移动通信

学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 一．实验目的

实验一GOLD序列产生及特性分析实验 1. 了解Gold序列的性质和特点； 2. 熟悉Gold序列的产生方法；

3. 测试Gold序列的的波形，了解Gold序列的DSP实现方法。

二．实验内容

1. 熟悉Gold序列的的产生方法； 2. 测试Gold序列的的波形； 三．实验原理

m序列虽然性能优良，但同样长度的m序列个数不多，且m序列之间的互相关函数值并不理想（为多值函数）。1967年，R．Gold提出和讨论了一种新的序列，即Gold序列。这种序列有较为优良的自相关和互相关特性，构造简单，产生的序列数多，因而得到广泛的应用。

1． m序列优选对 m序列优选对是指在

m序列集中，其互相关函数最大值的绝对值满

(n1)/21足下式的两条nR()2(n2)/2xy12

n位奇数n为偶数，但不能被4整除阶m序列：

表1-2-1给出了部分m序列优选对。

表1-2-1 部分优选对码表

级数 7 9 10 11

2．Gold序列的产生方法

Gold序列是m序列的组合序列，由同步时钟控制的两个码元不同的m序列优选对逐位模2加得到，其原

基准本原多项式 211 1021 2415 4445 配对本原多项式 217,235,277,325,203,357,301,323 1131,1333 2011,3515,3177 4005,5205,5337,5263 理如图1-2-1所示。这两个序列发生器的周期相同，速率也相同，因而两者保持一定的相位关系，这样产生的组合序列与这两个子序列的周期也相同。当改变两个m序列的相对位移时，会得到一个新的Gold序列。Gold序列虽然是m序列模2加得到的，但它已不再是m序列，不过仍具有与m序列近似的优良特性，各个码组之间的互相关特性与原来两个m序列之间的互相关特性一样，最大的互相关值不会超过原来两个m序列间最大互相关值。Gold序列最大的优点是具有比m序列多得多的独立码组。

1

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: n级m序列发生器时钟m2模2加 Gold序列n级m序列发生器m1

图1-2-1 Gold序列发生器

Gold序列具有以下性质：

（1）两个m序列优选对经不同移位相加产生的新序列都是Gold序列，两个n级移位寄存器可以产生2n+1个Gold序列，周期均为2-1。

（2）Gold序列的周期性自相关函数是一个三值函数，与m序列相比，具有良好的互相关特性。 Gold序列的产生有两种形式：并联形式和串联形式。例如m序列本原多项式为：f(x)1xx6和（a）为并联形式，f(x)1xx2x5x6，构成的并联和串联形式的Gold序列发生器如1-2-2图所示。（b）为串联形式。

n

（a）并联结构 （b）串联结构

图1-2-2 Gold序列发生器

为了观测方便，本实验用两个周期为31的m序列优选对采用并联结构产生一个Gold序列，如下图1-2-3

所示。

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 1234512345

图1-2-3 并联结构的Gold序列发生器

四．Gold序列产生框图

时钟DSPCPLD电平转换与隔离M序列M序列Gold序列TP201TP202TP203TP204

图1-2-4 周期为31的Gold序列产生框图

五．实验步骤

1．观测现有的Gold序列波形

打开移动实验箱电源，等待实验箱初始化完成。先按下“菜单”键，再按下数字键“1”，选择“一. 伪随机序列”，出现的界面如下所示：

一. 伪随机序列 1 m序列产生 2 GOLD序列产生 3 WALSH序列产生

再按下数字键“2”选择“2 GOLD序列产生”，则产生一个级数为31的Gold序列。

2．在测试点TP201测试输出的时钟，在测试点TP202、TP203测试用于产生GOLD序列的周期为31的m序列优选对。

3．在TP204测试输出的Gold序列。

1）将DSP的仿真器JTAG接口与DSP模块板的双排针相连，注意连接方向； 2）将CCS2.2仿真软件打开；

3）建立一个工程文件，学生在main.c中编写产生Gold序列的源代码；

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 4）编译和链接程序； 5）通过仿真器加载.out文件，并执行DSP程序； 6）在TP201观测时钟输出；

7）在TP202、TP203观测用于产生的Gold序列的m序列优选对波形； 8）在TP204测试输出的Gold序列。 六．实验任务

1. 观测测试点TP202、TP203和TP204的信号波形，对照测试点TP201的时钟波形，写出对应的信号序列； 2. 根据图2-3中结构，计算出该图中的m序列优选对的信号序列； 3. 比较测试点TP202、TP203与上一步计算出来的信号序列是否一致； 4. 分析TP204的波形与TP202、TP203之间的关系；

5. 比较根据图2-3计算出来的GOLD序列和TP204测试的波形序列是否一致。

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 实验二 GMSK调制解调实验

一、实验目的

1. 了解GMSK调制和解调的基本原理； 2．熟悉软件完成GMSK的过程。 二、实验内容

1．熟悉GMSK调制和解调过程； 2．通过示波器测试GMSK各点的波形；

3*.设计通过DSP程序完成GMSK的程序，加强对GMSK的理解。 三、实验原理

尽管MSK信号已具有较好的频谱和误码率性能，但仍不能满足无线通信中临道辐射低于主瓣达到60db以上的要求。因此，需要在MSK的基础上采取一定的措施，加快其带外衰减速度。于是提出了改进的MSK调制方式，即GMSK调制。GMSK调制是在MSK调制前，将基带信号线通过一个高斯型低通滤波器。

图 GMSK调制器结构原理图

该高斯低通滤波器也被称为与调制滤波器，假设其3dB带宽为Bb，则其冲击响应为：

高斯低通滤波器MSK调制器h(t)2Bbexp(2a2t2)ln2GMSK信号的带外衰减由BbTb决定，BbTb值越大，带外衰减越大。当BbTb=0.3时，即可满足GSM系统带外衰减60dB的要求。在BbTb一定时，频道间隔Δf和Tb的乘积 ΔfTb越大，则邻临道干扰越小；在ΔfTb一定时，BbTb越小则邻道干扰越小。

实际上，MSK是2电平矩形基带信号进行调频得到的，MSK信号在任一码元间隔内，其相位变化（增加或减小）pi/2，而在码元转换时刻则保持相位连续。但MSK信号相位变化率为一折线，在码元转换时刻会出现尖角，从而使其频谱特性的旁瓣滚降缓慢，带外辐射相对较大。为了解决这一问题，可将数字基带信号先经过一个高斯滤波器整形，由于成形后的高斯脉冲包络无陡峭边沿，亦无拐点，于是经调制后的已调频波相位路径在MSK基础上获得平滑。这被成为GMSK调制。其和MSK信号的相位变化如下页图所示：

通过相位分析可以看出，GMSK通过引入可控的码间干扰来达到相位平滑的目的，消除了MSK在码元转换时刻的相位转折。

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: (t)GMSK信号的解调器可以采用和MSK一样的解调方式，但需要

MSKGMSK提取相干载波，这在高速的无线传输系统中式比较

/20/212345678t/Tb困难的。在实际中，常采用二比特延迟差分检测的非相干解调方式。 三、实验步骤及内

容

1. 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；

2. 先按下“菜单”键，再按下数字键“5”选择“五. 数字调制解调”，再按数字键“5”选择“5. GMSK调制”；

3. 在测试点TP201测试输入的基带数据。 3. 在测试点TP206测试输入的基带数据波形。 4. 在测试点TP201测试发送的I路数据； 5. 在测试点TP202测试发送的Q路数据；

6. 在测试点TP308测试I路和Q路调制复合后的波形； 7. 在测试点TP203测试接收的I路解调数据波形； ８. 在测试点TP204测试接收的Q路解调数据波形。 五、 实验任务

1．画出各点波形，熟悉GMSK调制的过程；

2. 观测调制之后的信号频率变化，和MSK相比较说出两者的差别；

3*.根据提供的仿真器和JTAG接口，自主设计一个DSP软件程序，通过DSP的MCBSP2串口、A/D、D/A电路和上下变频电路，来完成一个GMSK的调制、传输和解调实验。并根据上述各测试点，测试各点波形。

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 实验三 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：

交换机MS基站基站MS基站MSMS„„MS移动通信系统结构图„MS„

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。

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 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；

（11）主叫和被叫语音数据的处理与“实验十五 移动终端语音自环通信实验”相同。 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连接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；

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 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：13 接收短信：12 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 实验结果

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 实验四 移动小区切换漫游与HLR管理

一.实验目的

1．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（Home Location Register）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

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： IMSI（在不支持IMSI 的情况下，可存储MIN） MDN ESN

主叫用户类别（CPC） 移动台等级标志 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） 漫游限制 承载业务信息 用户终端业务信息

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 补充业务信息 MSC 号码

MSC/VLR 的厂家类型 MS 去活标记 MS 去活原因

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。

2. 用户数据的检索

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。

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），HLR 要能将这些信息通知VLR。

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。

4. 鉴权

HLR 能支持用户的鉴权操作。 5. 登记

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。 6. 移动台去活

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。 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 0A 0B 0C 0D 0F 10 11 12 13

普通 优先 数据呼叫（语带数据） 测试呼叫 付费电话 普通、免费 普通、定期 普通、用户表 普通、打印机 11

长话-长话 长话-长话 市-长 市-长 市-长 市-长 山东建筑大学实验报告

学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 14 15 18 优先、免费 优先、定期 普通 市-长 市-长 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连接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，

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学院:信息与电气工程学院 班级: 通信111 姓名: 学号: 课程：移动通信 实验日期: 年 月 日 成绩: 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。

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