[實用新型]GSM移動通信實驗箱

無效

• 申請號: 01273405.5
• 申請日: 2001-12-17
• 公開（公告）號: CN2531593Y
• 公開（公告）日: 2003-01-15
• 發明（設計）人: 楊宏偉;高金萍;蔣小磊;張暉;彭闖;肖忠;周海;陳林華
• 申請（專利權）人: 湖北眾友科技實業股份有限公司
• 主分類號: H04Q7/34
• 分類號: H04Q7/34
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 盛亞仙,王玉華

一、技術領域

本實用新型是一個GSM移動通信實驗箱，屬移動通信教學的實驗裝置。使用本實驗箱，可完成移動通信教學中的一系列實驗。

二、背景技術

隨著科教興國戰略的提出以及以GSM無線移動通信系統為代表的移動通信產業在我國得到迅猛發展，為此各大專院校相關專業及各職業培訓班廣泛開設了《移動通信》的課程，與此同時，與這門課程相關的移動通信教學實驗設備卻是空白，教學實驗設備的缺乏，使得廣大學習人員難以對所學的移動通信知識有更深層次的理解和認識。

本實用新型的目的旨在填補《移動通信》教學實驗設備方面的空白，提供一種與移動通信教學相配合的實驗箱，利用現代電子技術，實現ETSI(歐洲電信標準協會)的GSM900/1800MHz的無線接口協議，實現GSM模擬基站功能，從而可以完成移動通信教學中的多項實驗。

三、發明內容

本實用新型是提供一個GSM移動通信實驗箱，可完成移動通信教學中的數字信號調制及解調、GMSK調制及解調、信道編碼及解碼、突發脈沖數據流的交織及解交織、高頻信號載波發生、高頻信號放大、高頻增益控制和高頻信號放大等功能性實驗；可以實現模擬基站的功能，完成實驗箱與手機之間的通訊聯系，完成手機入網、手機主呼和手機被呼等系統級實驗。

本實用新型的技術方案是：射頻單元分別與公用天線、頻譜分析單元、基帶單元相連接；基帶單元分別與射頻單元和中央控制單元相連接；中央控制單元分別與人機接口單元、基帶單元及頻譜分析單元相連接；頻譜分析單元，分別與人機接口單元、中央控制單元及射頻單元相連接。射頻單元用高集成度的系列芯片組來實現收發功能，其發射和接收部分均采用鎖相環頻率合成技術，保證了信號頻率的準確度和穩定性。人機接口單元采用高速DSP芯片實現顯示加速，并用高速單片機實現了對屏幕顯示的控制及以串口方式與中央控制單元進行雙向數據通訊。基帶單元采用專用芯片來實現GMSK調制和解調，并采用高速DSP芯片實現GSM手機信號的信道編解碼和交織，頻分雙工時分多址，以串口方式來形成TDMA的幀和時隙。頻譜測試卡采用高速浮點DSP芯片和FPGA并結合快速傅立葉變換算法實現對手機發射功率的頻譜分析。

本實用新型的優點如下所述：

實驗箱的中央控制模塊實現了ETSI的GSM900/1800MHz無線接口協議之網絡層和數據鏈路層協議，基帶傳輸模塊實現了GSM900/1800MHz無線接口協議之物理層協議，可以完成移動通信教學中的數字信號調制解調實驗、GMSK(高斯濾波最小頻移鍵控)調制解調實驗，信道編解碼實驗(包括線性分組碼、卷積碼的編解碼實驗)、突發脈沖數據流的交織解交織實驗等，通過與示波器及邏輯分析儀等輔助設備相配合，可以觀察到數字信號經調制后的正交模擬信號、經信道編碼后的突發脈沖序列的形成、突發脈沖序列的交織解交織等一系列波形。

實驗箱的射頻模塊采用了鎖相環頻率合成技術，實現了將低頻正交模擬信號調制為900MHz的射頻信號，可以完成移動通信教學中的高頻信號載波發生、高頻信號放大、高頻增益控制、高頻調制、高頻信號發射等實驗，通過與示波器及邏輯分析儀等輔助設備相配合，可以觀察到高頻調制各個過程中的各類信號波形。

實驗箱通過各個模塊以及專用SIM卡的配合，實現了模擬基站的功能，可以完成手機入網、手機主呼和手機被呼等系統級實驗，通過發射由實驗箱產生的GSM信號，可以建立實驗箱和手機之間的通訊聯系，并且可以通過實驗箱內的頻譜卡提供手機發射功率的頻譜特性。

實驗箱制造成本低廉，易于大范圍的推廣應用。

通過使用本實驗箱來完成移動通信教學的各項實驗，可以極大地豐富教學手段，提高教學質量，同時可以使學生對教學內容有強烈的感性認識，對提高廣大學生的實驗動手能力，實現素質教育的目的，有巨大的推動作用。

四、附圖說明

圖1GSM實驗箱技術方案框圖

圖2射頻單元接收部分框圖，虛線框部分屬于射頻單元

圖3射頻單元發射部分框圖，虛線框部分屬于射頻單元

圖4頻譜分析部分框圖

圖5處于接收時基帶單元工作框圖，虛線框內為DSP內部結構

圖6處于發射時基帶單元工作框圖，虛線框內為DSP內部結構

圖7射頻單元電路圖

圖8頻譜分析單元電路圖

圖9基帶單元原理圖

五、具體實施方案射頻單元