通信实验

通信原理实验

浣喜明 编

湖南工程学院 二ＯＯ一年十一月

前 言

现代通信包括传输、复用、交换、网络等四大技术。《通信原理》课程的主要内容是介绍传输及复用技术的基本原理，以实现可靠而有效地传输信息。TX-3实验系统涵盖了数字频带传输的主要内容及时分复用技术,它包括如下图所示的两路PCM/2DPSK数字电话系统。 STA PCM-C PCM编码 同 a PCM 信道 2PSK 发滤 步SLA BS 信道 码变换 调制 波器 编码 AK’AK BK STB PCM-B 复BS PCM编码 cos?ct 接 BS SLB F PCM a 收滤 抽样 信道 码反 低通 b 判决 译码 变换 BK AK 波器 AK’ 载波 CP cos?ct 位同步 同步

b CP 帧同步 FS 延迟 F1 F2 PCM译码 F1 CP PCM译码 CP SRA SRB 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，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、信道相配合满足无码间串扰条件。由于系统的频率特性、码速率与码间串扰之间的关系比较适合于软件仿真实验，再考虑到收端有关信号波形的可观测性，在本实验系统中省略了发滤波器、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。

信道编译码实验也比较易于用软件仿真，所以本系统设计中也不考虑。

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对普通语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。所以实验装置中用24比特为一帧的周期信号取代实际的数字语音信号作为发端的AK信号，该周期信号由两路数据（每路8比特）和7比特帧同步码以及一未定义比特复接而成。在收端对两路数据进行分接，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时分复用信号则不再经过调制、解调而直接送给PCM译码器，实验者可以观察到PCM话音（或正弦信号）波形、量化噪声、过载噪声，从而理解PCM编译码原理。

HDB3码及AMI码是基带传输中的重要码型，其编码规律、位同步提取原理是课堂教学中的重点和难点，因此也是本实验系统重点考虑的内容。

目前ΔM应用不广泛且无统一的国际标准，故本实验系统中没有考虑。

TX-3型通信原理教学实验系统由下面十二个单元构成，其印刷电路板布局图见后。 1. 数字信源单元

该单元产生码速率约为170.5KB的单极性不归零码（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为集中插入帧同步码，1bit无定义。

2. 数字调制单元

该单元将NRZ码对频率约为2.216MHZ的正弦载波进行调制，产生2DPSK及2ASK信号。将NRZ码对2.216MHZ及1.608MHZ的正弦信号进行调制产生2FSK信号。

3. 载波同步单元

该单元采用平方环从2DPSK信号中提取相干载波。 4. 2DPSK解调单元

该单元采用相干解调方法解调2DPSK信号。 5. 2FSK解调单元

该单元采用过零检测方法解调2FSK信号。 6. 位同步单元

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

7. 帧同步单元

该单元从信源的NRZ信号或从2DPSK解调单元（或2FSK解调单元）解调输出的NRZ信号中提取帧同步信号。

8. 数字终端单元

该单元输入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。

9. HDB3编译码单元

本单元用CD22103芯片完成HDB3或AMI码的编译码，用带通滤波器及电荷泵锁相环提取位同步信号。

10. PCM编译码单元

本单元采用TP3057芯片对两路模拟音频信号进行PCM编码和译码。时分复用PCM

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信号码速率为2.048MB，帧结构类似于PCM基群信号，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. 两人通话单元

该单元包含音频放大和衰减电路，与PCM编译码单元连接可进行两人时分复用通话实验。

12. 计算机串行通信单元

该单元提供了一个89C51单片机电路和一个RS232串行通信口，此单元独立于其他单元，可进行PC机与该单片机之间的串行通信实验，。

用上述前8个单元可构成一个理想信道2DPSK或者2FSK通信系统，用1、6、7、8单元可构成一个理想信道数字基带通信系统。

利用TX-3型实验设备，可开设数字基带信号、数字调制、模拟锁相环与载波同步、数字解调、数字锁相环与位同步、帧同步、时分复用数字基带通信系统、时分复用2DPSK/ 2FSK通信系统、PCM编译码、时分复用通话以及计算机串行通信等十一个实验。通过这些实验，同学们可以获得数字通信时分复用技术及传输技术的感性认识、巩固课堂上所学的理论知识。

用TX-3实验设备做实验时，必备的仪器是三输出直流稳压电源（+5V、3A，+12V、0.5A，?12V、0.5A），20MHZ双踪示波器，万用表等。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。各单元电路所需电源集中由实验板左上角的一个四芯插座接入。

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TX-3 í¨?D?-?íoì?§3ê?é?3í± °1??ê?òaí1??32°?ù?GNDHDB3a-ò???3￥?aHDB3 CODEC￥33′?????a?×K4AH(AMI)HDB3BPF(AMI-D)HDB3-DGNDS-INSDy?ê???′?3￥?aDIGITAL TERMINALBDFDB1B2D1D2F1F2GND+12V-12V+5VNRZBS-Ry?ê?D??23￥?aDIGITAL SOURCEy?ê?3÷??3￥?aDIGITAL MODULATER2DPSK DEMODULATORR39MULPFBKVCAK-OUTCMBS-INGND2DPSK oa3÷÷??????￠′ˉ?a?×ON K1GNDCLKBS-OUTFSDIP8ON K2NRZ-OUT(AK)DIP8ON K3GNDCARBK2DPSK2FSK2ASKGNDFDDIP82FSK DEMODULATORR48LPFCMBS-INAK-OUTC34GND2FSK oa3÷÷?éa??3?èY?í??°o3￥?aBIT SYNCHRONIZERμ2??1ü?í??°o3￥?aFRAME SYNCHRONIZER×°?¨?í°o3￥?aCARRIER SYNCHRONIZERéa??3?èYS-INBS-OUTGNDS-INBS-INGAL?24?THFSMUVCOUdCAR-OUTGNDR19R20?Dí2¨?D3￥?aCOMPUTERSERIESCOM.2?μ?1üRXTXGNDGNDSLB1 2 5 7DIP4K8PCMa-ò???3￥?aPCM CODECGNDMICSPEAKERSTASRBSRASTBBSSL0SLASLBSRBSTASRASTBPCMPCM-APCM-BMICSTA-INK5STA-SSTB-IN??3??÷STB-SK6??3??÷?????￠′ˉ?a?×í?¨?SESSION UNIT(A)￥?3a-OUT-IN-IN-OUTSPEAKERSESSION UNIT(B)

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