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移動通信系統平臺

　　DVCC-YD系列移動通信系統集基站收發信機、移動收發信機、中心控制與接續單元、有／無線接口、信令系統、調制與測試信號源、移動數據終端和LCD漢字顯示等模塊于一體，僅通過單一的實驗系統即可完成移動通信工作方式、信令系統、多頻道共用、頻分多址(FDMA)、碼分多址(TS-CDMA)、跳頻碼分多址(FH-CDMA)、混合多址等移動通信原理的教學，又可測試、剖析移動通信系統的組成，進行移動通信系統組網，完成入網、中繼、選呼、群呼、頻道切換等基本網絡功能，以深刻理解移動通信網、交換與接續、組網干擾等移動通信特有的概念，最后通過短消息及移動數據傳輸實驗，以掌握最新的移動數據通信知識。

關鍵詞：

電工、電子、電氣、電子信息、計算機硬件和控制類教學實驗設備。

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移動通信系統平臺

一、平臺簡介
　　DVCC-YD系列移動通信系統集基站收發信機、移動收發信機、中心控制與接續單元、有／無線接口、信令系統、調制與測試信號源、移動數據終端和LCD漢字顯示等模塊于一體，僅通過單一的實驗系統即可完成移動通信工作方式、信令系統、多頻道共用、頻分多址(FDMA)、碼分多址(TS-CDMA)、跳頻碼分多址(FH-CDMA)、混合多址等移動通信原理的教學，又可測試、剖析移動通信系統的組成，進行移動通信系統組網，完成入網、中繼、選呼、群呼、頻道切換等基本網絡功能，以深刻理解移動通信網、交換與接續、組網干擾等移動通信特有的概念，最后通過短消息及移動數據傳輸實驗，以掌握最新的移動數據通信知識。
二、系統配置
　　（一）移動終端實驗平臺

　　 1、能體現移動通信網的框架，以真實的移動通信網為模型，有獨立的移動終端（MS）、獨立的射頻拉遠單元、獨立的移動基站（BTS+BSC）、獨立的移動交換機（MSC）及PC服務器（核心網、HLR、VLR、AUC、EIR等）。四者可以組成一個移動通信網，方便學生理解移動通信網的構建、移動網各主要組成部分（MS、BSS、MSC、HLR、VLR、AUC、EIR）的作用及工作原理，為學生從事移動網絡維護打下基礎。
　　2、子系統包含：移動終端、基站、移動交換機，基站與移動交換機間用光纖相連，并能和SDH適配。
　　3、移動終端實驗平臺（MS）在完成移動原理實驗的同時應能將各模塊級聯起來構成一個模擬手機，學生可測試各級信號，為學生以后從事手機維護和手機調試打下基礎。
　　4、移動子網內能完成移動終端與移動基站間的小區切換實驗、子系統間能實現移動終端漫游實驗。
　　5、整個移動網的運行狀況，移動用戶的身份識別，移動用戶位置識別、位置登記、位置更新，各終端是否入網、實時狀態、主被叫號碼、通話時長，各基站的信道占用狀況，漫游狀況等均能由移動交換機的HLR、VLR管理。
　　6、有獨立的移動通信模塊，支持TD-LTE/TD-SCDMA/GGE等多種2G/3G/4G通信標準，基于該模塊學生可以開發智能手機（可完成呼叫通話、短信收發、號碼存貯管理、高速數據業務承載等）；提供商用TD-LTE移動終端和移動基站間參數解析和信令解析軟件。能實時跟蹤4G終端和基站之間的通信狀態，捕獲其信令，分析其通信流程；
　　7、能實時分析空中接口信令，能實時采集移動A接口（移動基站和移動交換機間）的七號信令數據，七號信令分折軟件能解折信令數據每個字節每個比特的含義，并能統計小區業務的位置更新、呼叫響應、切換請求等；
　　8、移動終端實驗箱既能完成移動通信原理實驗、移動終端系統實驗，又能和移動基站、移動交換機構成原理型移動通信網，完成移動網絡構建、網絡性能測試、網絡維護等實訓：
　　移動通信原理實驗類型
　　信源編碼實驗；
　　聲碼器實驗；
　　信道編碼實驗（線性分組、卷積、交織）；
　　擴頻解擴、碼分多址實驗、地址相關性與碼分復用信號分解；
　　時分復用與解復用；
　　各種調制解調實驗（BPSK、QPSK、OQPSK、GMSK、OFDM）；
　　移動終端（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（語音、信源編碼、語音壓縮、GMSK調制、20ms射頻突發）；
　　4G移動終端AT命令應用實驗
　　4G信令流程實驗（隨機接入、系統消息過程、RRC連接建立過程鑒權過程、UE級能力交互過程、安全模式交互過程、RRC重配過程、發送短信、上網信令）
　　4G智能手機實驗平臺工程參數實驗（服務小區ID；服務小區SIB；駐留小區PLMN、TAIB；T3412信息；同頻領區測量信息；異頻領區測量信；服務小區PDSCH信道測量信息）
　　9、移動通信系統系統指標：（完成任意移動終端間實時雙工通信）
　　(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)插導頻。
　　(6)GMSK調制。
　　(7)射頻調制、發射。
　　(8)有獨立的移動全網（2G、3G、4G）終端模塊，基于該模塊學生可以開發智能手機（可完成呼叫通話、短信收發、4G數據承載）、熟悉各種AT命令、開發基于公網的分布式數據采集系統；實時采集空口協議數據，跟蹤分析并理解移動終端入網、語音通話、短信收發、上網、高速上傳、高速下載等操作對應的信令；
　　10、實驗分層分級，包括基礎性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三大類，內容涵蓋數字信號源、模擬信號源、抽樣定理、PCM編譯碼、碼型變換、信道編譯碼、信道模擬、調制解調等。
　　11、基礎性實驗以流程圖、框圖等形式展示實驗實現的詳細過程，嚴格參照主流理論教材而設計，包括多個組成模塊，模塊有輸入和輸出的虛擬測試點，點擊該測試點可以顯示時域和頻域波形，同時可以將波形通過軟件無線電平臺輸出到示波器上顯示。基礎性實驗采用出題模式，分為原理驗證、案例分析和程序編寫三個部分。
　　12、設計性實驗全部采用FPGA實現，包括原理驗證、系統設計、詳細設計三個部分，讓學生由淺入深、由易到難逐步完成實驗。
　　13、包括Gold序列、時隙同步、幀同步、GMSK、16QAM、64QAM、OFDM、CDMA、信道模擬、信道編譯碼等內容。
　　14、提供基于軟件無線電平臺和FPGA的設計性實驗，內容包括MSK、GMSK、8PSK、16QAM、64QAM、卷積編碼、維特比譯碼、交織、解交織等。
　　15、提供離散時間信號的產生和基本運算、離散時間系統的沖激響應和階躍響應、卷積的原理及應用、數字信號的相關運算、離散傅里葉變換、離散余弦變換、快速傅里葉變換、時域抽樣與信號的重建、頻域抽樣與信號的恢復、脈沖響應不變法設計IIR數字濾波器、頻率采樣法設計FIR數字濾波器等基礎性實驗。
　　16、提供軟硬結合的綜合性實驗，包括實時語音信號的采集和分析系統設計和基于動態時間規整的語音識別系統設計等。
　　17、提供3GPP定義的LTE基站系統收發信機物理層協議仿真算法，包括信源生成、加CRC與解CRC、碼塊分割、Turbo編譯碼、速率匹配與解速率匹配、碼塊級聯與解碼塊級聯、交織與解交織、加擾與解擾、64QAM調制解調、資源映射與解資源映射、信道均衡、生成導頻、OFDM符號生成等。
　　18、能將發射和接收的過程串接起來，運行全流程算法，并能看到算法運行的數據、基帶I/Q波形和星座圖。
　　19、全流程算法可以通過真實的LTE頻點進行發射和接收。
　　20、能觀察發射端的星座圖映射以及通過無線信道后接收端的星座圖映射，以及LTE（20M帶寬）系統的頻譜和實際占用帶寬情況。
　　21、集成開發軟件能運行單個LTE算法，并具有算法運行結果判別的功能，學生可以修改、優化算法，軟件能判別運行結果的對錯。
　　22、采用B/S架構，嵌入波形顯示、軟件編程等功能，只需打開瀏覽器即可進入軟件，進行系統搭建、波形觀測、程序編寫、遠程連接硬件等操作。
　　23、實時仿真各種波形數據，將其以軟件界面呈現，交互性好。
　　24、軟件提供了虛擬仿真和虛擬遠程兩種實驗類型，既可以進行純虛擬的仿真實驗，也可以通過互聯網連接至實驗室對應的硬件平臺進行虛擬遠程實驗。
　　25、虛擬仿真實驗分為原理仿真和程序編寫兩部分，原理仿真以框圖形式展現，通過各種參數配置，可在線實時運行，仿真出各種波形數據。程序編寫應根據實驗任務書，在線直接編寫程序，然后保存到云服務器上。
　　26、虛擬遠程方式下，通過預約和訪問對應的軟件無線電硬件平臺，在本地編寫程序，通過遠程控制硬件平臺，實現無線收發，以及示波器測量波形的回傳顯示，其效果和本地硬件實驗完全一樣。
　　27、包含實驗管理員、老師、學生三級權限，實驗管理員負責管理設備總數、設備使用率、設備故障率；老師根據教學需求調整實驗數目，分配實驗難度比例，在線審閱實驗報告，在線評分；學生線上選擇實驗，預約實驗時間，在線完成實驗，提交實驗報告。
　　（二）移動射頻拉遠單元

　　 1、配套RRU完成基帶信號和射頻信號的調制解調、數據處理、合分路等功能；
　　2、在實驗室建設時，可根據實驗室具體環境調整系統頻點，防止產生無線干擾；
　　3、和基帶處理單元構成標準4G接入網系統（BBU+RRU）；
　　4、采用防護結構外殼，可以放置于室外露天環境，用于天饋線系統和室分系統；
　　5、提供射頻拉遠光纖接口，提供10G的接口速率；
　　6、支持環境監測，故障告警等網管功能；
　　7、有防潮保護工藝，電路板有很好的防潮、防霉防腐蝕保護。
　　技術指標：
　 1、支持頻段：E頻段：50M(2320-2370 MHz)；可選頻段F頻段：35M(1880-1915MHz)，A頻段15M(2010-2025MHz)；
　　2、載波/通道數：F:20M+10M+5M，E:20M*2+10M；
　　3、額定輸出功率：F+A：30w/path，E：50w/path；
　　4、Ir接口速率：不低于9.8G/6.144G ；
　　5、組網方式：支持LTE基站射頻單元級聯；
　　6、安裝方式：能夠支持抱桿、掛墻、機柜等安裝方式；
　　7、供電方式：-48VDC/220VAC。
　　（三）移動基帶處理單元

　 1、采用主流設備，能實現普通4G移動終端自由接入；
　　2、設備為標準19寸機架式結構，采用可擴展板卡式架構，可支持60個扇區的擴展；
　　3、設備支持網口，光口等多種類型的接口單元，可以對接不同類型的傳輸設備；提供時鐘同步的GPS接口；
　　4、設備支持PTN承載網連接，在本次建設實驗室中可以通過光纖和配置的路由器交換機設備，實現核心網和接入網的數據業務承載；
　　5、設備可獨立安裝，可掛墻安裝；
　　6、支持接納控制、擁塞控制、UE準入控制、負載檢測、ICIC等無線資源管理功能；即插即用，支持自配置、自優化功能，實現快速簡單的開站和維護；支持空口偵聽同步、GPS時鐘同步；
　　7、接入方式簡單：以太網、GPON、PTN等接入；
　　8、設備有防潮保護工藝，電路板有很好的防潮、防霉防腐蝕保護。
　　BBU技術指標：
　　1、LTE基站基帶單元應包括：電源單板，時鐘單板，基帶處理單板，告警單板，風扇單板。提供專用的通信電源設備（-48V）；
　　2、傳輸接口：1個E1/T1接口（傳輸4路E1/T1信號），1個FE/GE電口，1個FE/GE光口；
　　3、基帶單元接口：提供不少于3個CPRI/IR光口，支持6.144G/9.8G速率；
　　4、同步模式：支持GPS/北斗/1588V2等；
　　5、電源供電：-48V DC；支持-38.4V DC～-57V DC；
　　6、電源系統：提供交流轉直流電源模塊；
　　7、設備能夠安裝于19英寸機柜。
　　（四）移動核心網設備

　　 1、配套RRU完成基帶信號和射頻信號的調制解調、數據處理、合分路等功能；
　　2、在實驗室建設時，可根據實驗室具體環境調整系統頻點，防止產生無線干擾；
　　3、和基帶處理單元構成標準4G接入網系統（BBU+RRU）；
　　4、采用防護結構外殼，可以放置于室外露天環境，用于天饋線系統和室分系統；
　　5、提供射頻拉遠光纖接口，提供10G的接口速率；
　　6、支持環境監測，故障告警等網管功能；
　　7、有防潮保護工藝，電路板有很好的防潮、防霉防腐蝕保護。
　　技術指標：
　　 1、支持頻段：E頻段：50M(2320-2370 MHz)；可選頻段F頻段：35M(1880-1915MHz)，A頻段15M(2010-2025MHz)；
　　2、載波/通道數：F:20M+10M+5M，E:20M*2+10M；
　　3、額定輸出功率：F+A：30w/path，E：50w/path；
　　4、Ir接口速率：不低于9.8G/6.144G ；
　　5、組網方式：支持LTE基站射頻單元級聯；
　　6、安裝方式：能夠支持抱桿、掛墻、機柜等安裝方式；
　　7、供電方式：-48VDC/220VAC。
三、功能圖片
　　1、建設效果圖