[实用新型]GSM移动通信实验箱

说明书

一、技术领域

本实用新型是一个GSM移动通信实验箱，属移动通信教学的实验装置。使用本实验箱，可完成移动通信教学中的一系列实验。

二、背景技术

随着科教兴国战略的提出以及以GSM无线移动通信系统为代表的移动通信产业在我国得到迅猛发展，为此各大专院校相关专业及各职业培训班广泛开设了《移动通信》的课程，与此同时，与这门课程相关的移动通信教学实验设备却是空白，教学实验设备的缺乏，使得广大学习人员难以对所学的移动通信知识有更深层次的理解和认识。

本实用新型的目的旨在填补《移动通信》教学实验设备方面的空白，提供一种与移动通信教学相配合的实验箱，利用现代电子技术，实现ETSI(欧洲电信标准协会)的GSM900/1800MHz的无线接口协议，实现GSM模拟基站功能，从而可以完成移动通信教学中的多项实验。

三、发明内容

本实用新型是提供一个GSM移动通信实验箱，可完成移动通信教学中的数字信号调制及解调、GMSK调制及解调、信道编码及解码、突发脉冲数据流的交织及解交织、高频信号载波发生、高频信号放大、高频增益控制和高频信号放大等功能性实验；可以实现模拟基站的功能，完成实验箱与手机之间的通讯联系，完成手机入网、手机主呼和手机被呼等系统级实验。

本实用新型的技术方案是：射频单元分别与公用天线、频谱分析单元、基带单元相连接；基带单元分别与射频单元和中央控制单元相连接；中央控制单元分别与人机接口单元、基带单元及频谱分析单元相连接；频谱分析单元，分别与人机接口单元、中央控制单元及射频单元相连接。射频单元用高集成度的系列芯片组来实现收发功能，其发射和接收部分均采用锁相环频率合成技术，保证了信号频率的准确度和稳定性。人机接口单元采用高速DSP芯片实现显示加速，并用高速单片机实现了对屏幕显示的控制及以串口方式与中央控制单元进行双向数据通讯。基带单元采用专用芯片来实现GMSK调制和解调，并采用高速DSP芯片实现GSM手机信号的信道编解码和交织，频分双工时分多址，以串口方式来形成TDMA的帧和时隙。频谱测试卡采用高速浮点DSP芯片和FPGA并结合快速傅立叶变换算法实现对手机发射功率的频谱分析。

本实用新型的优点如下所述：

实验箱的中央控制模块实现了ETSI的GSM900/1800MHz无线接口协议之网络层和数据链路层协议，基带传输模块实现了GSM900/1800MHz无线接口协议之物理层协议，可以完成移动通信教学中的数字信号调制解调实验、GMSK(高斯滤波最小频移键控)调制解调实验，信道编解码实验(包括线性分组码、卷积码的编解码实验)、突发脉冲数据流的交织解交织实验等，通过与示波器及逻辑分析仪等辅助设备相配合，可以观察到数字信号经调制后的正交模拟信号、经信道编码后的突发脉冲序列的形成、突发脉冲序列的交织解交织等一系列波形。

实验箱的射频模块采用了锁相环频率合成技术，实现了将低频正交模拟信号调制为900MHz的射频信号，可以完成移动通信教学中的高频信号载波发生、高频信号放大、高频增益控制、高频调制、高频信号发射等实验，通过与示波器及逻辑分析仪等辅助设备相配合，可以观察到高频调制各个过程中的各类信号波形。

实验箱通过各个模块以及专用SIM卡的配合，实现了模拟基站的功能，可以完成手机入网、手机主呼和手机被呼等系统级实验，通过发射由实验箱产生的GSM信号，可以建立实验箱和手机之间的通讯联系，并且可以通过实验箱内的频谱卡提供手机发射功率的频谱特性。

实验箱制造成本低廉，易于大范围的推广应用。

通过使用本实验箱来完成移动通信教学的各项实验，可以极大地丰富教学手段，提高教学质量，同时可以使学生对教学内容有强烈的感性认识，对提高广大学生的实验动手能力，实现素质教育的目的，有巨大的推动作用。

四、附图说明

图1GSM实验箱技术方案框图

图2射频单元接收部分框图，虚线框部分属于射频单元

图3射频单元发射部分框图，虚线框部分属于射频单元

图4频谱分析部分框图

图5处于接收时基带单元工作框图，虚线框内为DSP内部结构

图6处于发射时基带单元工作框图，虚线框内为DSP内部结构

图7射频单元电路图

图8频谱分析单元电路图

图9基带单元原理图

五、具体实施方案射频单元