《现代通信技术》实验报告

《现代通信技术》实验报告实验一用户接口电路及2/4线变换实验一、实验目的1．全面了解用户线接口电路功能（BORST）的作用及其实现方法。2．通过对用户线接口电路芯片MY88622的学习与实验，进一步加深对BORST功能的理解。3．熟悉用户模块电路的电路组成及工作原理。4．掌握用户线接口电路对用户状态改变的识别原理。二、实验设备20M通用示波器一台，万用表一块，电话一部，RC－CK－II型实验箱一台三、电路工作原理图1-1用户线接口功能框图四、实验内容1．了解用户模块MY88622的主要性能与特点。2．熟悉用MY88622组成的用户线接口电路。3．连接上电话机，用示波器分别观测MY88622的20脚在摘挂机时的工作电平，摘机时，测试TF15（MY88622四线输入）的信号；拨号，测试TF11（MY88622四线输出）信号。五、实验步骤1．将一部电话机接入用户接口模块一。2．打开系统主电源开关，观察系统上电状态。3．保持电话机处于持机状态，用示波器波观察MY88622第20脚的电平状态及发光二极管D15的状态。此时二极管不亮。4．电话摘机，继续观察第20脚的了信号电平状态及发光二极管的状态。此时发光二级管亮。5．电话挂机，用示波器观察TF15和TF11的波形。6．电话摘机，用示波器观察TF15和TF11的波形。7．电话拨号，用示波器观察TF15和TF11的波形。六、实验注意事项1．MY88622是厚膜电路，比较脆弱，不要用力搬弄。2．系统上电后摘挂机，如果二极管不发光，请确认连接正确，检查接口是否有接触不良的现象。实验二信号音产生实验一、实验目的1．了解常用的几种信令信号音和铃流发生器的电路组成和工作过程。2．熟悉这些信号音和铃流信号的技术要求。二、实验设备20M通用示波器一台，万用表一块，电话一部，RC－CK－II型实验箱一台三、电路工作过程在用户话机与交换机之间的用户线上，要沿两个方向传递语言信息。但是，为了实现一次通话，还必须沿两个方向传送所需的控制信号。比如，当用户想要通话时，必须首先向程控机提供一个信号，能让交换机识别并使之准备好有关设备，此外，还要把指明呼叫的目的地的信号发往交换机。当用户想要结束通话时，也必须向电信局交换机提供一个信号，以释放通话期间所使用的设备。除了用户要向交换机传送信号之外，还需要传送相反方向的信号，如交换机要向用户传送关于交换机设备状况，以及被叫用户状态的信号。呼叫信号拨号音信号号码信号回铃信号拥塞音信号忙音信号语音信号空号音信号忙音信号挂机信号振铃信号应答信号摘机通信建立挂机（先挂）主叫用户被叫用户线路图2-1本实验系统传送信号流程图由此可见，一个完整电话通信系统，除了交换系统和传输系统外，还应有信令系统。用户向电信局交换机发送的信号有用户状态信号（一般为直流信号）和号码信号（地址信号）。交换机向用户发送的信号有各种可闻信号与振铃信号（铃流）两种。A．各种可闻信号：一般采用频率为450Hz或950Hz的正弦信号，例如：拨号音：（Dialtone）连续发送的450Hz正弦信号。回铃音：（Echotone）1秒送，4秒断的5秒断续的450Hz正弦信号。忙音：（busytone）0.35秒送，0.35秒断的0.7秒断续的450Hz正弦信号。空号音：为450Hz的断续信号。0.2S断续，即0.1S续、0.1S断。催挂音：950Hz，连续发送响度较大的信号与拨号音有明显区别。B．振铃信号（铃流）：一般采用频率为25Hz，幅度为90V±15V的交流电压，以1秒送，4秒断的5秒断续方式发送。C．拨号音由DSP生成相关的数字信号，通过FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出模拟信号到MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。频率为450Hz，幅度在1V左右。测量点为TF15。D．回铃音由DSP生成相关的数字信号，通过FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出模拟信号到MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。为1秒通、4秒断的重复周期为5秒的450Hz的正弦信号。测量为TF15。E．忙音由DSP生成相关的数字信号，通过FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出模拟信号到MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。为0.35秒通，0.35秒断的重复周期为0.7S的450Hz的正弦信号，测量点为TF15。F．空号音由DSP生成相关的数字信号，通过FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出模拟信号到MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。为0.1秒通，0.1秒断的重复周期为0.2S的450Hz的正弦信号，测量点为TF15。G．催挂音由DSP生成相关的数字信号，通过FPGA送给D/A芯片进行D/A转换输出模拟信号到MY88622输入端，由MY88622将信号音馈到电话线上。为频率为950Hz的连续正弦信号，连续发送响度较大，与拨号音有明显区别，测量点为TF15。H．铃流信号是铃流发生器产生的25Hz方波经放大电路放大，逆变后形成。铃流信号送入振铃继电器后，需要MY88622来驱动，向用户送出铃流，完成振铃，它的测量点为TF21。图2-2为它们各信号音工作波形图。拨号音0.5v-0.5vf=450Hz回铃音0.5v-0.5v1s4s1sf=450Hz忙音0.5v-0.5v0.35sf=450Hz0.35s0.35s空号音0.5v-0.5v0.1sf=450Hz0.1s0.1s铃流信号50vf=25Hz-50v图2-2各信号音工作波形图上图的各种信号音是由DSP产生数字音频信号，然后通过FPGA给1446进行D/A转换得到模拟信号的。1446是一款低功耗，双通道的12位D/A转换器，其结构框图如下图：图2-31446芯片结构框图四、实验内容1．用万用表测量各测量点拨号音、忙音、空号音、催挂音、回铃音及铃流控制信号的电压。2．用示波器测量各测量点拨拨号音、忙音、空号音、催挂音、回铃音及铃流控制信号的波形。3．各测量点说明如下：TF15：信号音TF21：铃流信号音信号五、实验步骤1．将一部电话机接入用户接口模块一。2．打开系统主电源开关，观察系统上电状态。3．将铃流开关关闭。4．在电话摘机的同时，用示波器观察TF15点的波形，记录下拨号音的波形及频率。拨号音0.5v-0.5vf=450Hz5．在不按键及不更改系统参数的情况下，20秒后，TF15出现忙音，记录下忙音的波形及频率。忙音0.5v-0.5v0.35sf=450Hz0.35s0.35s6．继续20秒后，TF15出现催挂音，记录下催挂音的波形及频率。7．将电话挂机。8．将电话摘机，键入非本系统电话号码，如333等，用示波器测量TF15的波形，记录下空号音的波形及频率。空号音0.5v-0.5v0.1sf=450Hz0.1s0.1s9．将电话挂机，打开铃流开关，观察铃流状态指示灯D202的状态及闪烁情况（闪），用万用表交流电压档测量TF21的电压值（154.4v）。10．用示波器观察TF21的波形及频率。11．关闭铃流开关，关闭系统电源，整理实验记录及实验设备。六、实验注意事项在测量25Hz的铃流信号发生器输出的波形时，一定要注意万用表的量程和示波器的电压量程档，以防止损坏仪器和其它电子器件。实验三GSM/GPRS短消息实验一、实验目的学会短消息发送原理，并在基于ARM的WindowsCE操作系统通过GSM/GPRS模块完成短消息的发送。二、实验设备1．“现代通信技术综合实验实训系统”实验箱一台。2．处于有效期并开通上网业务的中国移动电话卡一张，正常工作的移动电话一部。3．实验模块：ARM模块与基于ARM的液晶显示模块，GPRS模块。三、实验原理SMS是通过移动网络用手机收发简短文本消息的一种通信机制。SMS采用存储转发模式—短消息被发送出去之后，不是直接发送给接收方，而是先存储在SMC（短消息中心），然后再由SMC将短消息转发给接收方。如果接收方当时关机或不在服务区内，SMC就会自动保存该短消息，等到接收方在服务区出现的时候再发送给他。如果使用拉丁字母，每条短消息长度最高可达160个字符。如果使用非拉丁语字母，比如中文或阿拉伯语，每条短消息最多可支持70个字符长度。这些字符可以是文本、数字或二进制非文本数据（用于铃声或logo等）。与普通的寻呼机制不同的是，SMS是一项有保证的双向服务。发送方可以在将短消息发送出去之后得到一条确认通知，返回传递成功或失败的信息以及不可到达的原因。SMS是非对称业务，它使用SS7信令信道传输数据分组。所以，系统可以支持短消息与话音、数据、传真等业务的同步传输。即使在业务信道处于高峰期的情况下，也照样可以使用短消息顺利通信。此外，SMS还可以实现全国甚至国际漫游。SMS属于GSM第一阶段（Phase1）标准，但目前已经被集成到了很多网络标准中。一般的移动网络（如GSM、CDMA、TDMA、PHS、PDC等）都支持SMS，这更使SMS所向披靡，成为一项非常普及的移动数据业务。GSM标准中定义的点到点短消息服务使短消息能够在移动台和短消息服务中心之间传递，下图是基于GSM网络的典型SMS体系框架。SME（短消息实体）：负责接收和发送短消息。可以位于固话系统、移动基站或其他服务中心内。MSC（移动交换中心）：负责系统交换管理，控制来自或发往其他电话或数据系统的通信。SMSC（短消息业务中心）：负责在移动基站和SME之间中继、存储或转发短消息。HLR（归属位置寄存器）：是移动网络中最重要的数据库，用于存储管理用户的永久信息和服务记录，帮助把短消息传递给正确的MSC，还能配合MSC与HLR之间的协议，在接收方因超出覆盖区而丢失报文、随后又可找到时加以提示。SMC—GWMS（短消息中心网关）：是与其他网络打交道的节点。一旦从SMSC接收到短消息，SMC—GWMS就向目的移动台的HLR处查询移动站当前的位置，并将短消息传送给接收者所在基站的交换中心。VLR（访问定位寄存器）：该数据库含有一些用户临时信息，如手机鉴别、当前所处的小区（或小区组）等信息。通过VLR提供的信息，MSC能够将短消息交换到相应的BSS（基站系统，包括BSC+BTS，向移动站发送或接收信息），BSS再将短消息传递到接收方的手机。GSM/GPRS系统提供点对点的消息传递，包括两种电信业务：一是从移动用户端到短消息中心端的短消息发送（移动终端发送的短消息业务）；一是从短消息中心端到移动用户端的短消息发送（移动终端终止的短消息业务）。用户利用短消息中心可以从移动终端发送到移动终端，也可从移动终端发送到固定市话网或者其它外部应用程序；移动终端不仅可接收其他移动终端的短消息，也可接收其他外部应用程序的短消息（如语音留言通知、EMAIL到达通知、天气预报、交通信息公众信息）；外部应用程序之间通过短消息中心也可传递信息。此外，系统还提供小区广播功能。系统还提供强大的外部程序接口，可以利用短消息中心开发各种增值业务，如GPS应用、语音留言通知、收发EMAIL、人工/自动发短消息、信息发布等。同时系统还提供计费接口、运营者分析包、各种统计/查询功能等。五、实验报告1．说明GSM/GPRS系统短消息发送的原理与过程，并画出相应框图。见“实验原理”2．记录所要发送的短消息以及接收的短消息。记录如下:实验四误码率评估一、实验目的学习使用MATLAB提供的析误码率的有效工具——误码率评估界面，并用其来计算和比较不同的调制方式、不同差错控制编码方式和不同信道噪声模型条件下通信系统的误码率。二、实验原理在MATLAB命令窗口中输入命令：commgui即可打开一个图形用户界面窗口——误码率评估窗口，如图3-1所示。由图3-1可以看出，误码率评估窗口包含了通信系统中信号处理的全部过程：信号源信号的产生；信号经过差错控制编码和调制后发送；叠加信道噪声后送到接收设备；经过解调和解码恢复出原始数据，进行误码率计算等过程。误码率评估窗口上半部分分为四个功能区域，即Source（信号源）Err-Ctr-Code（差错控制编码）Modul