XX大学移动通信实验室建设方案.docx

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XX大学移动通信实验室建设方案

XX大学信息科学与工程学院

移动通信实验室

建设方案

"科教兴国"战略方针的提出，极大的激发了我国高等教育的发展，我们学校也挖掘潜力进行了扩招，为更多的青年提供接受高等教育的机会，这无疑对提高整个国民素质具有深远的影响，也为我国的现代化建设事业提供了强有力的人才支撑。

我们学院的通信工程专业也由2000级的两个班扩招为七个班，但随之而来的实验室建设问题，也严峻的摆在学校面前。

尤其是实验环境、实验设备的不足，严重制约了扩招的规模，影响学生理论和实际技能的水平。

　　由于电子信息科学从根本上来说是工程技术学科，培养学生的创新能力、综合能力和动手能力是关键。

实验课在培养学生上述三种能力方面起着极其重要的作用。

因此，改革应首先从实验课及实验室的建设开始。

为了使培养的人才适合电子信息领域蓬勃发展的要求，国外许多著名大学的电子工程系，如：

麻省理工学院、斯坦福大学、东京大学等从上世纪九十初便纷纷对其课程体系和内容作了改革，特别重视和加强了实验教学环节，增加了和实验教学紧密结合的教学内容，作为电子信息科学中的一个主要组成部分的通信工程，必须适应电子信息科学技术的发展跟上时代的步伐。

在通信技术方面，移动通信是一个飞速发展的方面，成为通信技术中的一个主要内容。

而作为通信工程和电子信息工程专业的学生，对移动通信方面的知识不多做一些了解和研究，就难以跟上技术的发展脚步，而作为学校，应该从理论和实际动手技能两个方面，使学生尽可能的得到提高。

从我们学校通信工程专业的课程来看，实验课程偏少，实验设备很缺，移动通信课程没有开任何实验课，没有任何实验设备，这与我们重点大学和七个通信工程专业班及五个电子信息工程专业班的规模是极不相称的。

因此，移动通信实验室的建设是一个刻不容缓的工作。

实验室建设的过程中，我们可以多参观其他兄弟院校的移动通信实验室，但我们命名为“现代移动通信实验室”，就不要局限于其他学校的模式和设备，可以引进刚出现的新技术和新设备，从一起步就站到一个高的起点，这取决于各位领导的决定和实验室建设的资金投入。

根据移动通信课程的设置与教学安排，我们选取了两种实验室建设方案。

方案一：

这是传统的实验室设置|。

我们以南京恒盾公司HD－YD－Ⅱ型移动通信实验教学系统产品为例。

一、特点

移动通信综合实验系统集基站收发信机、移动收发信机、中心控制与接续单元、有/无线接口、信令系统、调制与测试信号源、移动数据终端和LCD汉字显示等模块于一体，仅通过单一的实验系统即可完成移动通信工作方式、信令系统、多频道共用、多址方式等移动通信原理的教学实验（原理篇），又可测试、剖析移动通信系统的组成、移动通信系统主要设备（收发信机）工作原理及主要参数（系统与设备篇：

实验1-5），更可以将多个综合实验系统组合，分别设置成基站和移动台，进行移动通信系统组网，完成入网、中继、选呼、群呼、频道切换等基本网络功能，以深刻理解移动通信网、交换与接续、组网干扰等移动通信特有的概念（系统与设备篇：

实验6-8），最后通过GSM/GPRS短消息及移动数据传输实验，以掌握最新的移动数据通信知识。

二、实验内容

1．移动通信的工作方式

了解移动通信系统常用的单工、双工、半双工工作方式及其特点。

2．信令系统

（1）空中接口信令

了解移动通信系统中信令系统的基本概念；掌握无线空中接口信令的功能、帧结构及传输协议等。

3．信令系统

（2）有线接口信令

了解移动通信系统与固定电话网的接口方式；观测掌握用户线接口方式时信令的种类及作用等。

4．多信道共用

掌握移动通信系统多信道共用、空闲信道选取方式的原理及应用。

5．多址方式

（1）频分多址（FDMA）

了解FDMA（频分多址）移动通信的原理。

6．多址方式

（2）时分多址（TDMA）

了解TDMA（时分多址）移动通信的原理。

7．多址方式（3）直扩码分多址（DS-TDMA）

了解DS-CDMA（直扩码分多址）移动通信的原理；了解常用的正交扩频序列-Walsh码序列。

8．多址方式（4）跳频码分多址（FH-CDMA）

了解FH-CDMA（跳频码分多址）移动通信的原理；了解常用的正交扩频序列-RS编码序列。

9．多址方式（5）混合多址

了解DS/FH（直扩加跳频）、TD/FH（时分加跳频）等混合多址移动通信的原理。

10．移动通信系统组成

掌握移动通信系统的组成；了解移动通信系统的基本功能。

11．频率合成器

掌握收发信机振荡源——锁相频率合成器原理；了解锁相调频原理；了解锁相频率合成器性能指标及参数设计方法。

12．收信机

了解二次混频超外差调频接收机电路及特点；理解掌握接收机灵敏度、接收机大信号信噪比等基本参数。

13．发信机

了解调频发射机电路组成及原理；掌握发射频率、发射功率等基本参数的测量。

14．双工器

了解双工器作用与原理；了解双工器特性曲线的测量。

15．移动通信系统组网

了解移动通信网的入网、中继、选呼、群呼、频道切换等基本网络功能及其原理。

16．交换与接续

了解移动通信中主呼与被呼时的通信接续流程。

17．移动通信中的组网干扰

了解移动通信系统中噪声干扰、同频道干扰、邻道干扰、互调干扰产生的原因及其降低措施。

18．短消息（SMS）

了解GSM/GPRS模块的结构；观测短消息传送过程，了解短消息传送的原理及其编码。

19．移动数据传输

实测GPRS数据传送过程，了解GPRS的基本原理。

三、实验所需仪器仪表

1．40MHz的示波器每组一台

2．衰减器每组一台

3．误码仪可选

4．频率计可选

为了进行课程设计和毕业设计的需要，在实验箱的基础上应增加如下设备：

1．HawkCard-400GPRS无线上网模块1台

（价格：

800元/套）

2．ES2000GSMSMS模块1台（价格：

550元/台）

3．TR7WSFSK无线收发一体模块1套

（价格：

500元/套）

4．WAVECOMOEM终端RS232/USB接口1套

（价格：

200元/套）

5．JabraBT200U篮牙耳机—简装1套（价格：

900元/套）

总计：

约23万

方案二：

采用东南大学开发的通信教学实验平台，按30人实验设计的方案如下：

把30台PC的实验室分成3大组，30个6603硬件，30人两两可一起同做：

语音传输实验、数据传输实验、局域网接入实验、服务发现实验、通信传输的有效性与可靠性分析实验、蓝牙演示开发平台实验；分成6列，每列为一组可实现无线多点组网实验。

数字基带仿真实验是个纯软件实验，30人可单独完成。

图一

利用原有的6603，再配上5个6604，5个6605，10个6606，10个6607；可实现第一组：

电话网接入实验，第二组：

图象传输实验，第三组：

GSM/GPRS实验，另外可以和10个6607进行CDMA接入实验那一组交替进行；也可和图一中实验交替进行。

图二

产品报价如下表：

产品名称

型号

产品描述

数量

单价（元）

合计（元）

实验硬件

TTP6603

RS-232和USB接口，支持语音和数据传输（硬件）

18个

3080

55440

实验硬件

TTP6604

语音网关（硬件）

5个

3520

17600

实验硬件

TTP6606

RS-232接口，能接入GSM/GPRS网络，支持语音和数据传输（硬件）

8个

3300

26400

实验硬件

TTP6607

RS-232接口，能接入CDMA网络，支持语音和数据传输（硬件）

8个

3520

28160

数字基带软件

TTP_SW_BS

基带传输特性部分软件

1套

3960

3960

服务发现软件

TTP_SW_SDP

服务发现实验软件

1套

6160

6160

局域网接入软件

TTP_SW_Las

接入点软件

1套

3850

3850

TTP_SW_Lac

终端软件

1套

3080

3080

电话网接入软件

TTP_SW_TNAs

PSTN网关应用软件

1套

3740

3740

TTP_SW_TNAc

PSTN语音终端应用软件

1套

2530

2530

语音传输软件

TTP_SW_ICN

语音传输实验软件

1套

6380

6380

数据传输软件

TTP_SW_DT

数据传输实验软件

1套

6160

6160

多点组网软件

TTP_SW_MPN

多点组网实验软件

1套

15400

15400

通信传输的有效性

与可靠性分析软件

TTP_SW_CPE

通信传输的有效性

与可靠性分析软件

1套

4840

4840

无线接入软件

TTP_SW_GR

无线接入软件

1套

14300

14300

CDMA接入软件

TTP_SW_CDMA

CDMA接入软件

1套

14300

14300

蓝牙演示开发平台软件

蓝牙演示开发平台软件

1套

14300

14300

GPRS无线模块

ii-link6115

GPRS无线数传

2台

600

1200

GSMSMS模块

ES2000

无线数传

2台

550

1100

无线收发一体模块

GW100B

FSK调制无线数传

4台

150

600

WAVECOMGSM/GPRSMODEM

TS-WGU1A

USB口外置无线modem

2台

1000

2000

篮牙耳机—简装

JabraBT200U

简装

2台

900

1800

总价

204900

本实验平台主要为通信工程类、电子信息类、自动控制类、计算机科学与工程类等专业的本科高年级学生的设计，也可供相关专业的专科毕业班学生使用。

教学中可以根据实际需要安排各部分实验，可以分成演示学习、学生动手操作和研发设计三个层次。

主要可开设的实验内容如下：

1、数字基带仿真实验

软件：

Windows2000，VisualC＋＋。

实验内容：

蓝牙基带包的差错控制技术

包头检查（HEC），用于保证包的完整性；数据有效载荷信息的循环冗余校验；包的前向纠错（FEC）控制。

蓝牙系统的跳频原理

查询状态的跳频原理；查询扫描状态的跳频原理；连接状态的跳频原理。

数据流的加密与解密

蓝牙加密技术（常规密钥密码体制的加密与解密）；RSA公开密钥密码体制的加密与解密过程；

编程实验（在VisualC＋＋环境中，编写2/3FEC编/译码程序和RSA加/解密程序。

程序执行结果应与实验所得数据相符。

）

2、服务发现实验

实验所需硬件：

SEMITTTP6602、串口连线；

软件：

Windows2000。

实验内容：

数据元的编解码

了解数据的表示方法，对服务器端注册的服务记录表示成数据元的格式，对查询的结果的数据元的形式改成服务记录的方式。

从中了解对多种类型且可变长的数据的一种简捷的表示方法。

PDU的数据分析

通过观察同层协议之间真正传递的PDU，让学生了解不同的服务查询的方式，以及各种查询方式的优劣。

3、局域网接入实验

1）服务器端（AP）硬件：

PC一台，SEMITTTP6601，USB电缆一根

软件：

Windows2000操作系统

TTP局域网接入实验服务器版软件

2）客户端（DT）

硬件：

PC一台，SEMITTTP6601，USB电缆一根

软件：

Windows2000操作系统

TTP局域网接入实验客户版软件

实验内容

利用串口电缆进行有线接入

通过Windows直接电缆连接，进行各种网络应用。

蓝牙无线接入

观察并分析无线终端设备接入Internet的过程中，通信协议的主要工作流程。

利用操作系统提供的命令验证地址解析协议ARP和路由选择的工作过程，理解终端接入局域网时网络层路由的作用。

4、电话网接入实验

每两台PC为一组，分别作为语音终端和电话网关。

网关硬件为：

网关设备SEMITTTP6604、电话线一根、并口及串口电缆各1根；网关软件为：

网关应用程序。

终端硬件为：

SEMITTTP6603、串口电缆1根、耳机一个；终端软件为：

语音终端应用程序。

软件：

Windows2000。

实验内容

网关和终端建立连接过程

认识个人识别码在建立连接中的作用。

进行呼入呼出操作

观察和分析程序输出语句，观察信号波形，体会系统工作流程和信令交换过程。

呼入过程分为两种情况实验：

（1）不接听电话；

（2）接听电话。

呼出过程分为两步：

拨打电话和二次拨号（处于通话状态时拨出的号码，比如自动服务台）。

5、语音传输实验

每两台PC为一组。

硬件：

SEMITTTP6603、串口电缆、耳机话筒；

软件：

Windows2000。

实验内容

脉冲编码调制（线性、A律PCM）

连续可变斜率增量（CVSD）调制原理

随机错误和突发错误的观察分析

蓝牙设备的ACL链路和SCO链路分析

蓝牙设备的身份切换

蓝牙设备的内部通话与数据传输的工作过程

6、数据传输实验

每两台PC为一组。

硬件：

SEMITTTP6602、串口电缆

软件：

Windows2000，VisualC++或Delphi。

实验内容

协议体系结构

通过数据传输实验，学生可以观察表示会话层、数据链路层的帧格式；分析数据传输的建链、鉴权、数据传输、断链的整个流程。

7、无线多点组网实验

每五台PC为一组。

硬件：

SEMITTTP6601、USB连接线；

软件：

Windows2000。

实验内容

单跳与多跳转接

体会如何基于实验组成的网络，通过单跳或多跳实现网络中任意两个节点间的通信。

路由协议

观察实验中各个节点之间地址及数据信息的交换过程，理解简单的路由协议的实现过程。

广播

组播

8、通信传输的有效性和可靠性分析

每两台PC为一组。

硬件：

SEMITTTP6603两块；USB连接线两根；串口连接电缆3根（一根两端都是插孔，两根是一端插针一端插孔）。

软件：

Windows2000。

实验内容

性能仿真

1）连续ARQ和停止等待协议的差错率和帧传送平均延时的关系。

2）陆地和卫星通信信道环境中，各种参数下最佳帧长和信道利用率的关系。

3）共享信道技术、网络负载和吞吐量之间的关系。

9、GPRS/GSM接入实验

每两台PC机为1组

硬件：

SEMITTTP6606（已配置开通GPRS业务的SIM卡），串口电缆线，耳机话筒。

软件：

Windows2000,VisualC++

实验内容

通过配置主机和GPRS模块实现GPRS接入上网，分别利用TCP协议和UDP协议实现2台计算机之间的互通（一台作为服务器，一台作为客户机）。

通过AT命令发送和阅读短消息，拨打和接听电话，由此了解AT命令。

通过分析短消息的代码格式来掌握短消息的编解码方法。

10.CDMA实验

每两台PC为1组

硬件：

SEMITTTP6607（已配置UIM卡），串口电缆线，耳机话筒。

软件：

Windows2000,VisualC++

实验内容

●手机业务部分：

完成正常手机的基本功能（语音通话、短信收发、UIM卡信息读取）。

●网络服务部分：

通过配置主机和CDMA模块实现CDMA接入上网。

利用TCP协议实现两台PC机之间的互通（一台服务器，一台客户端。

实现聊天功能）。

●AT命令部分：

通过提供的AT命令集，手动操作模块，完成在“手机业务”部分的各项功能。

●信令仿真部分：

进行CDMA信令仿真，让学生更深入的理解信令流程。

我们选定第二种方案，这是因为：

1．第一种方案需要增加实验仪器，如衰减器等。

另外，由于实验操作直接在实验箱中进行，同通信电子电路等课程实验一样，会存在设备维护问题。

因为实验设备数量较少，学生人数又较多，所以一个实验往往要重复进行多次，硬件经常发生故障，容易造成不能及时维修而影响下一个班级的实验顺利进行。

2．通信教学实验平台采用软件操作的方式进行，学生不直接对硬件操作，所以，硬件发生故障的概率会大大降低，而且，实验所需的计算机无需重新购置，只要在原有的实验室中，如程控交换、单片机等实验室中加装所需的相应软件就可以了。

3.通信教学实验平台还可提供课程设计和毕业设计所需的软件开发平台，这是传统实验箱设备所无法提供的。

4、为增加学生对移动通信课程学习的兴趣，配备了议部分价格都很便宜的无线通讯方面的设备（总计：

6700元），作为老师给学生演示或作为开发使用。