【正文】 小區(qū)內(nèi)有多個(gè)無線信道提供給移動(dòng)用戶共用。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．用綜測(cè)儀自動(dòng)跟蹤測(cè)量無繩電話呼叫接續(xù)各階段的工作信道，了解其多信道共用、空閑信道選取方式。2．根據(jù)觀測(cè)記錄，總結(jié)實(shí)際采用的小型程控交換機(jī)用戶線信令的種類及參數(shù)，說明與PSTN程控交換機(jī)用戶線信令在細(xì)節(jié)上的差別，并分析為什么能正常工作。7．有線電話聽忙音，掛機(jī)。端，示波器CHl及CH2可觀測(cè)到雙方話音波形。BS用戶線a、b端及綜測(cè)儀BS測(cè)量面板上的AFo端同時(shí)觀測(cè)到回鈴音。4．有線電話振鈴。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。2．手機(jī)MS摘機(jī)。手機(jī)反復(fù)按數(shù)字鍵撥號(hào)，示波器CH2觀測(cè)到MS發(fā)送給BS的數(shù)字信令，CHl觀測(cè)到BS發(fā)送給EX的DTMF信號(hào)，并且時(shí)間關(guān)系是前者在先，后者滯后。3．重新設(shè)置示波器通道CHI為AC、1V／DIV。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。11．某些呼叫接續(xù)階段的用戶線信令沒觀測(cè)記錄清楚的，可重復(fù)前面某些步驟。10．重新設(shè)置示波器CHI為DC、50V／DIV。9．重新設(shè)置示波器CHI為DC、20V／DIV。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。5．座機(jī)撥號(hào)，觀測(cè)到座機(jī)發(fā)出的DTMF號(hào)碼。 3．座機(jī)手柄摘機(jī)，有環(huán)流，用戶線a、b端電壓下降至約6—10。2．座機(jī)手柄掛機(jī)，無環(huán)流。 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。轉(zhuǎn)發(fā)如圖33所示。例如，本實(shí)驗(yàn)通信系統(tǒng)的無繩座機(jī)BS，就擔(dān)負(fù)其—側(cè)BSMS無線數(shù)字信令與另—側(cè)EXBS用戶線信令轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)作用。 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。 ⑦．另一方掛機(jī)，交換機(jī)停發(fā)忙音。 ⑤．電話機(jī)2用戶摘機(jī)(環(huán)流大于摘機(jī)門限)，交換機(jī)停止發(fā)鈴流，接通雙方話路(交換連接)，雙方通話。 ③．有線電話1用戶按數(shù)字鍵撥號(hào)，通過用戶線向交換機(jī)發(fā)DTMF號(hào)碼。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(jī)，用戶線環(huán)路斷開，環(huán)路電流為0，用戶線電話機(jī)端電壓等于交換機(jī)饋電電壓。 ③．鈴流為50Hz，有效值70。 ②．發(fā)出的450Hz信號(hào)音為方波。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中采用的小型用戶程控交換機(jī)用戶線信令總體上符合以上標(biāo)準(zhǔn)，只在以下細(xì)節(jié)上有差別，但是它的使用完全正常。 ②．雙音多頻(DTMF：Dual Tone MultiFrequency)信號(hào)，如表31所示。3dBm。 ⑤．回鈴音：450H177。25Hz、(、)信號(hào)，電平為10177。3dBm。 ③．撥號(hào)音：450177。3Hz正弦波，有效值90177。 （1）監(jiān)視信令 ①．饋電電壓為—48，用戶環(huán)路電阻(包括話機(jī)摘機(jī)電阻)小于2000?，交換機(jī)向電話機(jī)直流饋電電流(環(huán)路電流)1850mA(電話機(jī)摘機(jī)門限電流約10mA)。圖31 移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的信道連接 無線數(shù)字信令在實(shí)驗(yàn)二中已詳細(xì)研究，下面首先介紹程控交換機(jī)用戶線信令，然后介紹無繩座機(jī)BS對(duì)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(jī)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。專用呼叫信道上傳送的是共路信令。 本移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在研究其信令系統(tǒng)及用戶信息傳輸系統(tǒng)時(shí)的原理框圖如圖31所示，它涉及到無線信道及程控交換機(jī)用戶線信道兩類信道。共路信令集中在獨(dú)立的信令通道中傳輸。與此對(duì)應(yīng)，信令也是在信令通道中逐段傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)及實(shí)施控制。因此，信令可以看作是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞。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)，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(gè)通信系統(tǒng)。 3．用示波器觀測(cè)手機(jī)主呼有線電話的呼叫接續(xù)信令傳輸全過程。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．用示波器觀測(cè)無繩座機(jī)用戶線信令。(注：研究性題目，無現(xiàn)成答案)。手機(jī)重復(fù)按某數(shù)字鍵撥號(hào)，觀測(cè)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(cuò)控制方式。 (1) 手機(jī)撥號(hào)碼1； (2) 手機(jī)撥號(hào)碼3；(3) 手機(jī)撥號(hào)碼9；(4) 手機(jī)進(jìn)行“閃斷”操作；(5) 手機(jī)掛機(jī)。按手機(jī)“通話”鍵掛機(jī)，示波器存貯顯示掛機(jī)信令傳輸過程，仔細(xì)觀測(cè)并記錄。 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。 3．手機(jī)用戶按健進(jìn)行“撥號(hào)”、“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。2．手機(jī)按“通話”鍵摘機(jī)，與座機(jī)一起由控制信道轉(zhuǎn)移到某空閑信道，綜測(cè)儀檢測(cè)到摘機(jī)信令后自動(dòng)跟蹤掃描，鎖定于該空閑信道，并發(fā)出一聲蜂鳴聲指示。 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。 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。如此仔細(xì)觀測(cè)并記錄信令幀結(jié)構(gòu)及信令傳輸過程。調(diào)節(jié)示波器觸發(fā)電平旋鈕使波形穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)綜測(cè)儀信令存儲(chǔ)顯示控制面板上波形位置(POSITION)旋鈕左右移動(dòng)顯示波形，或按復(fù)位(RST)鍵使顯示波形回到信令傳輸過程的起點(diǎn)。 3．按綜測(cè)儀信令存儲(chǔ)顯示面板上運(yùn)行(RUN)健，停止(STOP)指示燈滅，綜測(cè)儀處在等待觸發(fā)存貯狀態(tài)。 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。 2．手機(jī)按‘通話’鍵摘機(jī)，與座機(jī)一起由控制信道轉(zhuǎn)移到某空閑通話信道，綜測(cè)儀檢測(cè)到摘機(jī)信令后自動(dòng)跟蹤掃描，鎖定于該通話信道，并發(fā)出一聲蜂鳴聲指示。將發(fā)射機(jī)(TX)控制面板上開關(guān)K6撥至OFF位置，關(guān)斷發(fā)射機(jī)電源，電源指示燈滅。 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。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。 MS必須發(fā)送第2個(gè)命令幀的原因是，BS在收完第1個(gè)命令幀檢測(cè)無誤碼直到發(fā)完第1個(gè)應(yīng)答幀并被MS正確接收后，MS已經(jīng)將第2個(gè)命令幀發(fā)送了一部分，干脆發(fā)完算了。MS只要正確收到其中一個(gè)應(yīng)答幀就確知BS已收到正確命令幀，于是在發(fā)完當(dāng)前的命令幀后就停止發(fā)命令幀，然后發(fā)多個(gè)應(yīng)答幀通知MS，完成1次手機(jī)撥號(hào)命令的傳送過程。 如圖24所示，手機(jī)MS用戶按“7”宇健撥號(hào)后，MS連續(xù)發(fā)二個(gè)撥號(hào)命令幀。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?？傊?，脈沖半周期及周期寬度檢測(cè)是一種極嚴(yán)格的檢測(cè)方式，在相同信噪比條件下，它的誤碼率比常用的最佳檢測(cè)方式相關(guān)檢測(cè)或匹配濾波的誤碼率要高得多。只要有1位誤碼就確定數(shù)據(jù)幀出錯(cuò)。本無繩電話采用檢錯(cuò)重發(fā)即自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)ARQ方式實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制。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。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(jī)撥號(hào)及通話結(jié)束后掛機(jī)的信令傳輸協(xié)議。表22 手機(jī)號(hào)碼手機(jī)號(hào)碼1234代碼00100111倒序代碼00011011(3)命令 命令為6位，亦應(yīng)倒序讀取，圖中命令倒序碼為00,0111B=07H，表示消息“撥號(hào)碼7”。在對(duì)碼時(shí)，按手機(jī)對(duì)碼的先后順序，座機(jī)順次指定手機(jī)號(hào)碼為4。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)。綜測(cè)儀內(nèi)的無繩電話系統(tǒng)ID碼及控制信道號(hào)都存在中，掉電不會(huì)丟失。 為使綜測(cè)儀能自動(dòng)跟蹤測(cè)量無繩電話工作過程，綜測(cè)儀也要與無繩電話對(duì)碼，使綜測(cè)儀、無繩電話座機(jī)及手機(jī)三者的ID碼及呼叫信道保持一致(對(duì)碼方法見實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)步驟1。只有ID碼相同的座機(jī)和手機(jī)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。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。由于每個(gè)碼元只調(diào)制為1個(gè)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。1．無繩電話無線數(shù)字信令副載頻調(diào)制方式及幀結(jié)構(gòu)信令數(shù)據(jù)先對(duì)副載頻進(jìn)行FSK調(diào)制，即一次調(diào)制，如表21所示。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(jī)與手機(jī)一般不能交換配對(duì)使用。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。顯然，后一糾錯(cuò)方式的可靠性要高得多，但付出的代價(jià)是降低了信息的傳輸速率。 基于糾(檢)錯(cuò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸差錯(cuò)控制方法，常用的有以下二種：① 前向糾錯(cuò)FEC(Forward Error Correction)：發(fā)端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，收端進(jìn)行糾錯(cuò)解碼，對(duì)未超過糾錯(cuò)范圍的誤碼予以糾正，超出糾錯(cuò)范圍的無法糾正。信令的控制、全由有效數(shù)據(jù)完成。位同步及幀同步統(tǒng)稱同步碼。(2)幀同步：幀同步位于一個(gè)信令幀有效數(shù)據(jù)的起點(diǎn)，相當(dāng)于時(shí)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(jī)的數(shù)字信息相區(qū)別。位同步幀同步有效數(shù)據(jù)糾錯(cuò)碼圖2．1 典型的數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)(1)位同步：數(shù)字通信收端必須從接收的數(shù)據(jù)流中提取位同步，才能對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確進(jìn)行積分、采樣和判決，正確恢復(fù)發(fā)端數(shù)據(jù)。數(shù)字信令具有速度快、容量大等一系列明顯優(yōu)點(diǎn)，已成為目前通信系統(tǒng)中采用的主要形式。按信令形式不同，信令分為模擬信令和數(shù)字信令兩類。共路信令集中在獨(dú)立的信令通道中傳輸。與此對(duì)應(yīng)，信令也是在信令通道中逐段傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)及實(shí)施控制。因此，信令可以看作是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞。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)。2．用雙蹤示波器通過綜測(cè)儀觀測(cè)無繩電話無線數(shù)字信令傳輸協(xié)議。實(shí)驗(yàn)二 無線數(shù)字信令一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^對(duì)無繩電話的測(cè)量，了解一般移動(dòng)通信系統(tǒng)無線數(shù)字信令的基本概念，包括信令、數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)及傳輸協(xié)議等概念。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 畫出移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方框圖，列出系統(tǒng)功能。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。手機(jī)按“通話”鍵摘機(jī)，與座機(jī)一起由控制信道轉(zhuǎn)移到某空閑通話信道，綜測(cè)儀檢測(cè)到摘機(jī)信令后自動(dòng)跟蹤掃描，鎖定于該通話信道。接通綜測(cè)儀電源(K5置ON)，綜測(cè)儀發(fā)出三短聲、一長聲峰鳴后進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)量自動(dòng)工作方式，SYST燈常亮，綜測(cè)儀守候在無繩電話控制信道。手機(jī)按“通話”鍵摘機(jī)通話，通話完畢掛機(jī)。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))。3．有線電話2撥號(hào)呼叫有線電話1，通話完畢掛機(jī)。若有線電話2忙(已摘機(jī))，則有線電話1摘機(jī)撥號(hào)后聽忙音。用戶撥號(hào)呼叫有線電話2，有線電話2振鈴，有線電話1聽回鈴。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)。這些號(hào)碼就是各部電話對(duì)應(yīng)的號(hào)碼。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，無繩手機(jī)可在距無繩座機(jī)及綜測(cè)儀13米范圍內(nèi)自由移動(dòng)，方便教師演示。將綜測(cè)儀MS測(cè)量收發(fā)信機(jī)天線的芯線與地線夾在一起后套在無繩手機(jī)天線上，使二者無線緊耦合。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。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)型移動(dòng)通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)，同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有許多組實(shí)驗(yàn)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(jī)靈敏度，以減小電磁波作用范圍，防止互相干擾。包括濁音及清音的話音能量主要集中在3003400Hz頻率范圍內(nèi)。清音又稱無聲音。圖中Tp為基音周期，則基音頻率fp=1/Tp。濁音，又稱有聲音。話音分為濁音和清音，濁音包括元音及濁輔音。另外，在手機(jī)與有線電話通話時(shí)，用示波器在綜測(cè)儀上觀測(cè)發(fā)射在空中的話音波形，可了解話音的基本特征。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。4．移動(dòng)通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)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?qǐng)D14的布局放置設(shè)備，并連接系統(tǒng)，就構(gòu)成了移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。3．雙路無線綜合測(cè)試儀雙路無線綜合測(cè)試儀(以下簡稱綜測(cè)儀)包含的電路模塊很多，功能齊備，它既是測(cè)量儀器，又可作為被測(cè)量對(duì)象，其電路原理及使用方法詳見附錄2。四個(gè)用戶線插座可連接四部電話(包括無繩電話座機(jī))，插座下方號(hào)碼為對(duì)應(yīng)電話的號(hào)碼。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)。我國的CTI無繩電話技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作原理及手機(jī)使用方法見附錄1。用戶持無繩手機(jī)在以座機(jī)為中心的小范圍內(nèi)移動(dòng)通話，十分方便。系統(tǒng)有一個(gè)基地臺(tái)，即無繩電話座機(jī)，通過用戶線接入電話網(wǎng)交換機(jī)；可帶1到4部移動(dòng)臺(tái)，即無繩電話手機(jī)(每一時(shí)刻，只能有一部手機(jī)通話)。 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)。為了測(cè)試上述小型移動(dòng)通信系統(tǒng)無線部分的功能，采用了一臺(tái)雙路無線綜合測(cè)試儀(SDT)，構(gòu)成一