JH5001通信原理实验指导书解析Word文档下载推荐.docx
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通过这些测试接口,可以对每一种电路模块的功能和性能有一个全
面的了解。
3.系统性:
每个电路测试模块可以放入多个系统中进行综合实验,
4.基础性:
与当今通信原理课程和教学大纲结合紧密;
5.使用性:
便于老师对实验内容的组织和实施。
1.2电路组成概述
在通信原理综合实验系统中,主要由下列功能模块组成:
1、显示控制模块
2、FPGA初始化模块
3、信道接口模块
4、DSP+FPGA处理模块
5、D/A模块
6、中频调制模块
7、中频解调模块
8、A/D模块
9、测试模块
10、汉明编码模块
11、汉明译码模块
12、噪声模块
13、电话接口(1、2模块
14、DTMF(1、2模块
15、PAM模块
16、ADPCM(1、2模块
17、CVSD发模块
18、CVSD收模块
19、帧传输复接模块
20、帧传输解复接模块
21、AMI/HDB3码模块
22、CMI编码模块
23、CMI译码模块
24、模拟锁相环模块
25、数字锁相环模块
在该硬件平台中,模块化功能较强,其电路布局见图1.2.1所示。
对于每一个模块,在PCB板上均由白色线条将其明显分割开来,每个测试模块都能单独开设实验,便于教学与学习。
在通信原理综合实验系统中,电源插座与电源开关在机箱的后面,电源模块在该实验平台电路板的下面,它主要完成交流220V到+5V、+12V、-12V的直流变换,给整个硬件平台供电。
在平台上具有友好的人机接口界面设计,学生可以通过键盘选择相应的工作模式与设置有关参数。
菜单可选择方式及设置参数1.3一节。
通信原理综合实验系统通过下面几个端口与外部进行连接:
1.JH02(实验箱左端同步口模块内:
同步数据接口方式。
该接口电平特性为
RS422,通过该端口接收外部来的发送数据,并送入调制器中;
同时将解调
器解调之后的数据通过该端口送往外部设备。
在该接口中,还包括调制解
测试模块DSP+FPGA模块A/D模块
DC/DC模块
电话2模块
电源液晶显示与键盘输入噪声模块D/A模块调制模块解调模块
终端B
终端A汉明编码同步接口汉明译码
电话1模块ADPCM1模块CVSD收模块DTMF1接续控制
DTMF2
CVSD发模块
ADPCM2模块
复接模块HDB3码模块CMI编码模块模拟锁相环模块CMI译码模块
解复接模块
图1.2.1通信原理综合实验系统布局图
数字锁相环
PAM模块
调器提供的收发时钟信号。
在使用RS422接口时需要通过菜单设置,选择调制器输入信号为“外部数据信号”。
2.K002(实验箱中上部左端的中频Q9连接器:
为中频发送信号连接器,调
制后的中频信号通过该口对外输出,一般通过中频同轴电缆送入信道仿真平台(JH6001或自环送到接收端设备。
3.JL02(实验箱中上部右端的中频Q9连接器:
从信道中来的中频信号(如加
噪后的中频信号、无线衰落后的低中频信号由该端口输入,送入解调模块中进行解调。
4.J007(数字测试信号输入、J005(模拟测试信号输入、J006(地(在实验
箱左端的信号输入接头:
为测试信号输入湍,用于向通信原理综合实验系统中送入各种测试信号。
测试信号的输入能否加入测试模块还与测试模块的跳线器设置有关,具体见测试步骤。
5.JF01、JG01:
标准异步数据端口A(JF01和B(JG01。
A到B的异步传
输经过信道传输,B到A为直通方式。
通信原理综合实验系统接口布局见图1.2.2所示。
JG01
JH02通信原理实验系统
J007
J005J006
K002JL02
测试输入信号
终端数据端口B
中频输入
中频输出
同步数据端口图1.2.2通信原理综合实验系统接口布局示意图
终端数据端口AJF01PHONE2
PHONE1
在通信原理综合实验系统中,为便于学习和实验,各项实验内容是以模块进行划分,每个测试模块可以单独开设实验。
各模块之间的系统连接见图1.2.3所示。
由图可以看出,
在系统中通信双方的传输信道是不对称的。
从用户电话1向用户电话2的信号支路是以无线信道传输技术为主,信号流程为:
用户电话接口1→话音编码1→汉明纠错编码→信道调制→加噪信道→信道解调→汉明译码→话音解码2→用户电话接口2。
从用户电话2向用户电话1的信号支路是以有线信道传输技术为主,信号流程为:
用户电话接口2→话音编码2→信道复接→线路编码(HDB3/CMI→线路译码→信道解复接→话音解码1→用户电话接口1。
这样设计实验系统的目的是为了在不增加成本的条件下最大限度的增加系统实验内容,加强学生的动手能力,便于将各测试模块放在不同系统中进行测试、比较,加强学生对各模块在系统中的地位、作用、性能的掌握,使学生对通信系统有一个较全面的了解,同时老师可以根据实验实际课时对实验项目进行组织和优化。
在每一个模块中,都有测试点与测试插座对应信号点的定义。
交换处理模块
DTMF检测1
DTMF检测2
电话接口1
话音编解码
电话接口2
无线传输信道有线传输信道
汉明编码
汉明译码
信道解调信道调制
噪声
信号复接
信号解复接
话音编码数据地址码m序列帧标志
话音编码数据地址码显示m序列输出帧标志同步
线路译码编码
位同步恢复
数据终端
2#
1#图1.2.3各电路测试模块间连接框图
FSK
BPSKDBPSK
PCMADPCMCVSD
HDB3CMI
1.3通信原理实验箱用户使用说明书
在通信原理综合实验系统中,各模块的功能实现,需初始化不同的FPGA程序与数字信号处理DSP程序,并对它们进行一定的管理。
这些都是通过操作界面,让学生进行选择、控制。
在系统加电之后,系统按照上次关机前选择的模式进行初始化,在这期间DSP+FPGA模块中的初始化灯(DV01熄灭。
当初始化完成之后,初始化灯亮。
在这之后大约经过5秒钟之后,完成相应模式参数的设置。
在这过程中,液晶显示器一直显示以下内容:
通信原理实验
完成初始化与参数设定后,液晶显示:
调制方式选择
之后,将等待学生的输入,学生必须按下箭头键(除复位键外,其它键将不起作用,将进入前一次学生选择的界面。
学生通过上、下箭头键进行下列菜单的选择:
菜单1:
调制方式选择(该菜单上只有下箭头和右箭头起作用
菜单2:
FSK传输系统
菜单3:
BPSK传输系统
菜单4:
DBPSK传输系统
菜单5:
输入数据选择
菜单6:
外部数据信号
菜单7:
全1码
菜单8:
全0码
菜单9:
0/1码
菜单10:
特殊码序列
菜单11:
m序列
菜单12:
工作方式选择
菜单13:
匹配滤波
菜单14:
ADPCM
菜单15:
PCM(在该菜单上只有上箭头和左箭头起作用通过上下箭头,学生可以在菜单1到菜单15之间移动,对已选择的模式或参数的菜单打勾,否则显示小手。
如要选择某一种模式,当移至该菜单时按确认键即可。
当学生可在菜单2到菜单4任一菜单上进行确认时,系统对学生选择的模式进行初始化,在这期间左边的初始化灯(DV01熄灭。
在这之后大约经过5秒钟,完成相应模式参数的设置,并且在该菜单上打勾。
菜单2-4是调制方式选择;
菜单6-11是输入数据选择;
菜单13是一个复选菜单:
第一次确认选择,第二次按确认则取消该参数的设置;
菜单14-15是语音编码方式选择。
实验一FSK传输系统实验
一、实验原理和电路说明(一FSK调制
在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换(称为高音和低音,代表二进制的1和0。
通常,FSK信号的表达式为:
b
cb
FSKTttffTES≤≤∆+=
022cos(2ππ
(二进制1
FSKTttffTES≤≤∆-=022cos(2ππ
(二进制0
其中2πΔf代表信号载波的恒定偏移。
产生FSK信号最简单的方法是根据输入的数据比特是0还是1,在两个独立的振荡器中切换。
采用这种方法产生的波形在切换的时刻相位是不连续的,因此这种FSK信号称为不连续FSK信号。
不连续的FSK信号表达式为:
Hb
FSKTttfTES≤≤+=
02cos(21θπ(二进制1
Lb
02cos(22θπ(二进制0
其实现如图1-1所示:
输入数据
振荡器fH
振荡器fL
放大
输出
图1-1非连续相位FSK的调制框图
由于相位的不连续会造频谱扩展,这种FSK的调制方式在传统的通信设备中采用较多。
随着数字处理技术的不发展,越来越多地采用连继相位FSK调制技术。
目前较常用产生FSK信号的方法是,首先产生FSK基带信号,利用基带信号对单一载波振荡器进行频率调制。
因此,FSK可表示如下:
]
(22cos[2](2cos[2(⎰∞
-+=
+=
t
fCb
Cb
FSKdnnmk
tfTEttfTEtSππθπ
应当注意,尽管调制波形m(t在比特转换时不连续,但相位函数θ(t是与m(t的积分成比例的,因而是连续的,其相应波形如图1-2所示:
图1-2连续相位FSK的调制信号
由于FSK信号的复包络是调制信号m(t的非线性函数,确定一个FSK信号的频谱通常是相当困难的,经常采用实时平均测量的方法。
二进制FSK信号的功谱密度由离散频
率分量fc、fc+nΔf、fc-nΔf组成,其中n为整数。
相位连续的FSK信号的功率谱密度函数最终按照频率偏移的负四次幂衰落。
如果相位不连续,功率谱密度函数按照频率偏移的负二次幂衰落。
FSK的信号频谱如图1-3所示。
图1-3FSK的信号频谱
FSK信号的传输带宽Br,由Carson公式给出:
Br=2Δf+2B
其中B为数字基带信号的带宽。
假设信号带宽限制在主瓣范围,矩形脉冲信号的带宽B=R。
因此,FSK的传输带宽变为:
Br=2(Δf+R
如果采用升余弦脉冲滤波器,传输带宽减为:
Br=2Δf+(1+αR
其中α为滤波器的滚降因子。
在通信原理综合实验系统中,FSK的调制方案如下:
FSK信号:
2cos((0tftwtsi⋅+=π
其中:
01{
2
1当输入码为当输入码为fffi=
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