通信原理实验+课程设计指导书2011

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通 信 原 理

课程实验及课程设计指导书

濮振华 王俊年

湖南科技大学信息与电气工程学院

通信实验室

二OO八年五月

第一部分(实验)

实验箱概述 ??????????????????????????? 1 实验1 数字基带信号与AMI/HDB3编译码 ?????????????? 5 实验2 数字调制 ????????????????????????? 12 实验3 数字解调与眼图 ?????????????????????? 16

第二部分(课程设计)

选题一 时分复用数字基带通信系统 ???????????????? 21 选题二 时分复用2DPSK、2FSK通信系统 ???????????????? 26

《通信原理》实验及课程设计安排表 ???????????????????? 27 《通信原理》课程设计报告要求 ??????????????????? 28

实验箱概述

现代通信包括传输、复用、交换、网络等技术。通信原理课程主要介绍传输及复用技术。本实验系统涵盖了数字信号传输的主要内容及时分复用技术,其设计思路是如图0.1所示的两路时分复用PCM/2DPSK数字电话系统。 STA PCM PCM-A 编码器 同步 发送 信道码变 a PCM 2PSK 滤波SLA 复接 BS 信道 编码器 AK 换器 BK 调制器 器 器 STB PCM PCM-B BS 编码器 cos?ct BS SLB F 信道 码反 PCM a 接收抽样 低通 译码 变换 b 判决器 滤波 BK AK 滤波器 器 器 载波同 cos?t 器 CP 位同c 步器 步器 SRA PCM译码器 b F1 CP F 1FS SRB PCM译码器 CP 帧同步器 延迟F2 CP 器 图0.1 两路PCM/2DPSK数字电话系统

图中STA、STB分别为发端的两路模拟话音信号,BS为时钟信号,SLA、SLB为抽样

信号,F为帧同步码,AK为绝对码,BK为相对码。在收端,CP为位同步信号,FS为帧同步信号,F1、F2为两个路同步信号,SRA、SRB为两个PCM译码器输出的模拟话音信号。

图中发滤波器用来限制进入信道的信号带宽,以提高信道的频带利用率。收滤波器用来滤除带外噪声并与发滤波器、信道相配合使系统的频率特性满足无码间串扰条件。考虑到收端有关信号波形的可观测性,在HUST TX系列实验设备中省略了发滤波器、信道及收滤波器,而直接将2PSK调制器输出信号连接到载波提取单元和相干解调单元。实验者可以用软件仿真方法观察系统频率特性与码间串扰之间的关系。

对实际的话音信号进行编码而产生的PCM信号是随机信号,不适于用示波器观察信号传输过程中的变化。因此本实验设备先用24比特为一帧的周期信号作为发端的PCM信号,该周期信号由两路数据(每路8比特)和7比特帧同步码以及1比特未定义位复接而成,用此周期信号对载波进行调制。在收端对数字已调信号进行解调并对两路数据

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进行分接,形成两路并行码和两路串行码。发端的24比特信号可根据实验需要由实验者任意设置。

由两路实际的话音信号(或两路正弦信号)形成的PCM时分复用信号则直接送给PCM译码器,实验者可以观察到话音(或正弦信号)的PCM信号波形、量化噪声、过载噪声以及频谱混叠对话音质量的影响,从而理解PCM编译码及同步复接原理。

HDB3码及AMI码是基带传输中的重要码型,其编码规律、位同步提取原理是理论教学的重点和难点,也是本实验系统的重点内容之一。

目前ΔM应用不广泛且无统一的国际标准,本实验系统中没有考虑。 TX-6型通信原理教学实验系统由下面十二个模块构成,图0.2为其印刷电路板布局图。

1. 数字信源模块

本模块产生速率为170.5kbps的单极性非归零码(NRZ码),数字信号帧长为24bit,其中包括两路数字信息,每路8bit,另外8bit中的7bit为集中插入式帧同步码,1bit无定义。本模块还产生长度为31位的m序列信号。

2. AMI/HDB3编译码模块

本模块将数字信源模块输出的NRZ码转换为AMI码或HDB3码,从AMI码或HDB3码中提取位同步信号,并对AMI码或HDB3码进行译码。

3. 数字调制模块

本模块对频率为2.2165MHz的正弦载波进行调制,产生2DPSK及2ASK信号,对频率为2.216MHz及1.608MHz的正弦信号进行调制产生2FSK信号,数字基带信号为数字信源模块输出的NRZ信号。

4. 载波同步模块

本模块采用平方环从2DPSK信号中提取相干载波。 5. 2DPSK解调模块

本模块采用相干解调法解调2DPSK信号。 6. 2FSK解调模块

本模块采用过零检测法解调2FSK信号。 7. 位同步模块

本模块用全数字锁相环从信源的NRZ信号中或从2DPSK解调模块(或2FSK解调模块)的比较器输出信号中提取位同步信号。

8. 帧同步模块

本模块从信源的NRZ信号或从2DPSK解调模块(或2FSK解调模块)解调输出的NRZ信号中提取帧同步信号。

9. 数字终端模块

本模块输入NRZ信号、位同步信号、帧同步信号,在位同步及帧同步信号控制下,将两路数字信息从时分复用NRZ信号分接出来,并用发光二极管显示。

10. PCM编译码模块

本模块采用TP3057芯片对两路模拟音频信号进行A律PCM编码和译码,抽样频率可以在8KHz、4KHz及2KHz中任选其一。本模块时分复用PCM信号速率为2.048Mbps。·2·

当抽样频率为8KHz时,一帧中包含32个时隙,但只传输两路数字音频信号,其中一路信号放在第2个时隙,另一路可放在第1、2、5、7任何一个时隙内,第0个时隙中有7位帧同步码,其余29个时隙为全0码。

11. 两人通话模块

本模块包含音频放大器和衰减电路,与PCM编译码模块连接后可以进行两人时分复用通话实验。

12.设计实验模块

本模块以Xilinx的CPLD芯片XC95108为核心,配合一些外围电路,由实验者通过硬件描述语言自行设计完成某些通信模块的功能。

用上述第1、3、4、5、7、8、9等7个模块可构成一个理想信道2DPSK通信系统,用第1、3、6、7、8、9等6个模块可构成理想信道2FSK通信系统,用第1、7、8、9等4个模块可构成一个理想信道数字基带通信系统。

利用TX-6型实验设备,可以做数字基带信号及AMI/HDB3编译码、数字调制、模拟锁相环与载波同步、数字解调与眼图、数字锁相环与位同步、帧同步、PCM编译码等验证性实验以及时分复用数字基带通信系统、时分复用2DPSK/ 2FSK通信系统、时分复用通话与抽样定理等通信系统实验,还可以完成数字基带信号码型变换、位同步提取、帧同步提取、信道编译码等设计性实验。通过这些实验,同学们可以获得数字通信系统的传输技术及时分复用技术的感性认识、巩固课堂上所学的理论知识。

在学习通信原理这门课之前,同学们已基本具备了模拟电路及数字电路的分析、设计及调试能力,通信实验的主要目的是帮助大家理解通信系统的整体概念及基本理论。因此在本书中,没有详细地分析各种电路的工作原理,只说明了它们的作用。

TX-6型实验设备所需的三输出直流稳压电源(+5V、3A,+12V、0.5A,?12V、0.5A)已内置,实验时只需外接220V交流电。实验设备电源插座在箱体后侧,开关在箱体的左侧。电源开关中带指示灯。TX-5型实验设备无设计实验模块,其他的验证性实验模块与TX-6型实验设备完全相同,其电源开关在实验电路板左下方。

实验必备仪器为双踪模拟示波器(至少为20MHZ),设计性实验需要计算机配合。在某些实验步骤中,需用频率计、低失真度低频信号源、失真仪、频谱仪等,但无这些仪器时绝大部分实验内容仍可完成。

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本文来源:https://www.bwwdw.com/article/g41h.html

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