通信《移动通信》实验.docx

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通信《移动通信》实验

实验一：

数据接入CDMA信道的收发实验

一、实验目的

1.了解本实验箱和计算机的接口；

2．熟悉通过计算机来发送和接收短信的过程。

二、实验内容

1．掌握计算机和实验箱的连接方法；

2．了解计算机和实验箱通信过程；

3．通过计算机来发送和接收短信。

三、实验原理

PC机发送数据的结构框图如图1-2-1所示。

图1-2-1计算机和实验箱的连接框图

工作过程如下：

1．发送方

（1）用USB接口线连接RZ6001实验平台的“GSM开发模块”和PC机（需要先安装CH341驱动，参见“附录一CH341驱动安装”）；

（2）通过PC机端编写要发送的信息，通过串口传输给RZ6001实验箱；

（3）实验箱的单片机接收到信息，通知DSP，DSP通过CDMA编码，再通过射频发送。

2．接收方

（1）接收射频信号，下变频后，传递给DSP；

（2）DSP收到数据，进行CDMA译码，并传送给单片机；

（3）单片机将接收到的数据，传送给PC机，在PC机端显示处理。

3.移动GSM短信软件

移动GSM短信软件是与本实验箱配套的软件，用它可以实现在PC机编辑短消息并通过移动实验箱上的CDMA系统进行自环传输。

在做本实验时，软件界面如图1-2-2所示，在消息输入区编写要发送的短信内容，然后点击发送按钮。

图1-2-2移动GSM短信软件（PC短信发发送）

四、实验步骤与任务

1.将实验箱关机，在实验箱右下的A扩展接口安插上“GSM开发模块”。

用配套的USB接口线连接“GSM开发模块”和计算机（需要先安装CH341驱动，参见“附录一CH341驱动安装”）。

再打开移动实验箱电源，等待初始化完成；

2.按“GSM开发模块”左上角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“PC-SYS”对应的指示灯亮，此时计算机和实验箱上的主单片机连接；

3.先按下“菜单”键，再按下数字键“7”选择“七.PC短信收发”；

4.运行计算机上的“移动GSM短信软件”，得到如图1-2-2界面；否则在“仪器”菜单中选择“PC<－>SYS”或者点击“切换到PC<－>SYS”按钮；

5.在输入区编辑发送短信的内容，可以是中文或英文或数字，也可以是中英文混合；

6.观测实验箱液晶显示区发送和接收显示内容；

7.观测在计算机端的返回消息区中收到的短信，并与发送的短信比较。

注意：

1．输入的短信内容长度最长为8个汉字或16个英文字母与数字。

2．当输入中英文数字混合的短信时，在中文之间的英文或数字必须为偶数个，否则实验箱液晶显示区会出现乱码，但不会影响计算机的显示。

实验二：

系统通信实验

一、实验目的

1.了解移动通信系统的结构框图；

2．了解移动通信系统中主被叫通信过程。

二、实验内容

1．用麦克风和耳机来测试系统通信中语音通信的性能；

2．通过键盘和液晶选择和发送短信，观测接收结果。

三、实验原理

RZ600X移动通信系统可以分为三个子系统，如移动台（MS）、基站子系统（BSC/BSS）、网络和交换子系统（NSS）。

如下图所示：

图3-9-1移动通信系统结构示意图

交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。

基站子系统（BS）是在一定的无线覆盖区中与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。

移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。

移动终端完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。

SIM卡存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。

RZ6001型移动终端实验平台可以与配套的基站，交换机组成一个移动通信系统。

各个移动终端实验平台在系统中作为一个独立的移动终端。

每个基站管理8个移动终端实验箱，基站主要完成各移动终端实验箱通信的状态登记、存储和频率分配及通信链路的建立，并将移动终端实验箱的状态上传到交换机。

每个基站内的移动终端实验箱之间的通信由基站独立完成，不同基站之间的移动终端实验箱通信通过交换机实现。

工作过程如下：

启动交换机，启动基站。

正确设置移动终端实验箱,用拨码开关SW601设置语音压缩速率为2.4kb/s（拨码开关SW601的设置拨到ON为1，否则为0。

从1到8设置为：

01011111）,启动移动终端实验箱等待初始化完成；主叫和被叫移动终端实验箱均进入系统通信实验。

1．语音通信

（1）主叫方和被叫方移动终端实验箱都处于空闲状态；

（2）如有拨号则该移动终端实验箱成为主叫方，拨号完成后向基站申请与被叫移动终端实验箱进行语音通信；

（3）基站收到请求后，分析被叫号码，然后基站直接或通过交换机发送主叫号码到被叫移动终端实验箱；

（4）被叫移动终端实验箱收到主叫号码后进行显示并振铃；

（5）被叫移动终端实验箱根据被叫用户选择接通或拒绝；

（6）基站根据被叫移动终端实验箱用户选择向主叫移动终端实验箱回复相应状态；

（7）如被叫用户选择接通，基站给主叫和被叫分配频率资源，主叫和被叫建立通信链路；

（8）主叫和被叫用户可以通过麦克风进行语音通信；

（9）主叫和被叫用户在进行语音通信过程中可以选择结束语音通信，基站撤消主叫和被叫的通信链路；

（10）通信链路撤消后原主叫和被叫移动终端实验箱均进入空闲状态，可以再次进行语音或数据通信；

2．数据通信（短信收发）

（1）发送方和接收方均处于空闲状态；

（2）如有拨号则该移动终端实验箱成为发送方，拨号完成后选择发送短信；

（3）短信选择完成后发送方向基站申请与接收方移动终端实验箱进行数据通信；

（4）基站收到请求后检查接收方当前状态，如果接收方处于空闲状态将发送方号码和短信内容发送到接收方移动终端实验箱。

否则基站回复发送方短信发送不成功；

（5）接收方移动终端实验箱收到主叫号码和短信内容后分别显示，完成一次数据通信。

（6）完成一次数据通信后，发送方和接收方均回到空闲状态，可以再次进行语音或数据通信。

四、实验步骤

（一）实验准备（老师准备）

1.关机状态下，用配套的RS232接口线连接交换机和计算机；

2.打开基站电源；打开交换机电源，连续按2次“确认”键，交换机进入状态显示移动实验箱工作状态；

3．打开移动实验箱电源，等待实验箱初始化。

初始化结束后显示“初始化完成，请使用”，此时可以进行下面操作；

4．按下键盘上“菜单”键；再按下数字键“9”选择“九系统综合通信”实验，显示屏上将显示本机号码，第1位表示所属基站编号，第2位表示移动终端实验箱编号；如果本机号码后显示“*”，表示移动实验箱开机入网正常，否则重复步骤4，或者重复步骤3和步骤4；

5．输入2位被叫号码，可以听到拨号音和回铃音。

（二）语音通信时：

1.拨号完毕后按“↑/确认”或“电话”键表示请求与被叫进行语音通信；

2.如果被叫移动终端实验箱进入系统通信实验，则被叫移动终端实验箱会收到主叫号码并振铃；

3.可以按下被叫移动终端实验箱的“↑/确认”键选择接通，此时主叫方移动终端实验箱和被叫方移动终端实验箱显示“通信中…”，之后主叫和被叫可以通过麦克风进行语音通信；

4.如果按下被叫移动终端实验箱的“取消”键则选择拒绝接通；

5.如果被叫移动终端实验箱的长时间没有按键，则主叫移动终端实验箱显示“被叫无应答”。

6.在主叫和被叫通过麦克风进行语音通信时，双方均可主动按下“↓/取消”键挂机并进入空闲状态，此时另一方显示“对方挂机”，之后也进入空闲状态。

（三）短信通信时：

1.拨号完毕后按“短信”键表示将进行短信通信，并进入短信编辑方式选择状态；

2.按下“1”键进入“选择短信序号”方式，显示屏显示短信编号和内容，可以通过“↑/确认”键和“↓/取消”键查看更多的短信。

按下相应的数字编号选择要发送的短信内容，并启动短信发送程序；

按下“2”键进入“编辑数字短信”方式，可以用键盘输入数字，输入完毕后按下“↑/确认”键，启动短信发送程序；

按下“3”键进入“编辑数字短信”方式，此时数字1~9分别代表字母A~I，可以用键盘输入字母，输入完毕后按下“↑/确认”键，启动短信发送程序；

3.、如果接收方移动终端实验箱进入系统通信实验，此时显示（以12发短信，13收短信为例）：

九．系统综合通信

本机号码：

接收短信：

按下“↑/确认”键，则接收方移动终端实验箱会收到短信内容并显示；此时发送方显示“发送成功”；

4.如果接收方移动终端实验箱不在系统通信实验状态，则短信发送不成功。

五、实验任务

1．描述移动通信系统的结构框图；

2．描述移动通信系统中主被叫通信过程。

实验三：

移动小区切换漫游与HLR管理

一、实验目的

了解GSM移动系统HLR；

二、预备知识

1．GSM移动系统中网络子系统的结构和功能；

2．GSM移动系统的HLR功能；

三、实验仪器

1．移动交换机一台；

2．移动基站二台；

2．移动终端实验箱多台；

3．台式计算机一台；

四、实验原理

（一）归属用户位置寄存器（HLR）

HLR（HomeLocationRegister）是GSM系统的中央数据库，是网络子系统（NSS）的重要组成部分。

存储着该HLR控制区内所有用户的相关数据。

一个MSC/VLR只能对应一个HLR，但一个HLR可以控制一个或者若干个MSC/VLR。

HLR中存储着该HLR控制区内所有移动用户的静态和动态数据，静态数据包括：

移动用户识别号码、访问能力、用户类别和补充业务等数据；动态数据包括：

用户位置更新信息、漫游用户所在的MSC/VLR地址等，保证每个入局呼叫都能按最新的路径信息接续至被叫用户。

HLR为每个归属用户至少存储一个可用的三参数组（RAND，SRES，Koch）。

HLR支持的功能主要有：

1.用户数据的存储%#*（我K:

HLR必须存储其归属的有关数据，存储数据的内容目前至少包括：

3东oitrK:

IMSI（在不支持IMSI的情况下，可存储MIN）fads睰:

MDN0874*$#（*K:

ESN3221a3ds襅:

主叫用户类别（CPC）%#（么$*@K:

移动台等级标志1354afK:

移动台协议版本

时隙周期索引

服务项目清单（应包括“始发指示”，终端限制码“等参数）74*$#（K:

漫游限制#（*$#蔏:

承载业务信息s4fads13东oiK:

用户终端业务信息玱itre43289蜬:

补充业务信息

MSC号码ierpoej礙:

MSC/VLR的厂家类型89西7K:

MS去活标记1fd3s1K:

MS去活原因d3s1fd知1fK:

HLR还必须存储由运营者选择的不向用户提供的业务数据。

并能随着业务的

发展，增改相应的存储内容。

vckjluK:

2.用户数据的检索）$#@3221a3dK:

任何时候当VLR请求（例如登记时），HLR能依要求向VLR提供有关的用

户数据。

1f3dsaf1K:

当某些用户数据有变化时（例如签约的变化，服务项目清单的变化），HLRtre43289K:

要能将这些信息通知VLR。

oitre43289蜬:

3.提供TLDN

当MS为被叫时，HLR能依GMSC（关口MSC）或始发MSC的请求，要求

VMSC的VLR分配TLDN，然后将TLDN发往请求的MSC，即支持每次对

呼叫进行的TLDN分配。

%#（么$*@#（K:

4.鉴权

HLR能支持用户的鉴权操作。

5.登记kjlurewioK:

HLR能配合VLR完成登记功能，和向前一个VLR发起取消登记等功能。

1fkjhK:

6.移动台去活ouierpoeK:

当HLR从VLR得到移动台去活的通知后，HLR能设置此移动台为去活状态。

#*（$（K:

7.HLR的恢复

RZ6001型移动终端实验平台可以与配套的基站，交换机组成一个移动通信系统。

该移动交换机软件可以进行HLR和VLR管理，可以在软件中控制修改主叫用户类型等实验。

（二）主叫用户类型（CPC）

主叫用户类别由10个比特表示，具体含义如下

普通

长话-长话

优先

长话-长话

数据呼叫（语带数据）

测试呼叫

付费电话

普通、免费

市-长

普通、定期

市-长

普通、用户表

市-长

普通、打印机

市-长

优先、免费

市-长

优先、定期

市-长

普通

市-市

在本实验系统中对主叫类型进行了简化，实际各终端的主叫类别只有2种：

分别为：

普通长长（0A）和普通市市（18）。

普通长长用户时对应主叫可以拨打长话，普通市市用户只能拨打市话。

五、工作过程和操作步骤

1．关机状态下，用配套的RS232接口线连接交换机和计算机。

打开基站和交换机电源，在交换机面板上连续按2次“确认”键，交换机进入状态显示移动实验箱的工作状态；

2．首先正确安装移动交换系统软件。

安装完成后方可进行下一步操作；

3．启动“移动交换机软件”，如下图。

根据和交换机相连的COM接口正确设置软件“RS232参数设置”中“端口”。

出厂设置端口号为COM1；

前上述准备工作完成后，参照上一个实验，打开实验箱电源，进入系统通信实验，可以进行开机，关机，主叫，被叫语音通信。

软件可以用不同颜色显示不同基站下各移动台工作状态：

黄色表示关机、蓝色表示空闲、绿色表示通信准备以及红色表示正在通信。

可以非常方便了解各移动台当前的实验状态。

4．点击“HLR”按钮，进入HLR管理界面，如下图。

在该管理界面可以看到各移动用户对应的各项数据如IMSI，ISDN，用户等级，主叫用户类型，服务项目，漫游限制，所属MSC/VLR，当前MSC/VLR，当前状态，RAND，Kc，SERS等参数。

可以对用户的等级和主叫用户类型进行修改；表中可以看到13和22当前归属编号为1的MSC/VLR管理。

5．在电话号码中输入13，主叫用户类型框中输入“18”，点击确认，13对应的主叫用户类型即修改为普通市市，只能拨打市话，该系统中，实际是只能拨打1开头的移动终端。

实验四：

GSM设备呼叫实验

一、实验目的

1．了解GSM网络中话音呼叫的过程；

2.熟悉用本移动实验箱作为主叫和被叫用户进行语音呼叫；

3．熟悉GSM模块进行语音呼叫的AT命令。

二、实验原理

用户呼叫管理是移动通信系统的基本功能之一。

它的主要目标是发送和建立一个移动用户向另一个用户（固定的或移动的）的呼叫，或者从一个移动或固定用户呼叫另一个移动用户。

主叫和被叫可以在一个网络中，也可以不在一个网络中。

1．移动客户作为主叫的呼叫流程

（1）在服务小区内，一旦移动客户拨号后，移动台向基站请求随机接入信道。

（2）在移动台MS与移动业务交换中心MSC之间建立信令连接的过程。

（3）对移动台的识别码进行鉴权，如果需加密则设置加密模等，进入呼叫建立起始阶段。

（4）分配业务的信道。

（5）采用七号信令的客户部分（1SUP／TUP），建立至被叫客户的通路，并向被叫客户振铃，向移动台回送呼叫接通证实信号。

（6）被叫客户取机应答，向移动台发送应答连接消息，最后进入通话阶段。

2．移动客户作为被叫的呼叫流程

若MS作被叫，以PSTN的固定客户A呼叫GSM的移动客户B的呼叫建立过程。

（1）通过No．7信令客户部分ISUP／TUP，入口MSC（GMSC）接受来自固定网（1SDN／PSTN）的呼叫。

（2）GMSC向HLR询问有关被叫移动客户正在访问的MSC地址（即MSRN）。

（3）HLR请求拜访VLR分配MSRN。

MSRN是在客户每次呼叫时由拜访VLR分配并通知HLR。

（4）GMSC从HLR获得MSRN后，便可寻找路由建立至被访MSC的通路。

（5）被访MSC从VLR获得有关客户数据。

（6）MSC通过位置区内的所有基站BTS向移动台发送寻呼消息。

（7）被叫移动客户的移动台发回寻呼响应消息后，执行一系列操作，直到移动台振铃，向主叫客户回送呼叫接通证实信号。

（8）移动客户取机应答，向固定网发送应答连接消息，至此进入通话阶段。

3．通过AT命令控制GSM模块进行呼叫

V.25ter标准和GSM07.07标准支持用户用AT命令来控制各种GSM模块进行语音的呼叫。

本实验箱通过单片机发送AT命令控制GSM模块进行语音的呼叫实验。

当然也可以通过PC机的RS232串口发出AT指令来控制移动实验箱上配置的GSM模块进行语音的呼叫。

进行语音的呼叫的AT命令见下表：

AT命令

说明

ATDnnn;

拨号，nnn为电话号码（注意有分号）

ATH

挂机

ATA

接电话

ATDL;

重拨上次号码（注意有分号）

AT+CLIP=n

n=1打开来电显示，n=0关闭来电显示

三、实验准备

1.（老师准备）将实验箱关机，在实验箱右下的A扩展接口安插上“GSM开发模块”，将麦克风和耳机与“GSM开发模块”进行连接。

用配套的USB接口线连接“GSM开发模块”和计算机（需要先安装CH341驱动，参见“附录一CH341驱动安装”）；

2.正确插入SIM卡，打开移动实验箱电源，等待初始化完成。

3.“GSM开发模块”右上角的“MCU-GSM”指示灯先亮几秒后熄灭，然后“PC-GSM”对应的指示灯亮；

注意：

如果“MCU-GSM”指示灯始终亮，则表明“GSM开发模块”的速率不是9600bps，此时，首先按“GSM开发模块”左上角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“PC-GSM”对应的指示灯亮。

然后按照“第7章GSM通信模块实验一GSM模块配置实验”的“三、实验内容”的“3.GSM通信速率设置”将其速率设置为9600bps。

4.若“GSM开发模块”运行正常，右下角的“RUN”指示灯将在一阵常亮和一阵快闪烁后变为慢闪烁，此时表示SIM卡用户已正常注册网络可以使用了。

否则请关闭实验箱电源，检测天线连接是否正常，检测SIM安装是否正常，更换SIM卡。

注意：

在做该实验前请先做“第7章GSM通信模块实验一”的“三2、GSM模块测试”，确保软件和“GSM模块”设置正确。

四、实验内容

（一）在移动实验箱上进行呼叫

在移动实验箱上进行GSM的语音呼叫，是由移动实验箱上的SYS单片机通过AT命令自动完成的，不再需要用户编写和解读AT命令了。

1.按“GSM开发模块”左上角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“SYS-GSM”对应的指示灯亮，此时实验箱上的主单片机和“GSM开发模块”上的GSM模块连接；

2.先按键盘上的“菜单”键，再按键盘上的“电话”键，则液晶上显示如下：

GSM语音呼叫实验

输入被叫号码：

注意：

如果显示“GSMMODEM模块工作不正常”，表明GSM模块与实验箱的SYS单片机连接不正常，检查模块右上角“SYS-GSM”对应的指示灯是否亮。

3．主叫接续实验：

当移动实验箱作为主叫，根据提示输入被叫号码，并按下“↑/确认”键，表示确认。

移动实验箱发起话音呼叫，经过GSM网络建立呼叫接续，被叫的移动台（或手机）会收到呼叫，产生振铃。

通信双方都可以进行呼叫取消或接续。

4．被叫接续实验：

当移动实验箱作为被叫时，主叫移动台输入被叫的号码，发起呼叫，被叫移动实验箱收到呼叫，产生振铃，并显示“Ring…”和来电号码。

按下“↓/取消”键，可以进行呼叫取消。

主叫也可以按下“↓/取消”键取消呼叫。

被叫按下“↑/确认”键，可以接通呼叫，此时可以通过麦克风和耳机和对方进行通话。

（二）在PC机上进行呼叫

在PC机上发送AT命令控制GSM模块进行语音呼叫实验时，可以使用各种串口调试软件。

下面以本实验箱配套的“移动GSM短信软件”来说明用AT命令控制GSM模块进行语音呼叫的过程。

如图5-17-1所示。

图5-17-1移动GSM短信软件（AT命令输入）

1．按“GSM开发模块”左上角的“工作方式选择”按钮，使模块右上角“PC-GSM”对应的指示灯亮，此时计算机和“GSM开发模块”上的GSM模块连接；

2．运行计算机上的移动GSM短信软件，得到如图5-17-1所示界面，否则在该软件的“仪器”菜单中点击“PC<—>GSM”，或者点击“切换到PC<－>GSM”按钮。

选择正确的COM口和波特率（默认为COM1，波特率为9600）；如图（如图5-17-2）

3．主叫呼叫和挂机实验：

（下面的红色斜体表示输入的命令字符）

移动实验箱发起话音呼叫，经过GSM网络建立呼叫接续，被叫的移动台（或手机）会收到来电号码，产生振铃信号（移动台没有振铃声音）。

被叫可以接通或挂断。

（1）在命令输入框中输入：

ATDnnnn;（nnnn为被叫电话号码，后面有分号）；

（2）按下“Enter”键或点击“发送命令”按钮；

（3）接收信息中显示GSM模块返回消息。

如返回为OK或0，说明Modem处于正常工作状态；

注意：

有时候进行呼叫时，返回接收信息为：

“NOCARRIER”，表示此时信号不好，可以将GSM模块上的天线竖起来，或者换一个位置进行实验。

（4）被拨电话将会收到来电号码，产生振铃信号（移动台没有振铃声音），被叫可以挂机或接通；

（5）在命令输入框中输入：

ATH

（6）按下“Enter”键或点击“发送命令”按钮；

（7）主叫GSM进行挂机操作。

图5-17-2移动GSM短信软件（波特率设置）

4．被叫接续实验：

当GSM模块作为被叫时，主叫移动台输入被叫的号码，发起呼叫，被叫移动终端收到呼叫，产生振铃（如果来电振铃开关打开AT%RING=1，电话里传出；否则电话里没有振铃声音），并显示RING和主叫号码。

为了让显示来电号码，需要先进行设置。

AT命令为：

AT+CLIP=1

（1）在命令输入框中输入：

AT+CLIP=1

（2）按下“Enter”键或点击“发送命令”按钮；

（3）接收信息中显示GSM模块返回消息。

如返回为OK或0，说明Modem接收到来电时将返回主叫号码；

（4）如果GSM收到呼叫，将返回振铃信号和主叫号码，接收信息中显示：

RING

+CLIP:

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