移動通信實驗系統,現代通信技術實驗平臺(高端型)
來源： 作者： 發布時間：2019-8-14 13:08:33
TRY-860X移動通信實驗系統
簡述：
TRY-860X移動通信系列實驗箱是我公司新近推出的新型移動通信實驗系統，它有TRY-8601移動終端、TRY-8602移動基站、TRY-8603移動交換機組成。TRY-8601移動終端既可完成基本的移動原理實驗且能自成系統完成相當于GSM和CDMA手機的通話與測試實驗；也可和移動基站（TRY-8602）、移動交換機（TRY-8603）配合構成一個完整的移動通信系統。（網絡組成見產品特點中圖）
一、移動通信實驗系統技術指標
（一）移動通信原理實驗箱（移動終端）
TRY-8601移動終端實驗箱既能完成移動通信原理實驗又能作為一個移動終端進行手機的系統實驗和手機的測試實驗
1、移動通信原理實驗
信源編碼實驗；
聲碼器實驗；
信道編碼實驗；
擴頻解擴、CDMA編碼實驗、地址碼的相關性與信號分解；
時分復用與解復用；
各種調制解調實驗；
各單元級聯起來組成一個CDMA手機系統實驗（可以撥號通話）；
手機模擬系統各模塊信號測試實驗；
GSM/GPRS模塊配置與AT命令編程實驗；
2、移動通信系統實驗（完成任意移動終端間實時雙工通信）
發送：
(1)撥號呼叫實現移動終端信令交換。
(2)完成語音的模數轉換，實驗箱采用AD73311線性16位A/D變換，采樣率32K/S。
(3)AMBE2000對前級的語音數據進行壓縮編碼，語音速率為2350bps，FEC速率為50bps。
(4)對語音數據進行線路編碼：卷積編碼。
(5)對語音數據插導頻后進行CDMA編碼。
(6)QPSK調制。
(7)射頻調制、發射。
(8)基于GSM/GPRS模塊的虛擬手機開發實驗、分布式數據采集實驗；
接收：為上述過程的逆過程。
（二）移動通信系列實驗箱TRY-8602移動基站
移動基站作用：
A）管理業務信道和控制信道；
B）動態查詢各移動終端的工作狀態；
C）給移動終端分配業務信道資源；
D）向移動終端發送各種信令信號；
E）將各終端所處狀態及交換信息打包用光纖發給移動交換機；
F）切換并管理小區間的移動終端；
（三）TRY-8603移動交換機
移動交換機作用：
A）接收基站發來的交換信息；
B）轉接小區間接續信令；
C）協調分配信道資源；
D）將整個通信網中終端狀態送給PC機，并在PC機上顯示。
二、移動通信實驗箱系統特點
1.CDMA手機的信息處理過程
(1)發端：語音數字化、壓縮、CDMA編碼、調制、上變頻、發射……；
(2)收端：接收、下變頻、解調、CDMA譯碼、擴張、還原語音。
移動通信實驗箱
但其它產品或用GSM、CDMA的MODEM，只能通過公網模擬，無法進行信號測試；或將語音用無繩電話通信，移動部分只做時分復用或擴頻，無法構成真實系統。
(3)CDMA自成系統的配置與組織圖
移動通信系統實驗室標準配置：24臺TRY-8601移動終端；3臺TRY-8602移動基站；1臺TRY-8603移動交換機；
（特殊要求可減配終端和基站或通過修改軟件增配終端）
2.從學校經費考慮，系統的數據速率、射頻頻率作了合理的調整，在保證系統完整性的前提下，能用常規儀表進行實驗測試。
3．移動交換機上能實時跟蹤移動臺入網、接續狀態、通話記錄等信令信息。
4．在移動終端和PC機相連后，用戶可在PC機上實時檢測到終端和基站間的信令交互過程。
5．可以和現有的公網之間通信，和公網基站和移動臺之間進行信息交互。在計算機的輔助下，對公網GSM和GPRS信令進行部分分析。結構圖如下：
三、移動通信實驗項目
第一部分基礎實驗
第1章偽隨機序列產生實驗
實驗一m序列碼產生及特性分析實驗
實驗二GOLD序列碼產生及特性分析實驗
實驗三WALSH碼產生及特性分析實驗
第2章語音變換和性能測試實驗
實驗四語音模數轉換和壓縮編碼實驗
第3章擴頻通信基礎實驗
實驗五直接序列擴頻（DS）編解碼實驗
實驗六跳頻（FH）通信實驗
實驗七DS／CDMA碼分多址實驗
實驗八BPSK調制解調實驗
實驗九QPSK調制解調實驗
實驗十OQPSK調制解調實驗
實驗十一MSK調制解調實驗
第二部分系統實驗
第1章數據和話音業務通信實驗
實驗一短信收發實驗
實驗二數據接入CDMA信道的收發實驗
實驗三移動終端語音自環通信實驗
實驗四移動終端雙機通信實驗
第2章移動系統信令交互實驗
實驗五GSM移動臺開機入網和關機實驗
實驗六移動網管理實驗
實驗七移動臺主叫實驗
實驗八移動臺被叫實驗
GSM協議幀結構介紹
第3章移動系統通信實驗
實驗九移動系統通信實驗
實驗十移動通信系統軟件
實驗十一移動通信7號信令實驗
第4章無線信道實驗
實驗十二加性高斯白噪聲信道的統計特性實驗
實驗十三瑞麗衰落信道和萊斯衰落信道特性實驗
實驗十四信道編碼實驗
第5章GSM通信模塊
實驗十五GSM模塊配置實驗
實驗十六GSM設備短信收發實驗
實驗十七GSM設備呼叫實驗
實驗十八GPRS數據通信實驗
第6章復用系統實驗
實驗十九碼分復用及相關性仿真軟件實驗
實驗二十數字時分復接系統實驗
實驗二十一基于GSM模塊的分布式數據采集
第三部分二次開發說明
第1章DSP二次開發說明
第2章GSM模塊二次開發說明
五、移動通信教學配置
|
序號 |
設備名稱 |
型號 |
數量（臺） |
備注 |
|
1 |
移動通信實驗箱 |
TRY-8601 |
1 |
每組1臺 |
|
出廠附移動說明書 |
1本 |
|||
|
電源線 |
1根 |
|||
|
計算機接口線 |
1根 |
|||
|
耳機 |
1部 |
|||
|
保修卡、合格證 |
1套 |
|||
|
配套軟件光盤 |
1套 |
|||
|
2 |
移動基站 |
TRY-8602 |
3 |
系統可配2-3臺 |
|
3 |
移動交換機 |
TRY-8603 |
1 |
—— |
|
4 |
100MHz數字示波器 |
—— |
1 |
每組1臺 |
|
5 |
微機 |
—— |
1 |
可選（如成系統則至少一臺微機） |
|
6 |
DSP仿真器 |
TRY510 |
1 |
可選 |
六、移動通信實驗系統產品圖片
TRY6001移動終端：
TRY6002移動基站：
移動基站作用：
A）管理業務信道和控制信道；
B）動態查詢各移動終端的工作狀態；
C）給移動終端分配業務信道資源；
D）向移動終端發送各種信令信號；
E）將各終端所處狀態及交換信息打包用光纖發給移動交換機；
F）切換并管理小區間的移動終端；
移動交換機作用：
A）接收基站發來的交換信息；
B）轉接小區間接續信令；
C）協調分配信道資源；
D）將整個通信網中終端狀態送給PC機，并在PC機上顯示。
TRY-8641現代通信技術實驗平臺(高端型)
一．現代通信技術實驗平臺簡介：
TRY-8641現代通信技術實驗平臺(高端型)是針對電子和通信工程類專業學生，系統完成《通信原理》等現代通信技術相關課程實驗專門研制的實驗箱。該實驗平臺最大的特點是系統性強，它真實再現了：信源的模數轉換、模擬調制、信道仿真、模擬解調、信宿的數模轉換的頻帶傳輸過程；信源的模數轉換、信道復接、信道糾錯編碼、光纖傳輸、幀同步位同步、糾錯譯碼、解復接、信宿的數模轉換的基帶傳輸過程；
實驗平臺全部采用模塊化結構，各模塊既能完成完整通信系統中對應單元部分實驗，又能由學生用單元模塊構建一個完整通信系統進行系統實驗，從而有助于學生理解通信系統中各要素的作用；實驗平臺把通信系統中涉及的基本電路、終端編譯碼、線路編譯碼、調制解調、信道傳輸等重要的理論安排了相應的實驗內容；實驗平臺既有基礎性實驗，又有采用新技術新器件（FPGA、DSP）等提高型實驗，從而完成一個理論驗證性、綜合性、二次開發性，由低向高的系統學習過程。通過這些實驗能夠促進學生對《通信原理》課程內容的理解、掌握，并使學生對通信系統、當今新技術、工程實現有一個較全面的了解。系統采用“主板+實驗模塊”相結合的靈活結構，便于學校選擇、定制、硬件升級。
二、現代通信技術實驗平臺技術指標
1.實驗箱的設計是結合了高等學校電子信息類規劃教材，如《通信原理》第2版(宋祖順編著)、《現代通信原理》(曹志剛、錢亞生編著)等教材相關內容所研制的新一代通信技術實驗教學裝置。
2.采用了“底板+實驗模塊”的結構，不僅按實驗內容與功能將電路模塊化，而且各個模塊獨立設計，能方便地組合進行單元實驗和多種單/雙工通信系統實驗。同時可按用戶需求定制模塊、選購模塊、升級模塊。詳細見“系統組成”項。
3.實驗模塊的輸入輸出信號都采用鉚孔開放出來，由實驗者根據實驗需要進行連接組合，增強實驗者的參與性。
4.每個實驗模塊都采用有機玻璃覆蓋保護，方便實驗室管理。
5.實驗中的重要參數都可以調節或設置，方便實驗者分析對比。
6.可完成單元、系統實驗幾十項，涵蓋了終端編譯碼、線路編譯碼、調制解調、信道傳輸等方面的內容。
7.內置函數信號源、數字信號源、電話接口、計算機接口、同軸電纜信道、光信道、音頻功放等功能模塊，詳細見“系統組成”項。
8.內置4組穩壓電源，全部具有短路軟截至保護自動恢復功能，并提供電源輸出接口。
9.系統涉及了計算機通信、MS51、DSP、CPLD等多種技術，并留有開發接口，二次開發性強。
三、現代通信技術實驗平臺系統組成
本實驗系統由1個底板和16個標準配置實驗模塊組成，詳細參數見下表：
底板模塊：
|
模擬信號源 |
非同步正弦波 |
頻率0.3～10KHZ連續可調，幅度0～10V連續可調。 | |
|
非同步三角波 | |||
|
非同步方波 | |||
|
同步正弦波 |
頻率2KHZ，幅度0～10V連續可調。 | ||
|
電話接口 |
2路電話 |
二四線轉換，提供發送輸出、接收輸入的連接接口 | |
|
抽樣脈沖 |
同步矩形脈沖 |
頻率8KHZ | |
|
非同步矩形脈沖 |
頻率2～35KHZ連續可調 | ||
|
計算機接口 |
RS232 |
提供發送輸出、接收輸入的連接接口 | |
|
電源 |
提供-12V、+12V、+5V、-5V等系統電源，另提供輸出接口 | ||
|
實際通信信道 |
同軸電纜 |
1310nm、1550nm一體化光端機，此部分選配 | |
|
光纖通信 | |||
|
音頻終端 |
終端濾波放大器 |
提供多組濾波器、音頻功放、喇叭 | |
|
眼圖觀測 |
可觀測噪聲、串擾、理想眼圖 | ||
|
實驗模塊接口 |
可同時安放9個實驗模塊，完成單元、系統性實驗 | ||
|
數字信號源 |
15位m序列 |
頻率2KHZ、32KHZ可設置，另可根據用戶要求配置 | |
|
127位m序列 | |||
|
手工設置序列，全1、全0，其它 | |||
實驗模塊：
|
1 |
時鐘與基帶數據發生模塊 |
提供系統時鐘和各類數字信號源 |
|
2 |
PAM脈沖幅度調制模塊 |
完成抽樣定理、PAM調制、傳輸模擬實驗 |
|
3 |
PCM/ADPCM編譯碼模塊 |
完成PCM、ADPCM編譯碼單元實驗 |
|
4 |
CVSD增量調制編譯碼模塊 |
完成CVSD編譯碼單元實驗 |
|
5 |
AMI/HDB3編譯碼模塊 |
完成AMI/HDB3編譯碼單元實驗 |
|
6 |
頻分復用 |
完成線路成形與頻分復用 |
|
7 |
數字頻率合成模塊 |
完成壓控振蕩器、頻率合成實驗 |
|
8 |
FSK(MSK)調制模塊 |
完成MSK、FSK調制實驗 |
|
9 |
FSK(MSK)解調模塊 |
完成MSK、FSK解調實驗 |
|
10 |
BPSK(DPSK)調制模塊 |
完成BPSK、DPSK調制實驗 |
|
11 |
BPSK(DPSK)解調模塊 |
完成BPSK、DPSK解調實驗 |
|
12 |
噪聲模塊 |
提供白噪聲 |
|
13 |
復接/解復接、同步提取模塊 |
完成多種數據的時分復接解復接、碼分復接解復接、位同步幀同步提取實驗 |
|
14 |
卷積、漢明、交織、循環編碼模塊 |
完成卷積、卷積、漢明、交織、循環編碼實驗，多種碼型變換 |
|
15 |
卷積、漢明、交織、循環傳輸模塊 |
信道仿真 |
|
16 |
卷積、漢明、交織、循環譯碼模塊 |
完成漢明、交織、循環譯碼實驗， |
|
17 |
軟件無線電-調制模塊 |
完成PSK調制；FSK調制；MSK調制；QPSK調制；OQPSK調制；CDMA編碼和多種模擬調制； 線路均衡、頻譜分折； |
|
18 |
軟件無線電-解調模塊 |
PSK解調；FSK解調；MSK解調；QPSK解調等；OQPSK調制；CDMA譯碼 |
|
19 |
模擬調頻模塊 |
集成塊調頻和變容二極管調頻兩種 |
|
20 |
模擬調頻解調模塊 |
集成塊解調和鑒頻器解調兩種 |
|
21 |
模擬幅度調制模塊 |
完成：AM、DSB、SSB調制 |
|
22 |
模擬調幅解調模塊 |
包絡檢波和同步檢波 |
注：標準配置16個模塊，紅字標的6個模塊為選配模塊。(需要另收費)
四. 現代通信技術實驗平臺實驗目錄
以下實驗目錄，摘自TRY8641型說明書前言
撥碼器開關設置一覽表
第一部分基礎實驗
實驗1555自激多諧振蕩器實驗
實驗2模擬信號源實驗
實驗3CPLD可編程邏輯器件實驗
實驗4接收濾波放大器實驗
實驗5計算機串口實驗
實驗6數字光纖通信實驗
第二部分原理實驗
實驗1基帶信號的常見碼型變換實驗
實驗2抽樣定理及其應用實驗
實驗3PCM編譯碼系統實驗
實驗4ADPCM編譯碼系統實驗
實驗5CVSD編譯碼系統實驗
實驗6FSK（ASK）調制解調實驗
實驗7相位鍵控PSK（DPSK）調制解調實驗
實驗8數字同步技術實驗
實驗9眼圖觀察測量實驗
實驗10線路成形與頻分復用
實驗11時分復用與解復用
實驗12碼分復用與解復用
實驗13波分復用與解復用（需另配光端機）
實驗14數字頻率合成實驗
實驗15AMI/HDB3編譯碼實驗
實驗16卷積編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗17漢明碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗18漢明、交織碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗19循環碼編譯碼及糾錯能力驗證實驗
實驗20信道仿真與信道均衡實驗
實驗21現代調制技術實驗之一（FSK調制解調）
實驗22現代調制技術實驗之二（BPSK調制解調）
實驗23現代調制技術實驗之三（QPSK調制解調）
實驗24現代調制技術實驗之四（OQPSK調制解調）
實驗25現代調制技術實驗之五（MSK調制解調）
實驗26現代調制技術實驗之六（直接序列擴頻DS編解碼）
實驗27現代調制技術實驗之七（AM調制）
實驗28現代調制技術實驗之八（DSB調制）
實驗29現代調制技術實驗之九（SSB調制）
實驗30虛擬頻譜儀虛擬誤碼儀實驗
第三部分綜合實驗
實驗1信源、PCM、HDB3傳輸系統實驗
實驗2信源、PCM、漢明碼傳輸系統實驗
實驗3信源、PCM、漢明、交織碼傳輸系統實驗
實驗4信源、CVSD、漢明碼傳輸系統實驗
實驗5信源、CVSD、漢明、交織碼傳輸系統實驗
實驗6信源、時分復接/解復接系統實驗
實驗7信源、碼分復接/解復接系統實驗
實驗8信源、CVSD、DPSK傳輸系統實驗
實驗9通信信道誤碼測試實驗
第四部分開發實驗
實驗1M序列產生實驗
實驗2PCM時序控制與PCM數據采集實驗
實驗3CMI編譯碼實現實驗
實驗4絕對/相對碼轉換實驗
實驗5FSK系統建模與設計（VHDL）實驗
實驗6信道編譯碼開發實驗
實驗7PC機數據、PSK傳輸系統實驗
實驗8PC機數據、FSK傳輸系統實驗
實驗9碼型變換、基帶編碼開發實驗
五.實驗箱特色
1.與國內主流《通信原理》教材配套，符合教學大綱要求。由理工大學實驗中心一線教師設計，滿足實驗教學需要。
2.全模塊化設計，結構合理、擴展性強，模塊配置靈活，滿足不同層次各類學校的教學要求。
3.自帶模擬同步信號源，使用普通示波器，觀測波形穩定；設備完全自主研發、生產，售后服務保障；軟件部分可免費升級。
4.既有全部用硬件電路設計完成的模塊，也有采用軟、硬件相結合的系統實現的模塊；既可進行傳統的原理實驗及驗證型實驗，也可進行開放性及研究型實驗。
5.實驗箱采用分立元件、中大規模集成電路、DSP、CPLD等多種電路實現，并采用表面貼裝工藝，使學生得到全面的實踐鍛煉。
6.各模塊獨立，接口總線公開，并提供各種電源，便于學生自行設計模塊、二次開發和進行系統實驗。
7.結構合理，性能穩定，各測試點標識清楚，鉚孔接線可鎖定，保證連接可靠。
8.各模塊用有機玻璃覆蓋，既美觀大方又能起到防靜電等保護作用。
教學配置：
|
序號 |
設備名稱 |
型號 |
備注 |
|
1-1 |
現代通信技術實驗平臺 |
TRY8641 |
每組一臺 |
|
出廠 附件 |
TRY8641通信原理使用說明書 |
1本 | |
|
電源線 |
1根 | ||
|
中繼線 |
1根 | ||
|
保修卡、合格證 |
1套 | ||
|
配套軟件光盤 |
1套 | ||
|
2 |
20MHz雙蹤示波器 |
—— |
每組一臺（必配，價格另算） |
|
3 |
函數信號發生器 |
—— |
根據實情配置（選配，價格另算） |
|
4 |
電話單機 |
—— |
每組一部（選配，價格另算） |
|
5 |
數字存儲60MHz示波器 |
—— |
每5組一臺或根據實情配置（選配，價格另算） |
|
6 |
微機 |
—— |
（選配，價格另算） |
|
7 |
MCS-51仿真器 |
—— |
（選配，價格另算） |
|
8 |
DSP仿真器 |
—— |
（選配，價格另算） |
|
9 |
CPLD下載線 |
—— |
（選配，價格另算） |
|
10 |
誤碼測試儀（如RZ88521型） |
—— |
每5組一臺或根據實情配置（選配，價格另算） |
符錄：二次開發例程（舉例）
PCM編譯碼模塊接口設計
（一）設計目的：
1.PCM編譯碼時鐘：編碼時鐘、幀脈沖、線路時鐘設計
2.線路時鐘和信道數的關系
3.頻率特性測試
（二）設計原理
PCM編譯碼是信源編碼中最常用的一種，常用的集成芯片有TP3054（表貼）和TP3067（直插）等，芯片正常工作需要三種時鐘：編譯碼時鐘、幀脈沖、線路時鐘。其中編譯碼時鐘和幀脈沖頻率是固定的分別為：2048KHZ和8KHZ，而線路時鐘是可變的可以從64KHZ到2048KHZ。線路時鐘的不同對應線路上復用信道路數的改變，線路時鐘從64KHZ開始以64KHZ的倍率增加，對應的信道路數從“1”到“32“個信道（線路時鐘為2048時，線路信道數為32，此為標準的基群即E1）。
（三）設計步驟
1.從網上下載TP3054數據手冊，熟悉并理解TP3054的時序關系；
2.熟悉在Quartus環境下用VHLD語言或圖形輸入法編制PCM時序產生軟件；
3.下載并驗證時序是否正確（CPLD程序下載到“時鐘與基帶數據發生模塊”中，用示波器觀測“PCM編譯碼模塊”的34TP01和34TP02波形）；
4.34P01加模擬信號；短接34P02和34P03；用示波器測34P04，觀測譯碼輸出和加入的模擬信號是否相同；
5.改變CPLD中的線路時鐘，觀測34P02信道數（8位PCM數據占一幀或125us的幾分之幾）；
6.用函數信號作PCM模擬輸入信號，改變輸入信號頻率用示波器觀測34P04輸出波形，測出PCM編譯碼芯片的頻響；（思考：如果輸入一個2KHZ的方波，34P04輸出什么波形？）
（三）教師參考
1.原程序（略）
2.學生主要問題：學生沒有注意到幀脈沖的寬度應是線路時鐘的一個周期，線路時鐘改變時幀脈沖寬度同樣要變；
PCM數據和HDB3線路編譯碼接口設計
（一）設計目的：
1.兩個芯片間數據收發的時序設計；
2.HDB3編譯碼的原理
3.HDB3編碼輸出和譯碼輸出的數據延時；
（二）設計原理
HDB3編譯碼是線路編碼的一種，主要用于在同軸電纜上傳輸，編碼的目的是便于線路傳輸和收端時鐘提起。HDB3編碼原理略
HDB3編碼時由于要檢測4個連零的出現，譯碼時要檢測極性反轉點或破壞點，所以HDB3編譯碼時會各出現4個時鐘周期的延時。
在PCM芯片和HDB3芯片構成系統時，要考慮到HDB3的編譯碼延時，因為HDB3編譯碼正好延時8個時鐘周期，這就相當于HDB3譯碼輸出的PCM信號比輸入HDB3的PCM信號延時1個時隙，由此PCM譯碼時序要作相應改變。
（三）設計步驟
1.從網上下載TP3054和CD22103數據手冊，熟悉并理解TP3054和CD22103的時序關系；
2.熟悉在Quartus環境下用VHLD語言或圖形輸入法編制PCM編譯碼和HDB3編譯碼時序產生軟件，PCM線路時鐘和HDB3的編譯碼時鐘為64KHZ；
3.下載并驗證時序是否正確（CPLD程序下載到“時鐘與基帶數據發生模塊”中，用示波器觀測“PCM編譯碼模塊”的34TP01和34TP02波形和“HDB3編譯碼模塊的20TP01，20TP02，20TP03，20TP04的波形）；
4.34P01加模擬信號；連接34P02到20P01；20P02到34P03；用示波器測34P04，觀測譯碼輸出和加入的模擬信號是否相同；
5.改變CPLD中的PCM線路時鐘和HDB3的編譯碼時鐘（如128KHZ或256KHZ），觀測34P04波形是否正確；
（四）教師參考
1.原程序（略）
2.學生主要問題：
a)、學生考慮不到數據收發時鐘沿的問題，上升沿發送下降沿接收（或相反）；
b)、整個系統中PCM譯碼數據延時應是8的整數倍；
c）、PCM譯碼數據延時幾個時隙，PCM譯碼的幀脈沖相對編碼幀脈沖同樣要延時幾個時隙；
