现代通信网实验报告.docx

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现代通信网实验报告

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

用户电路也可称为用户线接口电路（SubscriberLineInterfaceCircuit—SLIC）。

任何交换机都具有用户线接口电路。

根据用户电话机的不同类型，用户线接口电路（SLIC）分为模拟用户接口电路和数字用户接口电路两种。

模拟用户线接口电路在实现上的最大压力是应能承受馈电、铃流和外界干扰等高压大电流的冲击，过去都是采用晶体管、变压器（或混合线圈）、继电器等分立元件构成。

在实际中，基于实现和应用上的考虑，通常将BORSHCT功能中过压保护由外接元器件完成，编解码器部分另单成一体，集成为编解码器（CODEC），其余功能由集成模拟SLIC完成。

在布控交换机中，向用户馈电，向用户振铃等功能都是在绳路中实现的，馈电电压一般是-60V，用户的馈电电流一般是20mA～30mA，铃流是25Hz,90V左右，而在程控交换机中，由于交换网络处理的是数字信息，无法向用户馈电、振铃等，所以向用户馈电、振铃等任务就由用户线接口电路来承担完成，再加上其它一些要求，程控交换机中的用户线接口电路一般要具有B（馈电），R（振铃）、S（监视）、C（编译码）、H（混合）、T（测试）、O（过压保护）七项功能。

图1-1为模拟用户线接口功能框图。

模拟用户线接口电路的功能可以归纳为BORSCHT七种功能，具体含义是：

（1）馈电（B—Batteryfeeling）向用户话机送直流电流。

通常要求馈电电压为-48伏或-24伏，环路电流不小于18mA.

（2）过压保护（O—Overvoltageprotection）防止过压过流冲击和损坏电路、设备。

（3）振铃控制（R—RingingControl）向用户话机馈送铃流，通常为25Hz/90Vrms正弦波。

（4）监视（S—Supervision）监视用户线的状态，检测话机摘机、挂机与拨号脉冲等信号以送往控制网络和交换网络。

（5）编解码与滤波（C—CODEC/Filter）在数字交换中,它完成模拟话音与数字码间的转换。

通常采用PCM编码器（Coder）与解码器（Decoder）来完成,，统称为CODEC。

相应的防混叠与平滑低通滤波器占有话路（300Hz-3400Hz）带宽，编码速率为64kb/s。

（6）混合（H—Hyhird）完成二线与四线的转换功能，即实现模拟二线双向信号与PCM

发送，接收数字四线单向信号之间的连接。

过去这种功能由混合线圈实现，现在改为集成电路，因此称为“混合电路”。

（7）测试（T—Test）对用户电路进行测试。

　在本实验系统中，用户线接口电路选用的是MY88622。

MY88622是2/4线厚膜混合用户线接口电路，它包含向用户话机恒流馈电、用户端口或局用端口三元件阻抗、用户摘机后自行截除铃流、摘挂机的检测及音频或脉冲信号的检测、无变压器语音信号的2/4线混合转换、外接振铃继电器驱动输出、环路馈电中断。

MY88622用户电路的双向传输衰耗均为-1dB，供电电源为+5V和-5V，MY88622还将输入的铃流信号放大以达到电话振铃工作的要求，即达到+75V的有效值，其各项性能指标符合邮电部制定的有关标准。

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。

在上电后，可以明显看到系统处于可以工作的状态。

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。

My88622第20脚电平的信号情况（该芯片为高电平有效）：

发光二极管D15的电平情况：

第20脚的电平状态：

发光二极管D15的状态：

5．电话挂机，用示波器观察TF15和TF11的波形。

TF15的波形：

TF11的波形：

6．电话摘机，用示波器观察TF15和TF11的波形。

TF15的波形：

TF11的波形：

7．电话拨号，用示波器观察TF15和TF11的波形。

TF15的波形：

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。

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、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

四、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。

可见频率为

5、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。

该步骤可能是实验箱故障，为出现忙音和催挂音。

6、继续20秒后，TF15出现催挂音，记录下催挂音的波形及频率。

该步骤可能是实验箱故障，为出现忙音和催挂音。

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。

9．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，用万用表交流电压档测量TF21的电压值。

经用万用表测量，实际电压值为

10．用示波器观察TF21的波形及频率。

如上，其电压值过大，超出了示波器可观察的范围。

经过调节横纵坐标的位置，观察到其波形类似正弦波形，频率25-26Hz左右。

11．关闭铃流开关，关闭系统电源，整理实验记录及实验设备。

五、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、实验步骤

1．在GPRS模块上插入移动通信卡（sim卡），并用专用交叉串口电缆线连接ARM模块与GPRS模块，最后在GPRS模块上架好天线。

打开GPRS模块的开关，GPRS模块上POWER指示灯亮，GPRS指示灯闪烁，GRI指示灯常亮，表示模块工作正常。

（注意：

一般都要先打开ARM模块，进入Windows操作系统界面下以后再和GPRS模块用串口线连接，以免WindowsCE系统无法正常启动）。

2．打开Windows文件夹，双击R8CTEST文件，则可进入百科融创串口助手AT指令实验界面。

3．在AT指令实验界面把串口速率设置成115200，打开发送和接收显示窗口。

4．打开键盘，可在发送窗口一栏中输入GPRS短消息发送指令，再单击发送则可发送短信（注意：

本系统除汉字以外，其他诸如英文字母，阿拉伯数字全部支持）。

也可以用手机向该模块的用户发送短消息，即直接向该模块内用户的手机号码发送短消息即可。

5．实验完毕，关掉实验箱电源，取下sim卡，串口线和耳机耳麦，整理实验箱。

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。

GSM/GPRS过程与原理如下：

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。

根据其原理，结合实验指导书，该系统简单框图如下：

移动终端

短消息中心网关

短消息业务中心

第七信令系统

VLR

HLR

移动交换中心

基站子系统

2．记录所要发送的短消息以及接收的短消息。

该发送实验也是没能成功。

在打开GPRS模块和基于ARM的windowsce系统后，始终没能看到“AT-CommandInterpreterready”字样。

分析原因可能有如下几点：

1、Sim卡槽损坏。

GPRS模块的SIM卡槽非常松，很可能会接触不好，经过手按压，同样可能接触不正确。

2、GPRS串口、串口线或ARM模块串口借口有问题。

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）

Modulation（信号调制编码）

Channel（信道）

在每个部分均有一个下拉菜单，并有多种可供用户选择的方式。

下拉菜单的下方有一个文本编辑框，用户一旦选定某种方式，即可在编辑框中输入该方式要求的参数。

全部参数设置好以后，信号的整个处理过程中也就随之确定，此时用户就可以开始对误码率进行评估了。

图3-1所示的窗口下半部分是评估的计算结果显示区域和控制评估按钮。

显示区域共有5个小的矩形区域，其中最左边的窗口区域显示当前计算结果，其他的窗口用来保存以前的计算结果，以便进行比较。

用于可以把不需要的计算结果拖入到窗口右下角的Trash（垃圾桶）中。

在功能区域设置好参数之后，单击Run按钮即可开始评估。

当评估结束后，单击Plot按钮就可输出计算结果，该结果显示的是极坐标系中信噪比和误码率的曲线图。

用户可以通过该窗口比较不同通信系统模型的误码率，从而得到不同的系统性能。

三、实验内容

1．利用MATLAB提供的误码率评估工具，在随机信源、ASK调制方式、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件下对线性分组码和循环码的性能进行评估和分析。

第一组（15，11）码：

线性分组码：

随机信源、ASK调制方式、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件

循环码：

随机信源、ASK调制方式、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件

第二组[频率：

1600Hz、800Hz、400Hz（red、blue、pink）]

（31，26）码：

线性分组码：

循环码：

评估和分析：

在随机信源、ASK调制方式、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件下，线性分组码的误码率明显高于循环码，由于相同条件下线性分组码所需码字多于循环码，所以导致线性分组码误码率高于循环码。

2．利用MATLAB提供的误码率评估工具，在随机信源，PSK调制方式，加性白高斯噪声信道（AGWN）条件下对线性分组码和循环码的性能进行评估和分析。

[频率：

1600Hz、800Hz、400Hz（red、blue、pink）]

（31，26）码：

线性分组码：

循环码：

评估和分析：

在随机信源、PSK调制方式、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件下，线性分组码的误码率明显高于循环码，由于相同条件下线性分组码所需码字多于循环码，所以导致线性分组码误码率高于循环码。

3．利用MATLAB提供的误码率评估工具，在随机信源、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件，对分别采用ASK和PSK调制方式时的线性分组码的性能进行评估和分析。

[1600、800、400（red、blue、pink）][31，26]

ASK：

PSK：

评估和分析：

线性分组码在随机信源、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件下，采用ASK调制方式与PSK调制方式两者误码率相近。

4．利用MATLAB提供的误码率评估工具，在随机信源、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件，对分别采用ASK和PSK调制方式时的循环码的性能进行评估和分析。

ASK：

PSK：

评估和分析：

循环码在随机信源、加性白高斯噪声信道（AGWN）条件下，采用ASK调制方式与PSK调制方式两者误码率相近，但是采用ASK调制的波动小于PSK调制。

实验五编码实验

一、实验目的

学习使用MATLAB实现线性分组码的编码。

二、实验原理

为了求得全部码字，必须要用到全部信息序列，并找出对应的编码序列。

信息矩阵

是一个

的矩阵，该矩阵的行是长为k的全部可能的二进制序列，由全部为0的序列开始，并以全部为1的序列结束。

各行按下述方法排列：

按序列的十进制大小、从上至下由小到大排列。

G是生成矩阵，则码字矩阵

。

三、实验内容

有一（10，4）线性分组码，其生成矩阵为

求全部码字和该码的最小距离。

其计算的Matlab代码如下：

clc

m=[0000;0001;0010;0011;0100;0101;0110;0111;1000;1001;1010;1011;1100;1101;1110;1111];

g=[1001110111;1110001110;0110110101;1101111001];

c=mod（m*g,2）;

result=cat（2,m,c）;

M_distance=pdist（c）.^2;

Min_distance=min（M_distance）

生成结果中，前四列为信息，其后为编码：

最小码间距离为：

实验六通信系统设计

一、实验目的

学习使用MATLAB的Simulink仿真工具进行通信系统设计。

二、实验原理

MATLAB为用户提供了一个建模与仿真的平台——Simulink。

Simulink采用模块组合的方法来创建动态系统的计算机模型，其主要特点是快速、准确。

Simulink可以用于模拟线性与非线性系统、连续与非连续系统，或它们的混合系统。

除此之外，Simulink还提供图形动画处理方法，以方便用户观察系统仿真的整个过程。

通常启动Simulink的方法有两种：

在MATLAB命令窗口总直接输入Simulink命令

在MATLAB工具栏上单击Simulink按钮

这样就可以打开Simulink的SimulinkLibraryBrower（库模块浏览器），在菜单栏中执行File|New|Model|命令就建立了一个名为untitled的模型窗口。

在建立了空的模块窗口后，用户可以在此窗口中创建自己所需的Simulink模型。

三、实验内容

根据所学的相关通信知识，利用MATLAB的Simulink建立一个通信系统，并对其性能进行评估。

1、系统仿真图

系统的Simulink仿真如下：

该系统是一个PCM仿真系统

2、系统介绍

Constant：

用来手动修改模块要转为数字化的数字。

Zero-OderHold：

是一个零阶保持器。

Quantizer：

是一个量化器。

IntergertoBitConverter：

是一个把一个整数转换为二进制位数的器件。

FrameConversion：

是一个行程帧结构的器件。

Buffer：

用来完成串并、并串转换。

Reshape：

用来将接收到的数据整形，以目的矩阵形式输出。

BittoIntegerConverter:

把二进制标识转换回整数。

Display：

用来显示采样结果。

3、系统性能评估

在参数评估过程中，涉及到各个元器件的参数设置问题。

其中，由于该系统没有设计验证采样定理的环节，那么主要是精度，即采样位数对采样结果的影响。

在采样为16位采样情况下，各buffer和相应器件也为16位时，系统正常工作，可讲采样为19，图如下：

在数据大于2^16时，将会出现采样不准情况。

该系统下一步主要研究采样定理速率设置的关系。