移动通信系统平台

移动通信系统平台
　　一、平台简介
　　DVCC-YD系列移动通信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、频分多址(FDMA)、码分多址(TS-CDMA)、跳频码分多址(FH-CDMA)、混合多址等移动通信原理的教学，又可测试、剖析移动通信系统的组成，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，最后通过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、系统配置
　　（一）移动终端实验平台

　　1、能体现移动通信网的框架，以真实的移动通信网为模型，有独立的移动终端（MS）、独立的射频拉远单元、独立的移动基站（BTS+BSC）、独立的移动交换机（MSC）及PC服务器（核心网、HLR、VLR、AUC、EIR等）。四者可以组成一个移动通信网，方便学生理解移动通信网的构建、移动网各主要组成部分（MS、BSS、MSC、HLR、VLR、AUC、EIR）的作用及工作原理，为学生从事移动网络维护打下基础。
　　2、子系统包含：移动终端、基站、移动交换机，基站与移动交换机间用光纤相连，并能和SDH适配。
　　3．移动终端实验平台（MS）在完成移动原理实验的同时应能将各模块级联起来构成一个模拟手机，学生可测试各级信号，为学生以后从事手机维护和手机调试打下基础。
　　4．移动子网内能完成移动终端与移动基站间的小区切换实验、子系统间能实现移动终端漫游实验。
　　5．整个移动网的运行状况，移动用户的身份识别，移动用户位置识别、位置登记、位置更新，各终端是否入网、实时状态、主被叫号码、通话时长，各基站的信道占用状况，漫游状况等均能由移动交换机的HLR、VLR管理。
　　6、有独立的移动通信模块，支持TD-LTE/TD-SCDMA/GGE等多种2G/3G/4G通信标准，基于该模块学生可以开发智能手机（可完成呼叫通话、短信收发、号码存贮管理、高速数据业务承载等）；提供商用TD-LTE移动终端和移动基站间参数解析和信令解析软件。能实时跟踪4G终端和基站之间的通信状态，捕获其信令，分析其通信流程；
　　7、能实时分析空中接口信令，能实时采集移动A接口（移动基站和移动交换机间）的七号信令数据，七号信令分折软件能解折信令数据每个字节每个比特的含义，并能统计小区业务的位置更新、呼叫响应、切换请求等；
　　8、移动终端实验箱既能完成移动通信原理实验、移动终端系统实验，又能和移动基站、移动交换机构成原理型移动通信网，完成移动网络构建、网络性能测试、网络维护等实训：
　　移动通信原理实验类型
　　信源编码实验；
　　声码器实验；
　　信道编码实验（线性分组、卷积、交织）；
　　扩频解扩、码分多址实验、地址相关性与码分复用信号分解；
　　时分复用与解复用；
　　各种调制解调实验（BPSK、QPSK、OQPSK、GMSK、OFDM）；
　　移动终端（手机）系统实验（可以拨号通话）；
　　手机模拟系统各模块信号测试实验（语音、信源编码、语音压缩、GMSK调制、20ms射频突发）；
　　4G移动终端AT命令应用实验
　　4G信令流程实验（随机接入、系统消息过程、RRC连接建立过程鉴权过程、UE级能力交互过程、安全模式交互过程、RRC重配过程、发送短信、上网信令）
　　4G智能手机实验平台工程参数实验（服务小区ID；服务小区SIB；驻留小区PLMN、TAIB；T3412信息；同频领区测量信息；异频领区测量信；服务小区PDSCH信道测量信息）
　　9、移动通信系统系统指标：（完成任意移动终端间实时双工通信）
　　(1)拨号呼叫实现移动终端信令交换。
　　(2)完成语音的模数转换，实验箱采用AD73311线性16位A/D变换，采样率32K/S。
　　(3)AMBE2000对前级的语音数据进行压缩编码，语音速率为2350bps，FEC速率为50bps。
　　(4)对语音数据进行线路编码：卷积编码。
　　(5)插导频。
　　(6)GMSK调制。
　　(7)射频调制、发射。
　　(8)有独立的移动全网（2G、3G、4G）终端模块，基于该模块学生可以开发智能手机（可完成呼叫通话、短信收发、4G数据承载）、熟悉各种AT命令、开发基于公网的分布式数据采集系统；实时采集空口协议数据，跟踪分析并理解移动终端入网、语音通话、短信收发、上网、高速上传、高速下载等操作对应的信令；
　　10、实验分层分级，包括基础性实验、设计性实验和综合性实验三大类，内容涵盖数字信号源、模拟信号源、抽样定理、PCM编译码、码型变换、信道编译码、信道模拟、调制解调等。
　　11、基础性实验以流程图、框图等形式展示实验实现的详细过程，严格参照主流理论教材而设计，包括多个组成模块，模块有输入和输出的虚拟测试点，点击该测试点可以显示时域和频域波形，同时可以将波形通过软件无线电平台输出到示波器上显示。基础性实验采用出题模式，分为原理验证、案例分析和程序编写三个部分。
　　12、设计性实验全部采用FPGA实现，包括原理验证、系统设计、详细设计三个部分，让学生由浅入深、由易到难逐步完成实验。
　　13、包括Gold序列、时隙同步、帧同步、GMSK、16QAM、64QAM、OFDM、CDMA、信道模拟、信道编译码等内容。
　　14、提供基于软件无线电平台和FPGA的设计性实验，内容包括MSK、GMSK、8PSK、16QAM、64QAM、卷积编码、维特比译码、交织、解交织等。
　　15、提供离散时间信号的产生和基本运算、离散时间系统的冲激响应和阶跃响应、卷积的原理及应用、数字信号的相关运算、离散傅里叶变换、离散余弦变换、快速傅里叶变换、时域抽样与信号的重建、频域抽样与信号的恢复、脉冲响应不变法设计IIR数字滤波器、频率采样法设计FIR数字滤波器等基础性实验。
　　16、提供软硬结合的综合性实验，包括实时语音信号的采集和分析系统设计和基于动态时间规整的语音识别系统设计等。
　　17、提供3GPP定义的LTE基站系统收发信机物理层协议仿真算法，包括信源生成、加CRC与解CRC、码块分割、Turbo编译码、速率匹配与解速率匹配、码块级联与解码块级联、交织与解交织、加扰与解扰、64QAM调制解调、资源映射与解资源映射、信道均衡、生成导频、OFDM符号生成等。
　　18、能将发射和接收的过程串接起来，运行全流程算法，并能看到算法运行的数据、基带I/Q波形和星座图。
　　19、全流程算法可以通过真实的LTE频点进行发射和接收。
　　20、能观察发射端的星座图映射以及通过无线信道后接收端的星座图映射，以及LTE（20M带宽）系统的频谱和实际占用带宽情况。
　　21、集成开发软件能运行单个LTE算法，并具有算法运行结果判别的功能，学生可以修改、优化算法，软件能判别运行结果的对错。
　　22、采用B/S架构，嵌入波形显示、软件编程等功能，只需打开浏览器即可进入软件，进行系统搭建、波形观测、程序编写、远程连接硬件等操作。
　　23、实时仿真各种波形数据，将其以软件界面呈现，交互性好。
　　24、软件提供了虚拟仿真和虚拟远程两种实验类型，既可以进行纯虚拟的仿真实验，也可以通过互联网连接至实验室对应的硬件平台进行虚拟远程实验。
　　25、虚拟仿真实验分为原理仿真和程序编写两部分，原理仿真以框图形式展现，通过各种参数配置，可在线实时运行，仿真出各种波形数据。程序编写应根据实验任务书，在线直接编写程序，然后保存到云服务器上。
　　26、虚拟远程方式下，通过预约和访问对应的软件无线电硬件平台，在本地编写程序，通过远程控制硬件平台，实现无线收发，以及示波器测量波形的回传显示，其效果和本地硬件实验完全一样。
　　27、包含实验管理员、老师、学生三级权限，实验管理员负责管理设备总数、设备使用率、设备故障率；老师根据教学需求调整实验数目，分配实验难度比例，在线审阅实验报告，在线评分；学生线上选择实验，预约实验时间，在线完成实验，提交实验报告。
　　（二）移动射频拉远单元

　　1、配套RRU完成基带信号和射频信号的调制解调、数据处理、合分路等功能；
　　2、在实验室建设时，可根据实验室具体环境调整系统频点，防止产生无线干扰；
　　3、和基带处理单元构成标准4G接入网系统（BBU+RRU）；
　　4、采用防护结构外壳，可以放置于室外露天环境，用于天馈线系统和室分系统；
　　5、提供射频拉远光纤接口，提供10G的接口速率；
　　6、支持环境监测，故障告警等网管功能；
　　7、有防潮保护工艺，电路板有很好的防潮、防霉防腐蚀保护。
　　技术指标：
　　1、支持频段：E频段：50M(2320-2370 MHz)；可选频段F频段：35M(1880-1915MHz)，A频段15M(2010-2025MHz)；
　　2、载波/通道数：F:20M+10M+5M，E:20M*2+10M；
　　3、额定输出功率：F+A：30w/path，E：50w/path；
　　4、Ir接口速率：不低于9.8G/6.144G ；
　　5、组网方式：支持LTE基站射频单元级联；
　　6、安装方式：能够支持抱杆、挂墙、机柜等安装方式；
　　7、供电方式：-48VDC/220VAC。
　　（三）移动基带处理单元

　　1、采用主流设备，能实现普通4G移动终端自由接入；
　　2、设备为标准19寸机架式结构，采用可扩展板卡式架构，可支持60个扇区的扩展；
　　3、设备支持网口，光口等多种类型的接口单元，可以对接不同类型的传输设备；提供时钟同步的GPS接口；
　　4、设备支持PTN承载网连接，在本次建设实验室中可以通过光纤和配置的路由器交换机设备，实现核心网和接入网的数据业务承载；
　　5、设备可独立安装，可挂墙安装；
　　6、支持接纳控制、拥塞控制、UE准入控制、负载检测、ICIC等无线资源管理功能；即插即用，支持自配置、自优化功能，实现快速简单的开站和维护；支持空口侦听同步、GPS时钟同步；
　　7、接入方式简单：以太网、GPON、PTN等接入；
　　8、设备有防潮保护工艺，电路板有很好的防潮、防霉防腐蚀保护。
　　BBU技术指标：
　　1、LTE基站基带单元应包括：电源单板，时钟单板，基带处理单板，告警单板，风扇单板。提供专用的通信电源设备（-48V）；
　　2、传输接口：1个E1/T1接口（传输4路E1/T1信号），1个FE/GE电口，1个FE/GE光口；
　　3、基带单元接口：提供不少于3个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、电源供电：-48V DC；支持-38.4V DC～-57V DC；
　　6、电源系统：提供交流转直流电源模块；
　　7、设备能够安装于19英寸机柜。
　　（四）移动核心网设备

　　1、配套RRU完成基带信号和射频信号的调制解调、数据处理、合分路等功能；
　　2、在实验室建设时，可根据实验室具体环境调整系统频点，防止产生无线干扰；
　　3、和基带处理单元构成标准4G接入网系统（BBU+RRU）；
　　4、采用防护结构外壳，可以放置于室外露天环境，用于天馈线系统和室分系统；
　　5、提供射频拉远光纤接口，提供10G的接口速率；
　　6、支持环境监测，故障告警等网管功能；
　　7、有防潮保护工艺，电路板有很好的防潮、防霉防腐蚀保护。
　　技术指标：
　　1、支持频段：E频段：50M(2320-2370 MHz)；可选频段F频段：35M(1880-1915MHz)，A频段15M(2010-2025MHz)；
　　2、载波/通道数：F:20M+10M+5M，E:20M*2+10M；
　　3、额定输出功率：F+A：30w/path，E：50w/path；
　　4、Ir接口速率：不低于9.8G/6.144G ；
　　5、组网方式：支持LTE基站射频单元级联；
　　6、安装方式：能够支持抱杆、挂墙、机柜等安装方式；
　　7、供电方式：-48VDC/220VAC。
　　三、功能图片
　　1、建设效果图

　　2、基带单元配置图

　　3、射频单元数据图

　　4、仿真效果图