《5123通信一体化综合实训系统使用指导(信道仿真部分)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5123通信一体化综合实训系统使用指导(信道仿真部分)（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、信道仿真信道仿真 目目 录录 第一章第一章 信道仿真部分的结构与功能设置信道仿真部分的结构与功能设置 1 1 1 1 电路组成 1 1 2 白噪声发生器模块 3 1 3 通道模块 8 1 4 A D 模块 11 1 5 FPGA 模块 13 1 6 D A 模块 15 1 7 显示模块 17 1 8 FPGA 初始化模块 21 1 9 信道仿真平台用户界面的使用 24 第二章第二章 恒参白噪声信道恒参白噪声信道 2626 实验一 白噪声特性测量 26 第三章第三章 衰落信道模型衰落信道模型 2929 实验一 瑞利衰落信道特性测试与仿真 29 实验二 莱斯衰落信道特性测量与仿真 33 实验三 二
2、径衰落信道特性测量与仿真 37 实验四 非线性信道 硬限幅信道特性测量 41 附录一 信道仿真平台模式设置附录一 信道仿真平台模式设置 4444 第一章第一章 信道仿真部分的结构与功能设置信道仿真部分的结构与功能设置 1 1 1 1 电路组成电路组成 在信道仿真平台中 主要提供了以下几项功能 1 高斯白噪声发生器 产生一窄带高斯白噪声 2 对常用信道的仿真 电路模拟 如光纤信道 无线衰落信道 非线性信 道及硬限幅信道等等 在电路组成上 主要包括以下几个主要部分 1 白噪声发生模块 2 通道模块 3 A D 模块 4 FPGA 模块 5 D A 模块 6 显示控制模块 7 FPGA 初始化模块
3、在平台上具有友好的人机接口界面 学生可以通过键盘和液晶显示器选择相应的工 作模式和设置有关参数 信道仿真平台通过下面几个端口与外部进行连接 1 中频入 1 S001 左上方的中频连接器 为中频信号第一路输入端 输 入信号来自通原部分调制后的中频输出信号 输入信号电平正常为 1 5Vp p 到 2Vp p 2 中频出 1 B002 左下方的中频连接器 为第一路中频信号输出端 信 道仿真平台对来自 中频入 1 的中频信号进行处理 加噪 多径 非线 性等 最终由 中频出 1 输出 输出信号电平正常为 1 5Vp p 到 2Vp p 3 中频入 2 B001 右上方的中频连接器 为中频信号第二路输入端
4、 输 入信号来自通原部分调制后的中频输出信号 输入信号电平正常为 1 5Vp p 到 2Vp p 4 中频出 2 S002 右下方的中频连接器 为中频信号第二路输出端 信 道仿真平台对来自 中频入 2 的中频信号进行处理 加噪 最终由 中 频出 2 输出 输出信号电平正常为 1 5Vp p 到 2Vp p 5 外部测试信号 地 J003 位于通道模块下部 为测试信号输入端 用于向信道仿真平台中送入各种测试信号 在信道仿真平台中 第一输入中频通道与第二输入中频通道的处理方式不完全相同 分别如图 1 1 图 1 2 所示 瑞利衰落信道 莱斯衰落信道 二径衰落信道 非线性信道 硬限幅信道 FPGA
5、芯片 加噪信道 中频入 1 中频出 1 图 1 1 第一输入中频通道的信号处理流程 加噪信道 中频出 2 中频入 2 图 1 2 第二输入中频通道的信号处理流程 对于第一输入中频通道 其中频可以通过下面几种信道类型 1 加噪信道 2 瑞利衰落信道 3 莱斯衰落信道 4 二径衰落信道 5 非线性信道 对于其中的类型 1 通过外部硬件仿真 其它类型信道通过 FPGA 进行仿真 对于第二个中频通道 其中频可以通过下面的信道类型 1 加噪信道 在信道仿真平台中 噪声的产生是通过 FPGA 产生的伪随机码 经外部处理获取 其特性与高斯特性能较好地吻合 对在实验中所需采用的信道类型 必须通过相应的跳线开关
6、选择相应的通道模式 具体设置方式见附录一 1 2 1 2 白噪声发生器模块白噪声发生器模块 周期性 m 序列的谱特性具有白噪声特性 在白噪声模块中利用这一性质产生一高性 能的噪声源 但一般 m 序列由于状态数有限 产生的信号随机性不强 且分布一般不为 高斯分布 为了能产生所需要的白噪声 采用了以下技术措施 1 m 序噪声特性与其周期长度有关 周期越长 越接近白噪声谱 在 FPGA 中选 用了的长 m 序列 1223 2 并在 m 序列中加入了一定的扰动技术 使其性能更好 3 另外 还采用了高速率驱动时钟 24 480MHz 使产生的噪声谱很宽 而系 统中所使用的只截取其频带的一小部分 采用这些
7、措施后 噪声分布更接近理想噪声 能满足本实验实训系统的要求 白噪声发生模块电路框图如图 1 3 所示 在该模块号流程如下 由 FPGA 输出的 24 480MHz 的 m 序列经 U103A U103B 缓冲后 经由 U104A 进行隔离放大 U104B U105A 组成了 2MHz 的标准四阶 Butterworth 低通滤波器 这样在 TP102 上可测得其输出波形 U105B 起到输出隔离 作用 在后面的电路中 U105B 的输出可到达两个电路模块 一是由 U106A U106B 组成 950KHz 到 1050KHz 的带通滤波器 另一个电路模块是由 U107A U107B 组成 12
8、8KHz 的低通滤波器 这样 选择开关 K104 四个跳线位置从右到左从右到左分别对应以下四 种信号 1 0 到 2MHz 的宽带噪声信号 2 950KHZ 到 1050KHz 通带噪声信号 3 0Hz 到 128KHz 的窄带噪声信号 4 地端 无噪声信号 可在 K104 上通过短路器选择不同的噪声信号送入后续电路 该模块的电原理图见图 1 4 所示 在噪声发生模块中 测试点的安排如下 1 TP101 FPGA 输出的原始 m 序列 2 TP102 经 2MHz 低通滤波器之后的噪声测试点 3 TP103 950 1050KHz 带通滤波器的输入信号 4 TP104 128KHz 低通滤波器
9、的输入信号 5 TP105 950 1050KHz 通带白噪声信号 6 TP106 128KHz 窄带噪声信号 7 TP107 放大之后的噪声信号 包含三种类型噪声 在该模块中 跳线器的安排如下 1 K102 用于选择测试信号或宽带白噪声信号 1 K102 置于 1 2 短路器置于左端 则在 TP105 产生一通带白噪声信 号 2 K102 置于 2 3 短路器置于右端 可利用外部测试信号测量 950 1050KHz 带通滤波器的带通特性 2 K103 用于选择测试信号或宽带白噪声信号 1 K103 置于 1 2 端 短路器置于左端 则在 TP106 产生一窄带白噪 声信号 2 K103 置于
10、 2 3 短路器置于右端 可利用外部测试信号测量 128KHz 低通滤波器的带通特性 3 K104 用于选择 TP107 输出噪声类型 1 K104 置于 1 2 则产生 2MHz 的宽带噪声 2 K104 置于 3 4 则产生一 950 1050KHz 的通带白噪声 3 K104 置于 5 6 则产生一 128KHz 窄带白噪声 4 K104 置于 7 8 无噪声信号输出 K104 在电路板上没有明显的脚标记 其放置如下 其与 PCB 板的位置完全一致 K104 通常选择 3 4 可对通道加入中频噪声 或 7 8 取消加噪声模式 连接方式 加噪时 K104 的设置见图 1 3 所示 图 1
11、3 加噪时 K104 的设置 无加噪时 K104 的设置见图 1 4 所示 图 1 4 无加噪时 K104 的设置 在白噪声模块中 电位器 W101 用来控制输出噪声的大小 U103AB m 序列 U104A 放大 U104B U105A 2MHz 低通滤波 U105B 放大 U106AB 带通滤波 U107AB 128KHz 低通滤 波滤波 噪 声 选 择 U108A 放大 U108B 放大 图 1 5 白噪声发生器模块框图 3 2 1 84 U106A TL E2702 R116 10 C114 0 1uF C115 0 1uF 12V 12V R103 1K R115 1K C112 2
12、20P R117 1 8K C113 220P 5 6 7 U106B TL E2702 R119 24 C116 220P R120 7 5K C117 220P R118 220 IFN oise R114 620 TP103 R121 620 TP105 1 2 3 K102 Test Signal C101 150P TP1 1 TP2 2 TP3 3 TP4 4 TP5 5 TP6 6 TP7 7 GN D 9 TP9 11 TP10 12 TP11 13 TP12 14 TP13 15 TP14 16 TP8 8 TP15 17 TP16 18 1920 J101 TP105 TP
13、103 TP101 TP103 TP102 GN D R124 5 1K R128 5 1K R125 5 1K R126 5 1K R127 5 1K C119 220P C118 270P C122 680P C123 91P C120 0 1uF C121 0 1uF 12V 12V R129 4 7K TP106 TP106 1 2 3 K103 3 2 1 84 U108A TL E2702 5 6 7 U108B TL E2702 R122 1K R133 10K C124 0 1uF C125 0 1uF R134 51K 12V 12V W101 50K C126 1000P
14、C127 10uF 10V B1M 100K 12 U103A 74A LS04 34 U103B 74A LS04 3 2 1 84 U104A TL E2702 R104 51k R105 100k C102 0 1uF C103 0 1uF 12V 12V R108 3 9K R107 3 9K R109 3 9K R110 3 9K R106 3 9K C109 7 5P C108 51PC106 22P C107 18P C110 0 1uF C111 0 1uF 12V 12V C105 1000P R111 4 7K TP102 TP102 5 6 7 U105B TL E270
15、2 R112 3 9K R113 3 9K C104 10uF 16V R132 1K R130 1K 12 3 5 7 6 4 8 K104 5 6 7 U104B TL E2702 3 2 1 84 U105A TL E2702 3 2 1 84 U107A TL E2702 5 6 7 U107B TL E2702 R123 620 TP104 TP104 R135 620 TP107 TP107 R102 620 TP101 TP101 Noise TP105 TP107 TP104 TP106 2 M Hz lowpass filter 950 1050 KH z bandpass
16、filter 128 KHz lowpass filter 图 1 6 白噪声发生器模块电原理图 1 3 1 3 通道模块通道模块 通道模块主要完成信号的选择 噪声的加入等功能 该模块的框图如图 1 3 1 所示 该模块的电原理图见图 1 3 2 所示 在信道仿真平台中对第一输入中频信号进行非线性 衰落处理 同时还可进行加噪 处理 在通道模块中将以如下三种方式对信号进行处理 1 第一输入中频信号的非线性 衰落处理 2 第一输入原始中频信号直通传输 3 第一输入中频信号上的白噪声信号叠加 通过设置开关 K201 可对第一输入中频信号进行以上三种方式的处理 第一种处理方式 原始信号输出 这时跳线器 K201 的设置为 3 4 具体设置如图 1 7 图 1 7 第二种处理方式 原始信号 噪声信号输出 这时跳线器 K201 的设置为 3 4 5 6 具体设置如图 1 8 用 W101 调节输出噪声大小 图 1 8 第三种处理方式 非线性 衰落处理输出 这时跳线器 K201 的设置为 1 2 具体 设置如图 1 9 图 1 9 K201 的其它跳线状态一般使用较少 以上两种处理方式实际上是对三种
