電子與通信綜合實驗(移動通信實驗部分內(nèi)容)

實用文案v移動通信實驗⑥標準文檔實用文案第六版前言為實現(xiàn)通信的終極目標五個 W：任何人（whoever）在任何時間（ whenever）任何地點(wherever) 與任何人(whoever)進行任何種類 (whatever) 的信息交換，則至少通信網(wǎng)的最后一段必須是移動通信系統(tǒng)。由此可見移動通信在現(xiàn)在及未來通信中的重要地位。最新開發(fā)的 MBC-5W型移動通信實驗系統(tǒng)可開出 15個實驗，覆蓋了移動通信課程 (推薦教材為資料[1]) 的主要內(nèi)容，包括以下四大部分：（1）由一個小型 FDMA移動通信系統(tǒng)和作為測量儀器的雙路無線綜合測試儀，測量、了解移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成、基本功能、信令系統(tǒng)及無線信道的共用方式（實驗一～四） 。2）雙路無線綜合測試儀可組合成FH-CDMA、DS-CDMA、TDMA及DS/FH、TD/FH、TD/DS混合多址等各種數(shù)字移動通信系統(tǒng)，測量、了解它們的工作原理（實驗五～十） 。（3）在雙路無線綜合測試儀上，可測量、了解移動通信設(shè)備，包括接收機、發(fā)射機、鎖相頻率合成器及雙工器的構(gòu)成、工作原理及性能指標（實驗十一～十四） 。4）用二臺雙路無線綜合測試儀，可測量、了解各種組網(wǎng)干擾，包括同道干擾，鄰道干擾及互調(diào)干擾（實驗十五）。通過實驗，使學(xué)生對移動通信原理有全面直觀的認識，加深對書本理論知識的理解和掌握。由于雙路無線綜合測試儀自帶如下多種專用設(shè)備：（1）穩(wěn)壓電源；（2）音頻信號源（ 1KHz/600Hz，2個頻率點）；（3）高頻信號源（ 45MHz/48MHz，20對頻率點）；（4）數(shù)字頻率計；（5）數(shù)字存貯示波器功能模塊，故僅需一臺 20MHz模擬雙蹤示波器就可完成絕大部分實驗（除了“實驗十四 鎖相頻率合成器”中測量發(fā)射環(huán)調(diào)制頻率特性需要一臺音頻信號發(fā)生器或函數(shù)信號發(fā)生器外） ，可節(jié)省大量實驗設(shè)備費用。本移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)是我們在長期從事有關(guān)課程教學(xué)及科研的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。我們力圖在飛速發(fā)展的移動通信技術(shù)與移動通信基本原理及用有限經(jīng)費在實驗室內(nèi)建立能讓每個學(xué)生動手的實驗系統(tǒng)之間找到平衡點。但是，由于我們水平所限，本實驗系統(tǒng)及實驗指導(dǎo)書中難免有不妥之處，歡迎讀者提出寶貴意見。編著者標準文檔實用文案目 錄實驗一 移動通信系統(tǒng)組成及功能（ 1） 1實驗二 無線數(shù)字信令（ 2） 7實驗三 信令系統(tǒng)（3） 14實驗四 多信道共用、空閑信道選取方式（ 1）. 20實驗五 FH-CDMA（跳頻碼分多址）移動通信 . 錯誤！未定義書簽。實驗六 DS-CDMA（直擴碼分多址）移動通信 . 25實驗七 TDMA（時分多址）移動通信 39實驗八 DS/FH（直擴加跳頻）混合多址移動通信 . 錯誤！未定義書簽。實驗九 TD/FH（時分加跳頻）混合多址移動通信 . 錯誤！未定義書簽。實驗十 TD/DS（時分加直擴）混合多址移動通信 . 錯誤！未定義書簽。實驗十一 接收機（4） 41實驗十二 發(fā)射機（4） 48實驗十三 雙工器(5) 52實驗十四 鎖相頻率合成器 (5) 56實驗十五 組網(wǎng)干擾 錯誤！未定義書簽。附錄1 無繩電話標準、原理及手機使用方法 71附錄2 雙路無線綜合測試儀原理及使用方法 74附圖1(a)BS 測量收發(fā)信機 (TRX-BS) 錯誤！未定義書簽。附圖1(b)MS測量收發(fā)信機（ TRX-MS） 錯誤！未定義書簽。參考文獻 82標準文檔實用文案實驗一 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．了解移動通信系統(tǒng)的基本功能。3．了解基帶話音的基本特點。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)。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。3．用雙路無線綜合測試儀（以下簡稱綜測儀）及示波器觀測空中傳輸?shù)脑捯舨ㄐ?。三、基本原理圖1-1是與公用電話網(wǎng)（PSTN）相連的移動電話網(wǎng)方框圖。各模塊之間的信道，包括MS—BS的無線信道，到BS—MSC、MSC—EX、EX—TEL的有線信道都包含信令通道及話音通道。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）。TACS模擬蜂窩移動通信系統(tǒng)移動臺主呼接續(xù)過程如圖 1-2所示[1]。GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的呼叫接續(xù)雖然復(fù)雜一些，但總體上是類似的 [1]。公用電話網(wǎng)（PSTN）移動電話網(wǎng)TELBSMSTELEXMSCˋˋˋˋˋˋBSMSˋˋˋˋˋˋMS(MobileStation):移動臺BS(BaseStation):基地臺MSC(MobileSwitchCenter):移動交換中心(包括交換機和數(shù)據(jù)庫)EX(Exchage):公用電話網(wǎng)(PSTN)程控交換機TEL(Telephone):有線電話圖1-1 移動通信系統(tǒng)方框圖標準文檔實用文案、、、MSC有線信道BS無線信道MS撥號、申請頻道發(fā)起呼叫（撥號）呼前撥號選擇按發(fā)送鍵空閑頻道指定話音頻道指定話音頻道(在控制頻道)話音頻道開機SAT調(diào)到話音頻道向市話撥號通知話音頻道準備好SAT返回被呼用戶回鈴音回鈴音振鈴被呼用戶通話通話摘機、、、、、、圖1-2TACS蜂窩移動通信系統(tǒng)移動臺主呼接續(xù)過程這樣龐大復(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。將系統(tǒng)合理簡化得到圖1-3，它與圖1-1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。TELEXTELBSMSMS(MobileStation):移動臺BS(BaseStation):基地臺EX(Exchage):程控交換機TEL(Telephone):有線電話圖1-3 簡化的移動通信系統(tǒng)方框圖常用的移動通信系統(tǒng)主要有四類：蜂窩移動通信系統(tǒng)、集群移動通信系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)及無線尋呼系統(tǒng)，它們的功能及應(yīng)用場合各不相同，但它們的基本原理及技術(shù)是相同的。移動通信的多址方式主要有 FDMA、TDMA、CDMA三大類。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。 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。數(shù)字移動通信是在模擬移動通信基礎(chǔ)上發(fā)展、演進而來的，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?；谝陨显颍瑸榱说玫襟w積小巧、價格低廉、可放在實驗桌上由學(xué)生動手操作的移標準文檔實用文案動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)。在圖 1-3中，BS、MS實際選用基于 FDMA技術(shù)、采用數(shù)字信令的 CT1無繩電話，EX選用小型程控交換機， TEL為有線電話。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 1-4所示。TELEXBSMSTELSDTMS(MobileStation):移動臺（無繩電話手機）BS(BaseStation):基地臺（無繩電話座機）EX(Exchage):程控交換機TEL(Telephone):有線電話SDT:雙路無線綜合測試儀圖1-4移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)這個系統(tǒng)具有二方面意義：1）實際使用的CT1無繩電話，其座機通過用戶線接入公用電話網(wǎng)（PSTN）的交換機，則本系統(tǒng)是縮小的實際無繩電話系統(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)上也是蜂窩移動通信系統(tǒng)及集群移動通信系統(tǒng)縮小的相似系統(tǒng)。下面對圖1-4各部分及本實驗內(nèi)容介紹如下：1．CT1無繩電話CT1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)。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1-4部移動臺，即無繩電話手機（每一時刻，只能有一部手機通話） 。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。用戶持無繩手機在以座機為中心的小范圍內(nèi)移動通話，十分方便。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，CT1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。我國的CT1無繩電話技術(shù)標準、工作原理及手機使用方法見附錄 1。2．程控交換機本教學(xué)實驗系統(tǒng)中程控交換機采用 1拖4雙繩路小型用戶程控交換機， 一條外線可接 4部內(nèi)部電話，任何 1部電話都可呼叫外線電話或內(nèi)部其它電話。本系統(tǒng)中不用其外線端口，標準文檔實用文案只使用內(nèi)部 4條用戶線端口，其技術(shù)參數(shù)與使用方法與 PSTN程控交換機相同，相當(dāng)于 4門PSTN程控交換機。圖1-5 為小型程控交換機的接線圖。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。交換機由 220VAC市電供電，通電后電源指示 LED燈連續(xù)閃爍。用戶電話摘機后對應(yīng)的 LED指示燈亮。電源指示 用戶摘機指示 LED燈LED燈用戶線插座220VAC外線LINE801802803804（不接）用戶號碼圖1-5小型程控交換機接線圖3．雙路無線綜合測試儀雙路無線綜合測試儀（以下簡稱綜測儀）包含的電路模塊很多，功能齊備，它既是測量儀器，又可作為被測量對象，其電路原理及使用方法詳見附錄 2。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。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1-4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)。本系統(tǒng)可實現(xiàn)以下呼叫通話功能：（1）無繩手機呼叫有線電話（無線呼叫有線） ；（2）有線電話呼叫無繩手機（有線呼叫無線） ；（3）有線電話呼叫有線電話（有線呼叫有線） 。在同時滿足以下兩個條件時，主、被呼用戶才可能建立話路，進入通話：1）被呼用戶空閑；2）主、被呼用戶之間至少有一條空閑路徑。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。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。話音是由發(fā)音器官中的聲音激勵源和口腔聲道形狀的不同而形成的。話音分為濁音和清音，濁音包括元音及濁輔音。濁音對應(yīng)于聲帶振動，每個單詞中至少包括1個濁音。濁音，又稱有聲音。發(fā)濁音時聲帶在氣流作用下準周期地閉合或開啟，從而在聲帶中標準文檔實用文案激勵起準周期的聲振動，形成濁音聲波，如圖 1-6所示。圖中 TP為基音周期，則基音頻率fp=1/Tp。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。清音又稱無聲音。發(fā)清音時聲帶不振動，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，清音信號沒有準周期性。包括濁音及清音的話音能量主要集中在 300~3400Hz頻率范圍內(nèi)。相對聲壓對聲壓Tp Tp100t(ms)-10圖1-6 濁音的準周期波形圖1-3濁音波形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。5.1 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。在此條件下，為了保證同一套實驗系統(tǒng)內(nèi)部接收信號足夠強，能正常完成各實驗，必須加強無線設(shè)備間的無線耦合：①無繩座機 BS的天線垂直豎立但不要拉出。綜測儀 BS測量收發(fā)信機天線放置在無繩座機天線與座機外殼之間的縫隙中，使二者無線緊耦合。②無繩手機 MS的天線不要拉出。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。5.2 教師演示型移動通信教學(xué)實驗系統(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。做實驗時，無繩手機可在距無繩座機及綜測儀 1~3米范圍內(nèi)自由移動，方便教師演示。標準文檔實用文案四、實驗步驟1．按圖1-4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 801、802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。這些號碼就是各部電話對應(yīng)的號碼。 將交換機、無繩電話座機及手機充電器都接通 220VAC電源。無繩電話座機、手機及綜測儀使用上次實驗已經(jīng)對好碼的同一套系統(tǒng)或由教師實驗前完成對碼，使三者識別碼及呼叫信道一致（對碼步驟詳見實驗四的實驗步驟 1）。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。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。有線電話 2摘機通話，通話完畢掛機，未掛機的一方聽忙音。若有線電話 2忙（已摘機），則有線電話 1摘機撥號后聽忙音。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。3．有線電話 2撥號呼叫有線電話 1，通話完畢掛機。4．無繩手機按“通話”鍵摘機，聽到撥號音后撥有線電話 1或有線電話 2的號碼，有線電話振鈴，無繩手機聽回鈴。有線電話摘機通話，通話完畢掛機（其中，無繩手機再按“通話”鍵或?qū)⑹謾C放回充電器則掛機） 。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。手機按“通話”鍵摘機通話，通話完畢掛機。6．將雙蹤示波器兩個探頭分別接至綜測儀 BS及MS測量面板上 AFo輸出端口。接通綜測儀電源（K5置ON），綜測儀發(fā)出三短聲、 一長聲峰鳴后進入系統(tǒng)測量自動工作方式， SYST燈常亮，綜測儀守候在無繩電話控制信道。關(guān)發(fā)射機（K6置OFF），關(guān)信令存貯顯示模塊（K10置OFF）。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。若綜測儀因誤碼未檢測到手機摘機信令仍停在控制信道，則按控制面板掃描（ SCAN）鍵K3啟動綜測儀掃描信道，最后鎖定于該通活信道。綜測儀鎖定于通話信道的標志是：信道掃描仃止并且BS及MS測量面板同時顯示各自的接收頻率。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。五、實驗報告內(nèi)容1．畫出移動通信實驗系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方框圖，給出系統(tǒng)功能，并說明它是如何由實際移動通信系統(tǒng)(例如蜂窩移動通信系統(tǒng))在保持基本特證不變條件下合理簡化而來。2．畫出自己話音濁音波形，給出所測基音頻率，與同組同學(xué)比較。3．總結(jié)主呼方從摘機、撥號、通話到掛機的各個階段聽到那些信號音。4．由實驗結(jié)果回答，有線電話掛機時用戶線是處于開路狀態(tài)嗎？標準文檔實用文案實驗二 無線數(shù)字信令一、實驗?zāi)康耐ㄟ^對無繩電話的測量，了解一般移動通信系統(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。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)。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。三、基本原理通信系統(tǒng)中除用戶信息（如話音）外的一系列控制信號稱為信令。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)，信令系統(tǒng)連接并控制用戶信息傳輸系統(tǒng)的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及用戶終端設(shè)備，共同構(gòu)成整個通信系統(tǒng)。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，保證用戶信息傳輸系統(tǒng)正確且可靠的動作，使用戶信息有效傳輸。因此，信令可以看作是整個通信網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞。對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。與此對應(yīng)，信令也是在信令通道中逐段傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、交互及實施控制。按信令通道與用戶信息通道在物理上是否獨立，信令分為共路信令及隨路信令。共路信令集中在獨立的信令通道中傳輸。隨路信令在用戶信息通道中采用時分、頻分等方式隨同用戶信息一起在信息通道中傳輸。按信令形式不同，信令分為模擬信令和數(shù)字信令兩類。模擬信令包括音頻信令及其它形式的模擬信號，它應(yīng)用早，現(xiàn)在仍應(yīng)用在許多通信系統(tǒng)中，例如 PSTN模擬用戶線信令全為模擬信令。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。典型的移動通信系統(tǒng)無線數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)如圖 2-1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)）及糾錯碼四部分，分別介紹如下。位同步 幀同步 有效數(shù)據(jù) 糾錯碼圖2-1 典型的數(shù)字信令幀結(jié)構(gòu)標準文檔實用文案（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，才能對數(shù)據(jù)準確進行積分、采樣和判決，正確恢復(fù)發(fā)端數(shù)據(jù)。位同步建立需要時間，而數(shù)字信令是突發(fā)的數(shù)據(jù)串，收端必須在幀同步及有效數(shù)據(jù)收到之前建立位同步，因此在信令的幀同步前集中加入一段位同步碼。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。常用的有巴克碼和m序列。位同步及幀同步統(tǒng)稱同步碼。3）有效數(shù)據(jù)：包括地址、命令、撥號等數(shù)據(jù)，統(tǒng)稱為消息。信令的控制、操作功能全由有效數(shù)據(jù)完成。4）糾錯碼：對有效數(shù)據(jù)進行糾（檢）錯編碼后產(chǎn)生的監(jiān)督位?；诩m（檢）錯編碼的數(shù)據(jù)傳輸差錯控制方法，常用的有以下二種：．前向糾錯 FEC(ForwardErrorCorrection) ：發(fā)端對數(shù)據(jù)進行糾錯編碼，收端進行糾錯解碼，對未超過糾錯范圍的誤碼予以糾正，超出糾錯范圍的無法糾正。．檢錯重發(fā)，常稱為自動請求重發(fā) ARQ(AutomaticRepeatRequest) ：發(fā)端對數(shù)據(jù)進行糾、檢錯編碼，收端發(fā)現(xiàn)有糾正不了的誤碼時，自動請求發(fā)端重發(fā)，直到收到正確數(shù)據(jù)為止。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。發(fā)端在沒有收端請求的情況下，按事先規(guī)定主動重發(fā)多幀信令，收端對其糾檢錯之后再進行大數(shù)判決，亦可提高信令數(shù)據(jù)傳輸可靠性。這可認為是對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。作為構(gòu)成圖1-4移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)無線部分的我國的CT1無繩電話，相關(guān)技術(shù)標準只規(guī)定了其工作頻率、調(diào)制方式等射頻技術(shù)要求（見附錄1表1），但對其信令結(jié)構(gòu)、傳輸協(xié)議及多信道共用方式未作規(guī)定，由各生產(chǎn)廠家自行定義、開發(fā)。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。本實驗系統(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內(nèi)外很多廠家所采用的，十分可靠實用，也比較規(guī)范，便于觀測。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)先對副載頻進行 FSK調(diào)制，即一次調(diào)制，如表 2-1所示。然后再對 45/48MHz的主載頻調(diào)頻（FM）。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。表2-1 信令數(shù)據(jù)的 FSK調(diào)制方式數(shù)據(jù) FSK調(diào)制參數(shù)0 周期2.0ms的一周方波1 周期2.8ms的一周方波標準文檔實用文案幀同步S 周期4.0ms的一周方波數(shù)據(jù)幀的典型結(jié)構(gòu)以手機撥號（號碼7）為例，見圖2-2。這個數(shù)據(jù)幀各部分的含義見圖2-3，其中有效數(shù)據(jù)有12位，分為三個部分：波波形：數(shù)數(shù)據(jù)： 00 S 1010001 1 1000圖2-2 典型的信令數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)圖3-1典型的信令幀結(jié)構(gòu)同步碼IDH手機號命令代碼00S,1010,00,1110,00圖2-3信令數(shù)據(jù)幀各部分的含義（1）IDHIDH為無繩電話系統(tǒng) 16位識別碼（ID碼）的高 4位。在初裝無繩電話時，座機與手機要統(tǒng)一 ID碼，稱為對碼。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。 在手機摘機主呼及被呼振鈴時， 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)省傳輸時間只發(fā)送部分 ID碼。為了使綜測儀能自動跟蹤測量無繩電話工作過程，綜測儀也要與無繩電話對碼，使綜測儀、無繩電話座機及手機三者的 ID碼及呼叫信道保持一致 (對碼方法見實驗四的實驗步驟1。實驗前教師己對好了碼，實驗一、二、三中同學(xué)不必對碼 )。綜測儀內(nèi)的無繩電話系統(tǒng)ID碼及控制信道號都存在 E2PROM中，掉電不會丟失。要查看系統(tǒng) ID碼只需點動綜測儀對碼（CODE）鍵，即可在頻率顯示LED數(shù)碼管上顯示ID碼4秒鐘。16位二進制碼以8位四進制碼形式顯示，高位在左，低位在右，例如01，23，32，10（四進制）=0001，1011，1110，0100（B）。（2）手機號代碼本無繩電話一臺座機最多可帶4部手機（任一時間只能有一部手機占用座機通話）。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1、2、3、4。信令中手機號代碼含義見表2-2，2位代碼倒序看為自然二進制碼，與手機號碼直接對應(yīng)。表2-2手機號碼手機號碼1234代碼00100111倒序代碼00011011（3）命令標準文檔實用文案命令為6位，亦應(yīng)倒序讀取，圖中命令倒序碼為 00,0111B=07H，表示消息”撥號碼7”。常用命令見表 2-3。表2-3無繩電話常用命令命令名命令碼（倒序）撥號碼0-9、*、#01-09H、0EH、0FH閃斷（Flash）10H掛機12H2．無線數(shù)字信令傳輸協(xié)議無繩電話呼叫接續(xù)有不同狀態(tài)，包括手機被呼振鈴，手機主呼 /被呼摘機，手機撥號，進入通話后手機進行“閃斷” 、“換頻”、“掛機”等操作。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。（1）手機撥號（號碼 7）手機號同步IDH代碼撥號命令重發(fā)命令應(yīng)答(IDL)重發(fā)應(yīng)答?(號碼7)MS發(fā)：00S,0100,00,1110,00;S,0100,00,1110,00;00S,0100;S0100;S0100.BS發(fā)：00S,1011;S1011;S1011.同步應(yīng)答重發(fā)?(IDL)應(yīng)答圖2-4手機撥號（號碼7）信令傳輸過程圖2-4為手機撥號（號碼7）信令傳輸過程。圖中，命令幀{消息幀}各部分含義見前節(jié)；應(yīng)答幀中IDL為ID碼低4位，IDL為IDL的反碼。由圖可見，無繩電話信令收發(fā)是全雙工工作方式，座機及手機可同時收發(fā)信令。為保證信令數(shù)據(jù)傳輸可靠性，必須采用差錯控制。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。但與一般ARQ方式不同，數(shù)據(jù)中的檢錯功能不是由糾檢錯編碼實現(xiàn)，而是由以下手段實現(xiàn)：．如表2-1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方式檢測其半周期及周期，超過表中數(shù)值（有一定允許誤差）就判定為誤碼。只要有 1位誤碼就確定數(shù)據(jù)幀出錯。另外，噪聲及干擾引起前一碼元脈寬變化會傳遞到下一碼元，若前一碼元剛好錯成另一碼元，則下一碼元脈沖半周期或周期一般都會出錯?？傊?，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(guān)檢測或匹配濾波的誤碼率要高得多。更重要的標準文檔實用文案是，最佳檢測對每個碼元的檢測結(jié)果只給出是0還是1，但這個碼元的對錯它一無所知，只能通過糾錯解碼來判定；而脈寬檢測根據(jù)每個碼元的參數(shù)就可檢測出誤碼，等效為每個碼元自帶檢錯信息。．命令幀中的IDH及應(yīng)答幀中的IDL、IDL分別為無繩電話系統(tǒng)16位ID碼的高4位、低4位及低4位的反碼，是座機及手機雙方都確知的數(shù)據(jù)，收端可檢出這些數(shù)據(jù)的錯誤。座機及手機依據(jù)以上信令數(shù)據(jù)的可靠檢錯功能，以自動請求重發(fā)ARQ方式保證信令數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕喝鐖D2-4所示，手機MS用戶按“7”字鍵撥號后，MS連續(xù)發(fā)二個撥號命令幀。座機BS收到第1個命令幀檢測無誤碼，則連續(xù)發(fā)多個應(yīng)答幀表示收到正確的命令。MS只要正確收到其中一個應(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)多個應(yīng)答幀通知MS，完成1次手機撥號命令的傳送過程。若BS未收到正確的命令幀，則不發(fā)應(yīng)答，等效為發(fā)送請求重發(fā)信息，MS就連續(xù)重發(fā)第3個、第4個??命令幀，直至收到BS的應(yīng)答為止（或MS因發(fā)送超時，放棄這次信令傳輸）。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。（2）手機掛機手機號同步IDH代碼掛機命令MS發(fā)：00S,0100,00,0100,10; S0100,00,0100,10;00S,0100;S0100;S0100.BS發(fā)： 00S,1011;S1011;S1011.圖2-5手機掛機信令傳輸過程圖2-5為手機掛機信令傳輸過程。由圖可見，其過程與手機撥號完全相同，唯一的區(qū)別是命令內(nèi)容不同。四、實驗步驟（一）用普通雙蹤示波器觀測無線數(shù)字信令1．將普通雙蹤示波器的兩個測量探頭分別接在綜測 BS及MS測量面板上存貯信令的輸出端SIG；示波器外觸發(fā)輸入端接至綜測儀 BS測量面板的觸發(fā)信號輸出端 TRIS。示波器設(shè)置為上升沿外觸發(fā)，水平分度 2ms/DIV，垂直為 DC、2V/DIV。設(shè)置綜測儀為自動跟蹤測量方式（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。將發(fā)射機（ TX）控制面板上開關(guān)標準文檔實用文案K6撥至OFF位置，關(guān)斷發(fā)射機電源，電源指示燈滅。為了避免交換機信號音及2/4轉(zhuǎn)換反射信號干擾信令波形觀測，本實驗中將無繩座機用戶線從交換機上拔下。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。信令存貯顯示控制面板停止（STOP）燈亮，表示手機摘機信令過程已存貯完畢。若綜測儀因誤碼未檢測到手機摘機信令仍停在控制信道，則按控制面板掃描（ SCAN）鍵K3啟動綜測儀掃描信道，最后鎖定于該通活信道。綜測儀鎖定于通話信道的標志是：信道掃描仃止并且 BS及MS測量面板同時顯示接收頻率。3．按綜測儀信令存貯顯示面板上運行（ RUN）鍵，停止（ STOP）指示燈滅，綜測儀處等待觸發(fā)存貯狀態(tài)。4．手機用戶按鍵進行“撥號” 、“閃斷”等操作，綜測儀以單次觸發(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。調(diào)節(jié)示波器觸發(fā)電平旋鈕使波形穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)綜測儀信令存貯顯示控制面板上波形位置（POSITION）旋鈕左右移動顯示波形，或按復(fù)位（ RST）鍵使顯示波形回到信令傳輸過程的起點。反復(fù)按同步（ SYNC）鍵分五步循環(huán)步進調(diào)節(jié)波形的閃爍及亮度，在波形由嚴重閃爍剛好調(diào)節(jié)到不閃爍時，亮度最高，波形最清晰，在以后的測量中再不必調(diào)整。如此仔細觀測并記錄信令幀結(jié)構(gòu)及信令傳輸過程。5．重復(fù)3、4，觀測并記錄另 1次信令傳輸過程。6．通話完畢，重復(fù) 3，使綜測儀準備存貯信令，按手機“通話”鍵掛機，用示波器觀察并記錄手機掛機信令傳輸過程。7.拉開手機與座機之間的距離 (對學(xué)生實驗型教學(xué)實驗系統(tǒng)，應(yīng)拉開綜測儀 BS測量收發(fā)信機天線與座機天線距離及 MS測量收發(fā)信機天線與手機天線距離 )，降低座機的接收機輸入C/N，增大接收信令誤碼率。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。（二）用 TDS210雙蹤數(shù)字存貯示波器觀測無線數(shù)字信令1．將TDS210雙蹤數(shù)字存貯示波器的兩個測量探頭分別接至綜測儀 BS及MS測量面板上AFo端；示波器外觸發(fā)輸入端接至綜測儀 MS測量面板上 TRIA觸發(fā)輸出端。示波器設(shè)置為上升沿外觸發(fā)，單次觸發(fā)方式，觸發(fā)電平 1~1.6V；水平分度 25ms/DIV；垂直為直流、 2V/DIV。關(guān)斷綜測儀發(fā)射機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；置綜測儀為自動測量方式（按控制面板 K1至SYST燈亮，再按K2，SYST燈常亮），綜測儀守候于控制信道。2．手機按“通話”鍵摘機，與座機一起由控制信道轉(zhuǎn)移到某空閑信道，綜測儀檢測到標準文檔實用文案摘機信令后自動跟蹤掃描， 鎖定于該空閑信道，并發(fā)出一聲蜂鳴聲指示。 按示波器運行（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\行（RUN）字符。3．手機用戶按鍵進行“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。調(diào)節(jié)示波器水平分度至 2.5~5ms/DIV，展開波形，仔細觀測并記錄信令傳輸過程。4．調(diào)節(jié)示波器水平分度返回 25ms/DIV，按運行（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\行（ RUN）字符。重復(fù) 3，觀測并記錄另一次信令傳輸過程。5．通話完畢，按運行（ 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\行（ RUN）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。6.拉開手機與座機之間的距離 (對學(xué)生實驗型教學(xué)實驗系統(tǒng)，應(yīng)拉開綜測儀 BS測量收發(fā)信機天線與座機天線距離及 MS測量收發(fā)信機天與手機天線距離 )，降低座機的接收機輸入C/N，增大接收信令誤碼率。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)次以上的現(xiàn)象。五、實驗報告內(nèi)容1．給出以下幾種操作的無線數(shù)字信令傳輸過程圖，并注明在綜測儀上查到的無繩電話系統(tǒng)16位ID碼，與圖中IDH、IDL及IDL比較。最后總結(jié)出數(shù)字信令典型幀結(jié)構(gòu)。1）手機撥號碼1；2）手機撥號碼3；3）手機撥號碼9；4）手機進行“閃斷”操作；5）手機掛機。2．根椐信令傳輸過程中，因接收誤碼導(dǎo)至命令幀重發(fā) 2次以上的現(xiàn)象，回答數(shù)字信令傳輸采用何種差錯控制方式。六、思考題測量并記錄手機主呼摘機信令傳輸過程，試分析信令幀結(jié)構(gòu)及傳輸協(xié)議。 （注：研究性題目，無現(xiàn)成答案）標準文檔實用文案實驗三 信令系統(tǒng)一、實驗?zāi)康耐ㄟ^對移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)的測量，了解一般移動通信系統(tǒng)的信令系統(tǒng)的基本概念。二、實驗內(nèi)容1．用示波器觀測無繩座機用戶線信令。2．用示波器觀測手機操作時座機對手機—座機之間無線數(shù)字信令與座機—交換機之間用戶線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)。3．用示波器觀測手機主呼有線電話的呼叫接續(xù)信令傳輸全過程。三、基本原理通信系統(tǒng)中除用戶信息（如話音）外的一系列控制信號稱為信令。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)，信令系統(tǒng)連接并控制用戶信息傳輸系統(tǒng)的所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及用戶終端設(shè)備，共同構(gòu)成整個通信系統(tǒng)。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，保證用戶信息傳輸系統(tǒng)正確且可靠的動作，使用戶信息有效傳輸。因此，信令可以看作是整個通信網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞。對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。與此對應(yīng)，信令也是在信令通道中逐段傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、交互及實施控制。按信令通道與用戶信息通道在物理上是否獨立，信令分為共路信令及隨路信令。共路信令集中在獨立的信令通道中傳輸。隨路信令在用戶信息通道中采用時分、頻分等方式隨同用戶信息一起在信息通道中傳輸。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 3-1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。無線信道包括 1個專用呼叫信道及19個通話信道（詳見實驗四）。專用呼叫信道上傳送的是共路信令。無線通話信道及有線用戶線信道上，信令與用戶信息以時分方式在同一信道上傳輸，都屬于隨路信令。用戶線 用戶線 無線信 道 信 道 信道TEL EX BS MS圖3-1 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。標準文檔實用文案1．程控交換機用戶線信令國家標準規(guī)定的 PSTN程控交換機用戶線信令如下所示。（1）監(jiān)視信令．饋電電壓為-48VDC，用戶環(huán)路電阻（包括話機摘機電阻）小于2000，交換機向電話機直流饋電電流（環(huán)路電流）18-50mA（電話機摘機門限電流約10mA）。．鈴流：253Hz正弦波，有效值 9015VAC。．撥號音：45025Hz連續(xù)信號，電平為 -10 3dBm。．忙音：45025Hz、0.7秒斷續(xù)（0.35秒送、0.35秒斷）信號，電平為 -10 3dBm。．回鈴音：450Hz25Hz、5秒斷續(xù)（1秒送、4秒斷）信號，電平為-103dBm。（2）地址信令（撥號信令）．直流脈沖信號（已不常用，略）．雙音多頻（DTMF：DualToneMulti-Frequency）信號，如表3-1所示。表3-1DTMF信號的頻率及表示的數(shù)字、符號高頻群(Hz)數(shù)字1209133614771633低頻群(Hz)697123A770456B852789C941*(E)0#(F)D由以上用戶線信令技術(shù)標準可見，它是直流（環(huán)流）和音頻（25Hz、450Hz及DTMF）混合的模擬信令。本實驗系統(tǒng)中采用的小型用戶程控交換機用戶線信令總體上符合以上標準，只在以下細節(jié)上有差別，但是它的使用完全正常。．饋電電壓約為24VDC，比PSTN交換機的48VDC低。這是因為其用戶線短，線路壓降小，24VDC電壓已足夠使用。．發(fā)出的450Hz信號音為方波。由于450Hz信號音（包括撥號音，回鈴音及忙音）是發(fā)給用戶聽的指示音，其波形不理想絲毫不影響用戶聽覺對其含義的判斷。．鈴流為 50Hz，有效值 70VAC。由于用戶線不長，電話能正常振鈴。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：．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。．有線電話 1摘機，用戶線環(huán)路通，環(huán)路電流為 18~50mA，大于摘機環(huán)流門限 10mA，標準文檔實用文案交換機據(jù)此判定有線電話機 1摘機，向其發(fā)撥號音。此時電話機端電壓下降到 6-10V。．有線電話 1用戶按數(shù)字鍵撥號，通過用戶線向交換機發(fā) DTMF號碼。．交換機收齊號碼后，檢查電話機 2空閑（環(huán)流為 0），則向它發(fā)鈴流，并向電話機 1發(fā)回鈴；若電話機 2忙，則向電話機 1發(fā)忙音。．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。．一方掛機（環(huán)流為 0），交換機斷開雙方話路，向另一方發(fā)忙音。．另一方掛機，交換機停發(fā)忙音。完成一次呼叫接續(xù)。以上呼叫接續(xù)（包括信令傳輸及話音傳輸）過程如圖3-2所示。TEL2用戶線2用戶線1EXTEL1摘機（有環(huán)流）撥號音撥號（DTMF）、、 、回鈴摘機（有環(huán)流）通話、、、掛 機（無環(huán)流） 忙音掛機（無環(huán)流）圖3-2TEL1TEL2呼叫接續(xù)過程3．座機BS對兩側(cè)有線/無線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)用戶線無線信道EXBSMS（用戶線信令）（無線數(shù)字信令）呼叫摘機（有環(huán)流）摘機（數(shù)字）信道撥號音撥號（DTMF）撥號（數(shù)字）、、通話、、、、信道回鈴?fù)ㄔ拻鞕C（無環(huán)流）掛機（數(shù)字）呼叫圖3-3無線/有線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)信道標準文檔實用文案在一個復(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)，實現(xiàn)用戶信息通道的連接及用戶信息的傳送。例如，本實驗通信系統(tǒng)的無繩座機BS，就擔(dān)負其一側(cè)BS-MS無線數(shù)字信令與另一側(cè)EX-BS用戶線信令轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)作用。以手機MS主呼為例，呼叫接續(xù)過程中BS對信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)如圖3-3所示。4．實驗系統(tǒng)呼叫接續(xù)全過程實驗系統(tǒng)呼叫接續(xù)全過程以手機主呼有線電話為例如圖3-4所示。TEL用戶線用戶線無線信道MSEXBS摘機（數(shù)字）呼叫摘機（有環(huán)流）信道撥號音撥號（DTMF）撥號（數(shù)字）、、、、振鈴、、通話回鈴、信道摘機、、通話、、掛機（數(shù)字）、忙音掛機（無環(huán)流）呼叫掛機信道圖3-4 手機主呼有線電話呼叫接續(xù)過程四、實驗步驟（一）觀測程控交換機用戶線信令LINE.PCBTELEXBSMSabAFo-MSSDTCH1GND示波器CH2示波器圖3-5實驗系統(tǒng)呼叫接續(xù)過程測量方框圖標準文檔實用文案1．按圖3-5連接系統(tǒng)，其中，用戶線測量板LINE.PCB插接在無繩座機BS的用戶線上，將2線制用戶線引出2個測量端a、b。用座機BS所帶的有線電話手柄及撥號盤等進行呼叫接續(xù)操作，用示波器在用戶線引出端 a、b上測量用戶線信令并記錄。2．座機手柄掛機，無環(huán)流。示波器測量通道 CH1設(shè)置為DC、20V/DIV，測得用戶線 a、b端電壓為交換機饋電電壓，約 24VDC。3．座機手柄摘機，有環(huán)流，用戶線 a、b端電壓下降至約 6~10VDC。4．重新設(shè)置示波器 CH1為AC、1V/DIV，觀測到交換機發(fā)出的連續(xù) 450Hz撥號音。5．座機撥號，觀測到座機發(fā)出的 DTMF號碼。6．撥號呼通有線電話后，有線電話振鈴，用戶線 a、b端可觀測到回鈴信號。7．有線電話摘機通話，用戶線 a,b端觀測到雙方話音波形。8．有線電話掛機，用戶線 a、b端觀測到交換機發(fā)出的忙音。9．重新設(shè)置示波器 CH1為DC、20V/DIV。座機BS掛機，無環(huán)流，觀測到用戶線 a、b端電壓上升為交換機饋電電壓，約為 24VDC。10．重新設(shè)置示波器 CH1為DC、50V/DIV。有線電話呼叫無繩電話，有線電話聽見回鈴音，無繩座機用戶線 a、b端可觀測到鈴流（座機內(nèi)部振鈴揚聲器線已斷開， 聽不到振鈴聲）。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。（二）觀測無線 /有線信令的轉(zhuǎn)換1．仍按圖 3-5連接系統(tǒng)。示波器通道 CH1設(shè)置為DC、20V/DIV；通道CH2設(shè)置為DC、2V/DIV。綜測儀關(guān)斷發(fā)射機及信令存貯顯示模塊， 在MS測量面板 AFo端實時測量 MS發(fā)射信令。在BS用戶線a、b端測量用戶線信令。2．無繩手機 MS反復(fù)摘掛機，示波器通道 CH2可觀測到MS發(fā)射的FSK數(shù)字信令（不必觀察細節(jié)），示波器通道 CH1可觀測到BS用戶線a、b端電壓反復(fù)在低電壓（約 6~10VDC）及高電壓（交換機饋電電壓，約 24VDC）之間跳變，并且時間關(guān)系是無線數(shù)字信令在先，用戶線電壓跳變滯后。3．重新設(shè)置示波器通道 CH1為AC、1V/DIV。手機MS摘機，示波器 CH1觀測到撥號音。手機反復(fù)按數(shù)字鍵撥號，示波器 CH2觀測到MS發(fā)送給BS的數(shù)字信令， CH1觀測到BS發(fā)送給EX的DTMF信號，并且時間關(guān)系是前者在先，后者滯后。（三）觀測手機呼叫有線電話的呼叫接續(xù)過程1．同（二）、1。2．手機MS摘機，示波器通道CH2觀測到MS發(fā)送給BS的FSK數(shù)字信令（不必觀察細節(jié)），示波器通道CH1觀測到BS用戶線a、b端電壓下跳到約6~10VDC。3．重新設(shè)置示波器 CH1為AC、1V/DIV，觀測到EX發(fā)送給BS的撥號音。手機撥有線電話號碼，示波器 CH2觀察到 MS發(fā)送給BS的FSK數(shù)字信令，示波器 CH1觀測到稍有滯后的BS發(fā)送給EX的DTMF信號。標準文檔實用文案4．有線電話振鈴。示波器通道CH2改接至綜測儀BS測量面板的AFo端。BS用戶線a、b端及綜測儀BS測量面板上的AFo端同時觀測到回鈴音。5．有線電話摘機，雙方通話，示波器CH2改接綜測儀MS測量面板上的AFo端，示波器CH1及CH2可觀測到雙方話音波形。6．手機MS掛機，示波器 CH2觀測到MS發(fā)送給BS的FSK數(shù)字信令，示波器 CH1觀測到稍滯后的 BS用戶線a、b端電壓的正跳變。7．有線電話聽忙音，掛機。五、實驗報告內(nèi)容1．畫出手機呼叫有線電話的呼叫接續(xù)過程圖，說明 BS對無線/有線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)作用，及EX對二端用戶線信令的轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)作用，了解移動通信實驗系統(tǒng)的信令系統(tǒng)構(gòu)成及呼叫接續(xù)信令過程。2．給出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。3．回答本實驗系統(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。標準文檔實用文案實驗四 多信道共用、空閑信道選取方式一、實驗?zāi)康耐ㄟ^對移動通信教學(xué)實驗系統(tǒng)的測量，了解一般移動通信系統(tǒng)無線多信道共用、空閑信道選取方式。二、實驗內(nèi)容1．用綜測儀自動跟蹤測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．用綜測儀自動跟蹤測量無繩電話通話狀態(tài)下切換頻道操作后通話信道的改變，了解其切換頻道功能。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。那么，在某一用戶主呼或被呼時，如何從幾個信道中選擇一個空閑信道分配給該用戶使用呢？空閑信道選取方式以有下四種 [2]：1）專用呼叫信道（專用控制信道）方式；2）循環(huán)定位方式；3）循環(huán)不定位方式；4）循環(huán)分散定位方式。無繩電話的多信道共用是一個小區(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個信道。然而，與蜂窩移動通信系統(tǒng)及集群移動通信系統(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，而是由每臺無繩電話各自獨立地選用空閑信道。若采用循環(huán)定位方式及循環(huán)分散定位方式，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，故不能采用。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。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。當(dāng)前國內(nèi)生產(chǎn)的 CT1無繩電話大多采用專用呼叫信道方式。一臺無繩電話的手機與座機重新對識別碼（ ID碼）后，由識別碼按一定算法確定新的呼叫信道。所有的呼叫都在呼叫信道上進行。因此，同一臺無繩電話的“專用”呼叫信道也是可變的。小區(qū)內(nèi)不同無繩電話識別碼一般不相同，呼叫信道一般也各不相同。另外，標準文檔實用文案其它無繩電話通話時占用本臺無繩電話呼叫信道的概率及占用時間都是有限的。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。總之，采用專用呼叫信道方式的無繩電話在呼叫信道受強干擾而不能完成呼叫接續(xù)的概率不大。采用專用呼叫信道的無繩電話空閑通話信道是如何確定的呢？采用專用呼叫信道方式的無繩電話系統(tǒng)在掛機狀態(tài)下座機及手機都守候在自己的專用呼叫信道上，座機還時分掃描其它 19個通話信道，檢測并記錄其中的空閑信道。當(dāng)手機主呼或被呼時，座機通過呼叫信道給手機指定存貯的一個空閑信道，座機和手機由呼叫信道轉(zhuǎn)移到指定的空閑信道。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。2．無繩電話在通話過程中可以切換通話信通。若用戶感覺當(dāng)前通話信道上有干擾，可按手機“頻道”鍵啟動切換信道的信令傳輸過程，座機給手機重新指定一個空閑信道，雙方一起轉(zhuǎn)移到新的空閑信道繼續(xù)通話。這與蜂窩移動通信系統(tǒng)的越區(qū)信道切換相似。區(qū)別在于后者由系統(tǒng)與移動臺自動測量和切換信道，前者是人工測量（聽話音效果）和人工啟動然后再自動切換信道。四、實驗步驟1．重新設(shè)置無繩電話及綜測儀識別碼（ ID碼）及專用呼叫信道（1）仍按圖 1-4的布局放置設(shè)備并連接系統(tǒng)。設(shè)置綜測儀為系統(tǒng)測量方式（按 K1至SYST燈亮）。（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(shù)碼管顯示 CH7。然后釋放對碼鍵。（3）在掛機狀態(tài)下，按住無繩座機“對碼”鍵，座機進入對碼狀態(tài)，隨機產(chǎn)生 16位新的ID碼，在CH7信道上發(fā)射出去。綜測儀正確收到 ID碼后發(fā)出一長聲蜂鳴聲指示。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。無繩電話座機、手機及綜測儀三者的 ID碼一致了，并且無繩電話座機及手機的呼叫信道也一致了。釋放座機及手機“對碼”鍵，雙方返回正常工作的掛機狀態(tài)。幾秒鐘后綜測儀進入搜索專用呼叫信道狀態(tài)，循環(huán)搜索 20個信道，信道號LED數(shù)碼管循環(huán)顯示對應(yīng)的信道號。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。無繩座機在新的專用呼叫信道上向無繩手機發(fā)振鈴信令。綜測儀循環(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。（5）按綜測儀控制面板 K4鍵，綜測儀存貯新 ID碼及新呼叫信道號于 E2PROM后返回系統(tǒng)測量工作方式， SYST燈常亮。標準文檔實用文案2．觀測無繩電話系統(tǒng)空閑信道選取方式（1）同本實驗 1、（1）。（2）綜測儀設(shè)置為自動（ AUTO）工作方式（按 K1至SYST燈亮，再按 K2，SYST燈常亮），守候在無繩電話呼叫信道，示波器二個通道的探頭分別接在綜測儀 BS及MS測量面板的AFo端。3）手機按“通話”鍵摘機，座機及手機一起轉(zhuǎn)移到座機指定的空閑信道。綜測儀檢測到手機摘機信令（示波器可觀測到）則自動跟蹤搜索并且最后鎖定于該空閑信道，顯示該信道號碼及無繩電話BS及MS發(fā)射頻率。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摘機信令，仍停留在呼叫信道，則可按掃描（SCAN）鍵K3啟動搜索，SYST燈閃爍，最后亦鎖定于無繩電話占用的空閑通話信道，返回自動工作方式，SYST燈常亮。4）通話完畢，手機按“通話”鍵掛機，座機及手機一起返回呼叫信道守候。綜測儀檢測到手機掛機信令，亦返回呼叫信道守候。綜測儀若因接收信令誤碼未能檢測到手機的掛機信令，仍停留在通話信道，則可按自動（AUTO）鍵K2返回呼叫信道守候。5）多次重復(fù)（1）~（4），觀測、記錄無繩電話每次選取的通話信道。某些生產(chǎn)批次的無繩電話，若上次的通話信道仍空閑，則這次仍選取上次通話信道；而另一些生產(chǎn)批次的無繩電話，每次都隨機選取不同的空閑信道作為通話信道。3．觀測無繩電話在通話狀態(tài)下切換通話信道1）重復(fù)2（1）~（3），無繩電話占用一空閑信道通話，綜測儀鎖定于該信道，顯示該信道的信道號及無繩電話BS和MS發(fā)射頻率，示波器觀測到通話雙方的話音波形。2）手機按“頻道”鍵切換通話信道至一新的空閑信道。綜測儀檢測到手機頻道切換信令，自動跟蹤搜索并鎖定于新的信道，顯示該信道的信道號及無繩電話 BS和MS發(fā)射頻率；示波器觀測到通話雙方的話音波形。3）多次重復(fù)（2），反復(fù)觀測無繩電話切換通話空閑信道，總結(jié)信道改變規(guī)律。4）按（3）中總結(jié)的信道切換改變規(guī)律，估計下一次切換信道將占用的新空閑信道。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）。手機按“頻道”鍵再次切換頻道。關(guān)斷綜測儀發(fā)射機，按掃描（SCAN）鍵K3啟動搜索并鎖定無繩電話占用的新空閑信道，與估計的信道比較。標準文檔實用文案五、實驗報內(nèi)容1．總結(jié)本實驗系統(tǒng)的無繩電話空閑信道選取方式。2．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，并回答當(dāng)下一個信道已被其它電臺占用成為忙信道時還會切換到該信道嗎？標準文檔實用文案標準文檔實用文案實驗六 DS-CDMA（直擴碼分多址）移動通信一、實驗?zāi)康牧私釪S-CDMA（直擴碼分多址）移動通信原理。二、實驗內(nèi)容1．測量單信道 DS-CDMA通信系統(tǒng)發(fā)端及收端波形，了解發(fā)端擴頻調(diào)制及收端相關(guān)檢測原理，初步了解碼分多址邏輯信道形成原理。2．測量2信道DS-CDMA通信系統(tǒng)發(fā)端及收端波形，進一步了解發(fā)端擴頻調(diào)制、收端相關(guān)檢測及碼分多址邏輯信道形成原理。三、基本原理在直擴碼分多址 DS-CDMA（DirectSequence-CodeDivisionMultipleAccess ）通信系統(tǒng)中，利用正交碼序列（互相關(guān)函數(shù)值為 0或很小，而自相關(guān)性能良好的碼序列）作為地址碼，與用戶信息數(shù)據(jù)相乘（或模 2加）得到信息數(shù)據(jù)的直接序列擴頻信號，經(jīng)過相應(yīng)的信道傳輸后，在接收端與本地產(chǎn)生的地址碼進行相關(guān)運算，從中將地址碼與本地地址碼一致的用戶數(shù)據(jù)選出，把不一致的用戶數(shù)據(jù)除掉。碼分多址通信系統(tǒng)可完成時域、頻域及空間上重疊的多個用戶直擴數(shù)據(jù)的同時傳輸，或者說，利用正交地址碼序列在同一載頻上形成了多路邏輯信道，可動態(tài)地分配給用戶使用。其工作原理如下[9,10,11]：1．正交碼序列（1）定義設(shè)ci(t),i=1,2,?,N是重復(fù)周期為T（一周內(nèi)子碼元數(shù)為p，子碼周期為TP=T/p）的一組碼序列。若它們的互相關(guān)函數(shù)Ri,j()T)dt0,ij（6-1）ci(t)cj(t0即互相關(guān)函數(shù)值為0，則稱為正交碼序列組，可作為DS-CDMA系統(tǒng)的地址碼。為便于收端實現(xiàn)地址碼的同步，它們應(yīng)具有尖銳的自相關(guān)峰，即滿足R()T(t)c(t)dtp,0（6-2）cp,Tpi0ii實際地址碼互相關(guān)函數(shù)及自相關(guān)函數(shù)不一定嚴格滿足以上關(guān)系。迄今為上，實際用于標準文檔實用文案DS-CDMA的地址碼，按互相關(guān)性能可分成二類：①互相關(guān)函數(shù)值在任意τ值下，與自相關(guān)函數(shù)峰值相比都很小，但不一定為 0，稱為準正交。②互相關(guān)函數(shù)值在指定的時刻（例如τ =0）為0，嚴格正交。后者只能用于同步組網(wǎng)的 DS-CDMA通信系統(tǒng)（例如 IS-95標準的Q-CDMA系統(tǒng)，即我國聯(lián)通公司當(dāng)前運營的 CDMA系統(tǒng)）。而前者既可用于同步組網(wǎng)又可用于異步組網(wǎng) DS-CDMA系統(tǒng)。2）常用正交碼序列常用正交碼序列有以下三種：①Walsh（沃爾什）序列：在指定時刻（τ =0）嚴格正交，自相關(guān)不好。m序列：準正交，自相關(guān)很好。③Gold序列：準正交，自相關(guān)很好。表6-1給出8階Walsh序列[1]。W08表示0號8階Walsh序列，其它依此類推。表示6-18階沃爾什序列（0，1）域（-1，+1）域W080000，0000-1-1-1-1，-1-1-1-1W18-11-11，-11-10101，01011W28-1-111，-1-110011，00111W38-111-1，-110110，01101-1W48-1-1-1-1，1110000，11111W58-11-11，1-10101，10101-1W680011，1100-1-111，11-1-1W780110，1001-111-1，1-1-1標準文檔實用文案1在研究8階Walsh序列的正交性前，先研究一下如何計算及用什么電路實現(xiàn)式（ 6-1）、（6-2）所示的相關(guān)運算。二進制數(shù)用 0，1表示，在常用的正邏輯數(shù)字電路里面的形式是低電平 （L）、高電平（H）。兩個二進制序列 A、B由異或門及模擬乘法器進行處理的電路及輸出如圖 6-1 所示。A，B=0:(a)AAB=A，B=1:B

111000A111A000111AA-A，B=-1(B=0):(b)A·B=A·B＝BA，B=+1(B=1):B

-A-1 -1-11 11A-1 -1-1圖6－1 兩個二進制序列通過 (a)異或門及(b)模擬乘法器圖中，假定 A=010011?，B是長串的連 0或連1。模擬乘法器輸入、輸出端有自己的正常靜態(tài)偏置電平，故與前后電路必須通過隔直流電容相聯(lián)。輸入二進制序列 0、1?經(jīng)過隔直后，以模擬乘法器輸入偏置電平為參考，成為負電平、正電平?，歸一化后為 -1、+1?，即 0變成-1，1變成+1。由圖6-1可見，除了倒相之外，兩電路的輸出完全相同。 而倒相的差別，很容易通過加一級倒相器來消除，可以不予考慮。將 A、B互換或改為其它數(shù)椐重畫波形，可得到相同結(jié)果。由以上分析可得到以下結(jié)論：（1）（0，1）域上的二進制序列作乘法運算，必須首先轉(zhuǎn)換到（-1，+1）域上（0→-1，1→+1）后再進行。（2）二進制序列在（ 0，1）域上模二加（異或）運算與其在（ -1，+1）域上的乘法運算等效。進一步分析容易得出，對于兩路輸入信號為多個數(shù)字序列波形線性疊加的情況，只要輸入幅度沒超過模擬乘法器線性工作范圍， 上述結(jié)論（1）仍適用；而異或門是非線性器件，標準文檔實用文案上述結(jié)論（2）就不能推廣了。下面就可按式（ 6-1）以表6-1中的W18、W78為例來研究沃爾什函數(shù)的正交性。圖6-2是用模擬乘法器求W18、W78互相關(guān)函數(shù)值R1,7的有關(guān)波形，可見R1,7=0。直接計算的結(jié)果與圖6-2中一致：TW8W88R.dt(a.a)T[11(1)(1)(1)(1)11]T01i7ipp1,7017i1同法可求出其它任意二個序列之間的互相關(guān)函數(shù)值都為 0。有些資料上的提法“沃爾什序列互相關(guān)特性處處為零”是錯誤的，反例隨手可得：在表6-1中，W28循環(huán)左移1位（τ=-TP）=W38，W48循環(huán)左移2位（τ=-2TP）=W68，互相TTPW8+11-1W8+17-188+1W1·W7-1R1、7=∫0TW18·W78dt0圖6－2W18、W78及互相關(guān)函數(shù)值關(guān)值都等于自相關(guān)函數(shù)的峰值。提法“沃爾什序列嚴格正交”是不嚴格的。正確的提法應(yīng)該是“沃爾什序列在指定時刻（τ=0）嚴格正交”。2．DS-CDMA移動通信系統(tǒng)圖6-3為DS-CDMA移動通信系統(tǒng)原理框圖。系統(tǒng)中采用包含N個碼序列的正交碼組C1，C2，?，CN作為地址碼，分別與信碼d1,d2,?,dN相乘或模2加實現(xiàn)擴頻調(diào)制。信碼速率fb（單位：b/s，比特/秒）、周期Tb=1/fb；地址碼速率fp（單位：c/s，子碼/秒或碼片/秒）、周期Tp=1/fp，地址碼序列每周期包含p個子碼元，序列周期TpTp。通常設(shè)置fpKPfb（6-3）即TbKpTp（6-4）KT標準文檔實用文案式中，K為正整數(shù)。式（ 6-3）、（6-4）表明，地址碼速率 fp是信息速率 fb的KP整數(shù)倍，1個信碼周期 Tb對應(yīng)K個地址碼序列周期 T。信息碼與地址碼相乘后占據(jù)的頻譜寬度擴展了KP倍。由N個正交地址碼在一對雙工載頻上構(gòu)成 N個邏輯信道，可供 N對用戶同時通信。圖中畫出發(fā)端的 N個用戶及收端第 1個用戶。DS-CDMA系統(tǒng)的載波調(diào)制方式可采用調(diào)頻或調(diào)相，以調(diào)相方式應(yīng)用最廣。以 2PSK調(diào)制為例，發(fā)端用戶 1發(fā)射的信號為S1(t)d1(t).c1(t).cosct（6-5a）上式中，d1(t).c1(t)是（-1，+1）域二元數(shù)據(jù)，則S1(t)是0/π調(diào)相的2PSK信號。故載波調(diào)制器就是模擬乘法器。式（6-5a）可寫成如下形式S1(t)d1(t).c1(t).cosct[d1(t)c1(t)]cosct（6-5b）或S1(t)d1(t).c1(t).cosct[d1(t)cosct]c1(t)（6-5c）上式表明，發(fā)端的DS-CDMA射頻信號，可通過先擴頻調(diào)制再載波調(diào)制（式（6-5b））或先載波調(diào)制再擴頻調(diào)制（式（6-5c））得到，二者是等效的。與此對應(yīng)，收端也有二種等效的解調(diào)方案。本實驗系統(tǒng)采用的方案是：發(fā)端先擴頻調(diào)制再載波調(diào)制，收端先載波解調(diào)再擴頻解調(diào)。發(fā)端N個用戶發(fā)射在空中的信號在時域、頻域完全混疊在一起，收端每一個用戶都可收到。收端第1個用戶天線收到的信號NNS(t)Si(t)Ai.di(t).ci(t).cosct（6-6）i1i11(t)S(t)相關(guān)運算ss信碼d1擴頻sEX(t)解擴d1d1(fb)調(diào)制解調(diào)∫0Tb()dt采樣fcC1CLK地址碼c1載波地址碼時鐘載波fc同步同步同步標準文檔(fp=kpfb)SN(t)┇┇信碼dN實用文案解調(diào)后的信號NSEX(t)Ai.di(t).ci(t)(6-7)i1經(jīng)過與本地地址碼c1(t)相關(guān)檢測后輸出信號d1Tb0SEX(t).c1(t)dtNTb(t).ci(t).c1(t)dtAi.dii10上式中，T為信碼周期，故積分號中信碼d(t)是常數(shù)可提出，得biNTbd1Ai.di(t)ci(t).c1(t)dti10NTAidi(t)Kci(t)c1(t)dt0i1代入式（6-1）地址碼的正交性關(guān)系可得d1A1.d1(t)KR1(o)（6-8）A1d1(t)上式中R1(0)Td1經(jīng)采樣后得到方波形式的信碼c1(t)c1(t)dt為C1(t)的自相關(guān)函數(shù)峰值。0d1(t)。收端用戶1從發(fā)端N個用戶發(fā)射在空中，在時域及頻域完全混疊的DS-CDMA信號中，接收到發(fā)端用戶1的信碼。3．DS-CDMA移動通信的關(guān)鍵技術(shù)1）正交碼序列的研究、選擇及配置。2）為克服遠近效應(yīng)，要進行精確，快速的發(fā)射功率控制。由前面式（6-6）~式（6-8）的分析可見，如果地址碼組嚴格正交，則不存在多址干擾，標準文檔實用文案即式（6-8）所示相關(guān)運算輸出只包含有用信息，而不包含其它地址的信息，但實際情況并不是如此理想：①實際使用的地址碼一般都不是嚴格正交，或者只在指定的相對相位關(guān)系下才是嚴格正交；②理論上嚴格正交的地址碼經(jīng)過實際信道傳輸后波形發(fā)生畸變，在收端成為不嚴格正交。③收端地址碼同步精度不高，地址碼正交性惡化。當(dāng)?shù)刂反a組不嚴格正交時，接收端就存在多址干擾。近地發(fā)射機來的無用的強信號對遠地發(fā)射機來的有用的弱信號會產(chǎn)生嚴重多址干擾。另一方面，由于接收機前端電路的線性動態(tài)范圍有限，近地強干擾信號會造成接收機的阻塞，亦會抑制遠地有用弱信號的接收。以上二個原因造成的近地強信號對遠地弱信號接收的抑制現(xiàn)象稱為“遠近效應(yīng)” ?？朔h近效應(yīng)的方法是對移動臺和基站發(fā)射功率進行精確、快速的控制，使任一移動臺無論處于什么位置，其發(fā)射信號到達基站的接收機時，都具有相同的電平，而且剛剛達到要求的信干比門限；而收到基站發(fā)射來的信號亦剛剛達到要求的信干比門限。各移動臺的發(fā)射機是物理上獨立的發(fā)射機，可按需要獨立進行功率控制。基站發(fā)射機及功率控制由于下述原因而大為簡化。原則上，基站需為每條 DS-CDMA邏輯信道配置一臺發(fā)射機，但由于這些發(fā)射機處于同一基站，所以發(fā)射載頻是相干的（同頻、同相） ，故基站總的發(fā)射信號可表示為NS(t) [Ai di(t)ci(t)cos ct]1N[Aidi(t)ci(t).2cosIFtcos(CIF)t]l1上變頻(取和頻)N（6-9）[2Aidi(t)ci(t)cosIFt]cos(CIF)t上變頻(取和頻)i1由式（6-9）可見，基站各信道發(fā)射的射頻信號，可先在中頻IF實現(xiàn)擴頻調(diào)制及載波調(diào)制，經(jīng)線性疊后由 1臺發(fā)射機上變頻到射頻再功率放大后發(fā)射出去。調(diào)整各信道中頻信號幅度，就調(diào)整了各信道射頻信號幅度（功率） 。基站發(fā)射的多路射頻信號另外一種形式為NS(t) [Ai di(t)ci(t)cos ct]i1標準文檔實用文案N[Aidi(t)ci(t)]cosct（6-10）i1即，可先將各信道擴頻調(diào)制后的基帶信號線性疊加，再對同一載波進行調(diào)制后發(fā)射出去。調(diào)整各信道擴頻基帶信號的幅度，就調(diào)整了各信道射頻信號幅度。（3）地址碼同步由圖6-3可見，DS-CDMA收端同步除了有一般數(shù)字通信系統(tǒng)的載波同步、時鐘同步（位同步）及幀同步以外，地址碼同步是它所特有的，它包括捕獲及跟蹤二部分。常用的地址碼捕獲方法為滑動相關(guān)法。參考圖 6-3接收端。根據(jù)地址碼的自相關(guān)峰值特性確定一個檢測門限。逐步滑動接收機本地地址碼相位，檢測相關(guān)器的輸出，在輸出超過檢測門限時停止滑動相位，完成捕捉，然后轉(zhuǎn)入跟蹤。以上幾方面詳細內(nèi)容及 DS-CDMA的處理增益、抗多徑衰落等性能請參考有關(guān)資料。4．實驗系統(tǒng)原理根據(jù)上述 DS-CDMA移動通信原理介紹及雙路蹤測儀中已有的二套調(diào)頻收發(fā)信機平臺，實際DS-CDMA實驗系統(tǒng)框圖如圖6-4所示。系統(tǒng)采用二個正交地址碼C1及C2，采用異或信碼D1DEX1(fb=300b/s))地址碼c1(AF0DK2DK(D1/D2)DEXDEXDK1(fp=8fb)調(diào)制解調(diào)∫0Tb()dt采樣信碼D2(TX-BS)(RX-MS)(清除)(采樣)地址碼CiDEX2(C1/C2)時鐘CLK地址碼c2BSMS1/MS2圖6-4DS-CDMA移動通信實驗系統(tǒng)門分別對兩路信碼 D1及D2實現(xiàn)擴頻調(diào)制，形成兩個 DS-CDMA信道。TX-BS作為系統(tǒng)基站BS的發(fā)射機，二個信道的擴頻調(diào)制基帶信號 DEX1、DEX2線性疊加為 DEX后對載波 FSK調(diào)制,再發(fā)射出去。收端RX-MS載波FSK解調(diào)輸出擴頻基帶信號 DEX。通過切換本地地址碼 Ci為C1/C2再經(jīng)過相關(guān)檢測得到信碼 D1/D2，模擬二個移動臺 MS1/MS2的接收機。二路信碼D1=10101100?（周期循環(huán)），D2=01010011?（周期循環(huán)），碼速率為 fb=300b/s。地址碼C1=W18=01010101,C2=W78=01101001，子碼速率為 fp=8fb=2.4kc/s（2.4千子碼/秒）。接收端地址碼同步及時鐘標準文檔實用文案同步電路都認為是理想的，不作為本實驗的研究內(nèi)容，收端地址碼Ci及時鐘CLK實際上與發(fā)端D1、D2、C1、C2一起由同一單片機產(chǎn)生。需要指出，2個用戶各自的擴頻基帶信號DEX1及DEX2是二值信號+1/-1，它們線性疊加為D后就成為三值信號：0[(+1)+(-1)]、+2[(+1)+(+1)]及-2[(-1)+(-1)]，歸一化值為0、+1、EX-1。更多個用戶擴頻基帶信號線性疊加成的EX[9]。D為多值信號實驗系統(tǒng)有如下幾種子工作方式1）單信道DS-CDMA通信發(fā)端發(fā)D1(C1)，收端收D1(C1)；②發(fā)端發(fā)D2(C2)，收端收D2(C2)；③發(fā)端發(fā)D2(C2)，收端收D1(C1)。2）2信道DS-CDMA通信發(fā)端發(fā)D1(C1)+D2(C2)，收端收D1(