及低4位的反碼，是座機(jī)及手機(jī)雙方都確知的數(shù)據(jù)，收端可檢出這些數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤。由圖可見，無繩電話信令收發(fā)是全雙工工作方式，座機(jī)及手機(jī)可同時(shí)收發(fā)信令。16位二進(jìn)制碼以8位四進(jìn)制碼形式顯示，高位在左，低位在右，例如01，23，32，11(四進(jìn)制)=0001，1011，1110，0101（B)。這個(gè)數(shù)據(jù)幀各部分的含義見圖23，其中有效數(shù)據(jù)有12位，分為三個(gè)部分：（1）為無繩電話系統(tǒng)16位識(shí)別碼(1D碼)的高4位。這可認(rèn)為是對(duì)ARQ重發(fā)次數(shù)作硬性規(guī)定后與FEC組合而成的一種方法。位同步及幀同步統(tǒng)稱同步碼。按信令形式不同，信令分為模擬信令和數(shù)字信令兩類。信令系統(tǒng)與用戶信息傳輸系統(tǒng)是二個(gè)相伴隨的系統(tǒng)，共同構(gòu)成整個(gè)通信系統(tǒng)。綜測(cè)儀鎖定于通話信道的標(biāo)志是：信道掃描停止并且BS及MS測(cè)量面板同時(shí)顯示接收頻率。有線電話摘機(jī)通話，通話完畢掛機(jī)(其中，無繩手機(jī)再按“通話”鍵或?qū)⑹謾C(jī)放回充電器則掛機(jī))。無繩電話座機(jī)、手機(jī)及綜測(cè)儀使用上次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)對(duì)好碼的同一套系統(tǒng)或由教師實(shí)驗(yàn)前完成對(duì)碼，使三者識(shí)別碼及呼叫信道一致(對(duì)碼步驟詳見實(shí)驗(yàn)四的實(shí)驗(yàn)步驟1)。綜測(cè)儀BS測(cè)量收發(fā)信機(jī)天線放置在無繩座機(jī)天線與座機(jī)外殼之間的縫隙中，使二者無線緊耦合。圖中Tp為基音周期，則基音頻率fp=1/Tp。在同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)，主、被呼用戶才可能建立話路，進(jìn)入通話： (1)被呼用戶空閑； (2)主、被呼用戶之間至少有一條空閑路徑。本系統(tǒng)中不使用其外線端口， 只使用內(nèi)部4條用戶線端口，其技術(shù)參數(shù)與使用方法與PSTN程控交換機(jī)相同，相當(dāng)于4門PSTN程控交換機(jī)。 圖14 移動(dòng)通信系統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(2)在網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)、信令組成及多信道共用方式等主要技術(shù)上也是蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)及集群移動(dòng)通信系統(tǒng)縮小的相似系統(tǒng)。 移動(dòng)通信的多址方式主要有FDMA、TDMA、CDMA三大類。三、基本原理圖11是與公用電話網(wǎng)(PSTN)相連的移動(dòng)電話網(wǎng)方框圖。2．了解移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本功能。TACS模擬蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)移動(dòng)臺(tái)主呼接續(xù)過程如圖12所示。數(shù)字移動(dòng)通信是在模擬移動(dòng)通信基礎(chǔ)上發(fā)展、演化而來的，在網(wǎng)絡(luò)組成、設(shè)備配置、系統(tǒng)功能和工作方式上二者都有許多相同之處。無繩電話是為方便有線電話用戶而提出的，它將有線電話座機(jī)與通話手柄之間的電纜(繩)去掉，用無線信道代替之，通話手柄成為無繩電話手機(jī)。交換機(jī)由220V市電供電，通電后電源指示LED燈連續(xù)閃爍，用戶電話摘機(jī)后對(duì)應(yīng)的LED指示燈亮。話音是由發(fā)音器官中的聲音激勵(lì)源和口腔聲道形狀的不同而形成的。發(fā)清音時(shí)聲帶不振動(dòng)，聲道被氣流沖擊產(chǎn)生較小輻度的聲波，其波形與噪聲相似，清音信號(hào)沒有準(zhǔn)周期性。 教師演示型移動(dòng)通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)教師演示型的無繩電話發(fā)射功率及接收靈敏度保持生產(chǎn)廠家出廠值不變。有線電話2摘機(jī)通話，通話完畢掛機(jī)，未掛機(jī)的一方聽忙音。6．將雙蹤示波器兩個(gè)探頭分別接至綜測(cè)儀BS及MS測(cè)量面板上Afo輸出端口。總結(jié)主呼方從摘機(jī)、撥號(hào)、通話到掛機(jī)的各個(gè)階段聽到哪些信號(hào)音？由實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答，有線電話掛機(jī)時(shí)用戶線是處于開路狀態(tài)嗎?畫出自己話音濁音波形，給出所測(cè)基音頻率，與同組同學(xué)比較。對(duì)于電路交換通信系統(tǒng)，用戶信息是在呼叫接續(xù)完成后建立的逐段連接的信息通道中傳輸。典型的移動(dòng)通信系統(tǒng)無線數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)如圖21所示，它包括位同步碼(又稱為前置碼)，幀同步(又稱為字同步)、有效數(shù)據(jù)(包括地址、命令和其它數(shù)據(jù))及糾錯(cuò)碼四部分，分別介紹如下。 (4)糾錯(cuò)碼：對(duì)有效數(shù)據(jù)進(jìn)行糾(檢)錯(cuò)編碼后產(chǎn)生的監(jiān)督位。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用的一種無繩電話的信令結(jié)構(gòu)及多信道共用方式是國(guó)內(nèi)外很多廠家所采用的，十分可靠實(shí)用，也比較規(guī)范，便于觀測(cè)。在手機(jī)摘機(jī)主呼及被呼振鈴時(shí)，才全部發(fā)送及接收16位ID碼，在這以后的信令傳輸過程中為節(jié)省傳輸時(shí)間只發(fā)送部分ID碼。信令中手機(jī)號(hào)代碼含義見表22，2位代碼倒序看為自然二進(jìn)制碼，與手機(jī)號(hào)碼直接對(duì)應(yīng)。但與一般ARQ方式不同，數(shù)據(jù)中的檢錯(cuò)功能不是由糾檢錯(cuò)編碼實(shí)現(xiàn)，而是由以下手段實(shí)現(xiàn)： ①．如表21所示，每位數(shù)據(jù)都是特定周期的一周方波，收端微處理器采用脈寬檢測(cè)方式檢測(cè)其半周期及周期，超過表中數(shù)值(有一定允許誤差)就判定為誤碼。座機(jī)BS受到第1個(gè)命令幀檢測(cè)無誤碼，則連續(xù)發(fā)多個(gè)應(yīng)答幀表示收到正確的命令。設(shè)置綜測(cè)儀為自動(dòng)跟蹤測(cè)量方式(按K1至SYST燈亮，再按K2，SYST燈常亮)，守候于無繩電話系統(tǒng)的控制信道，將綜測(cè)儀信令存貯顯示(SAVE)控制面板上工作開關(guān)K10置在ON位置，接通數(shù)字信令存貯顯示模塊，面板頂部LED指示燈亮；按運(yùn)行(RUN)鍵使模塊處于等待觸發(fā)存貯狀態(tài)，停止存貯(STOP)指示燈滅。 4．手機(jī)用戶按鍵進(jìn)行“撥號(hào)”、“閃斷’等操作，綜測(cè)儀以單次觸發(fā)方式存貯記錄下這一次信令傳輸過程，存貯顯示控制面板停止(STOP)指示燈亮，示波器可觀察到存貯的數(shù)字信令。 關(guān)斷綜測(cè)儀發(fā)射機(jī)及信令存貯顯示電路 ( TX控制面板上K6置OFF，SAVE控制面板上K10置OFF)，電源指示燈滅；置綜測(cè)儀為自動(dòng)測(cè)量方式(按控制面板K1至SYST燈亮，再按K2，SYST燈常亮)，綜測(cè)儀守候于控制信道。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果列出以下幾種操作的無線數(shù)字信令傳輸過程圖，并注明在綜測(cè)儀上查到的無繩電話系統(tǒng)16位ID碼，與圖中，及比較．最后總結(jié)出數(shù)字信令典型幀結(jié)構(gòu)。 2．用示波器觀測(cè)手機(jī)操作時(shí)座機(jī)對(duì)手機(jī)——座機(jī)之間無線數(shù)字信令與座機(jī)——交抉機(jī)之間用戶線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)。 按信令通道與用戶信息通道在物理上是否獨(dú)立，信令分為共路信令及隨路信令。1．程控交換機(jī)用戶線信令 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的PSTN程控交換機(jī)用戶線信令如下所示。 ④．忙音：450177。 DTMF信號(hào)的頻率及表示的數(shù)字、符號(hào)高頻群（Hz）數(shù)字低頻群(Hz)1209133614771633 697123A 770456B 852789C 94l*(E)0(F)D 由以上用戶線信令技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可見，它是直流(環(huán)流)和音頻(25Hz、450Hz及DTMF)混合的模擬信令。 ②．有線電話1摘機(jī)，用戶線環(huán)路通，環(huán)路電流為1850mA，大于摘機(jī)環(huán)流門限10mA，交換機(jī)據(jù)此判定有線電話機(jī)1摘機(jī)，向其發(fā)撥號(hào)音，此時(shí)電話機(jī)端電壓下降到610V。圖32 TEL1→TEL2呼叫接續(xù)過程3．座機(jī)BS對(duì)兩側(cè)有線/無線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)圖33 無線 / 有線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)在一個(gè)復(fù)雜的通信系統(tǒng)中，信令要經(jīng)過同樣復(fù)雜的信令系統(tǒng)逐段傳輸、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)，才能完成呼叫接續(xù)，實(shí)現(xiàn)用戶信息通道的連接及用戶信息的傳送。示波器測(cè)量通道CHl設(shè)置為DC，20V／DIV，測(cè)得用戶線a、b端電壓為交換機(jī)饋電電壓，約24。座機(jī)BS掛機(jī)，無環(huán)流，觀測(cè)到用戶線b端電壓上升為交換機(jī)饋電電壓，約為24。手機(jī)MS摘機(jī)，示波器CHI觀測(cè)到撥號(hào)音。示波器通道CH2改接至綜測(cè)儀BS測(cè)量面板的AFo端。3．根據(jù)觀測(cè)，回答本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的無線信道及用戶線有線信道的信令是共路信令還是隨路信令，為什么?實(shí)驗(yàn)四 多信道共用、空閑信道選取方式一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過對(duì)移動(dòng)通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)量，了解一般移動(dòng)通信系統(tǒng)無線多信道共用、空閑信道選取方式。 專用呼叫信道方式呼叫速度快，但在呼叫信道上受干擾的概率較大；循環(huán)不定位方式基本不存在互相干擾，但呼叫速度慢。總之，采用專用呼叫信道方式的無繩電話在呼叫信道受強(qiáng)干擾而不能完成呼叫接續(xù)的概率不大。區(qū)別在于后者由系統(tǒng)與移動(dòng)臺(tái)自動(dòng)測(cè)量和切換信道，前者是人工測(cè)量(聽話音效果)和人工啟動(dòng)然后再自動(dòng)切換信道。無繩電話座機(jī)、手機(jī)及綜測(cè)儀三者的ID碼一致了，并且無繩電話座機(jī)及手機(jī)的呼叫信道也一致了。 (2) 綜測(cè)儀設(shè)置為自動(dòng)(AUTO)工作方式(按Kl至SYST燈亮，再按K2，SYST燈常亮)，守候在無繩電話呼叫信道，示波器二個(gè)通道的探頭分別接在綜測(cè)儀BS及MS測(cè)量面板的AFo端。 (5)多次重復(fù)(1)(4)，觀測(cè)、記錄無繩電話每次選取的空閑信道。綜測(cè)儀檢測(cè)到手機(jī)頻道切換信令，自動(dòng)跟蹤搜索并鎖定于新的信道，顯示該信道的信道號(hào)及無繩電話BS和MS發(fā)射頻率；示波器觀測(cè)到通話雙方的話音波形。實(shí)驗(yàn)五 FHCDMA(跳頻碼分多址)移動(dòng)通信一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．了解FHCDMA(跳頻碼分多址)移動(dòng)通信原理。當(dāng)收發(fā)二端頻率按不同跳頻序列隨機(jī)跳變時(shí)，二端頻率在任何時(shí)刻都不相同或相同的概率極小，即頻率序列相互正交或準(zhǔn)正交，接收端收不到發(fā)射端的信息。其中，m序列發(fā)生器在時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下循環(huán)右移生成的m序列及對(duì)應(yīng)的1個(gè)RS序列見表51。表52 RS編碼序列 FHCDMA系統(tǒng)的另外二個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是： (1)高速頻率合成器，捕捉時(shí)間短，一般不得超過跳頻周期的10％(因?yàn)椴蹲竭^程中無法傳送信號(hào))。信碼=10101100…(循環(huán)重復(fù))，碼速率=。4．反復(fù)按K4鍵。附錄1表1 中國(guó)CTl無繩電話技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 頻率范圍45．00045．475MHz48．00048．475MHz 頻道數(shù)20個(gè)雙工頻道，見表2 頻道間隔25KHz 發(fā)射功率小于20mW 最大頻偏5KHz 發(fā)射的必要帶寬16KHz 頻率容限不大于1．8KHz 通帶衰耗在離中心頻率177。在覆蓋范圍外頻率可再用，有效增大了用戶容量，這與蜂窩網(wǎng)的頻率再用原理相同。在后續(xù)的撥號(hào)(手機(jī)主呼時(shí))及通話過程中一直占用該空閑信道(又稱為通話信道)，直至掛機(jī)返回控制信道守候。(5) 切換通話頻道在通話狀態(tài)下，若感覺到頻道上有干擾，可按“頻道”鍵啟動(dòng)無繩電話系統(tǒng)自動(dòng)切換到一新的空閑信道繼續(xù)通話。(3) CPU控制及收發(fā)信機(jī)工作頻道及接收頻率顯示。 BS測(cè)量接收機(jī)RXBS及MS測(cè)量接收機(jī)RXMS分別接收無繩電話座機(jī)BS及無繩電話手機(jī)MS發(fā)射在空中的高頻信號(hào)，經(jīng)解調(diào)及CPU處理后輸出音頻信號(hào)AFo(包括話音及FSK一次調(diào)制數(shù)字信令)，顯示無繩電話工作頻道及發(fā)射頻率。二臺(tái)測(cè)量接收機(jī)的鑒頻靈敏度一致性及線性較好，在輸入射頻信號(hào)的調(diào)制頻率為IKHz、調(diào)制頻偏為3KHz時(shí)，鑒頻輸出1KHz音頻信號(hào)幅度為3(在AFo端測(cè)量)，因此可作為頻偏儀使用。 (2)TRIA：用數(shù)字存貯示波器在AFo端觀測(cè)信令或用普通示波器觀測(cè)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字信號(hào)時(shí)，送給示波器的外觸發(fā)信號(hào)(上升沿觸發(fā))。用來測(cè)量鎖相頻合的一些性能。在K6接通發(fā)射機(jī)電源后，K7置BS位置，則BS測(cè)量發(fā)射機(jī)通電工作，BS測(cè)量面板上TX燈亮，與此同時(shí)，MS測(cè)量發(fā)射機(jī)斷電，MS測(cè)量面板上TX燈滅；K2撥到MS位置，情況與上面相反。K10撥到接通(ON)位置，電路工作，面板頂部工作指示燈(LED，紅)亮；撥到斷開(OFF)位置，電路停止工作，指示燈滅。按復(fù)位(RST)鍵，顯示波形回到一次信令過程的