通信原理课程实验指导书

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1、1开发平台介绍开发平台介绍实验箱名称实验箱名称：LTE-TX-02E 通信原理综合实验系统； 实验平台的开发单位实验平台的开发单位：湖北武汉凌特电子技术有限公司 地址地址：武汉市洪山区卓刀南路 3-21 号 联系电话联系电话：027-87800788 实验箱为模块化结构，外形图如图 1 所示：图 1 通信原理实验箱外观图实验一 信号源生成实验1实验一实验一 信号源生成实验信号源生成实验一、实验目的一、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形； 2、熟悉各种数字信号的特点及波形。二、实验内容二、实验内容1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形； 2、测量并分析各测量点波形及数据； 3、学习

2、CPLD可编程器件的编程操作。三、实验仪器三、实验仪器1、信号源模块 一块 2、连接线 若干 3、20M 双踪示波器 一台四、实验原理四、实验原理CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。 它由CPLD可编程器件ALTERA公司的EPM240T100C5、下载接口电路和一块晶振组 成。晶振JZ1用来产生系统内的32.768MHz主时钟。本实验要求参加实验者了解 这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二 次开发生成这些信号，理论联系实验，提高实际操作能力。 1、CPLD数字信号发生器，包括以下五个部分时钟信号产生电路；伪随机码产生电路；

3、帧同步信号产生电路；NRZ码复用电路及码选信号产生电路；终端接收解复用电路。 2、24位NRZ码产生电路 本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，帧结构如下 图所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码 1110010） ，另外16路为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码 时分复用信号。LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。 1 1 1 0 0 1 0 无定义位帧同步码数据1数据2图1.1 播码开关设置实验一 信号源生成实验2五、实验框图五、实验框图CPLD数字信 号产生时钟信号伪随机码帧同步信号NRZ码产生复用与解复 用电路图

4、 1.2 实验框图六、实验步骤六、实验步骤1、将信号源模块固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保电源接触良好， 打开电源； 2、观测时钟信号输出波形信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2” ，拨码开关 S4 的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关 S5 的作用是改变 第二组时钟“CLK2”的输出频率。拨码开关拨上为 1，拨下为 0。 （1）根据码型与频率对照表改变 S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1” 的输出波形； （2）根据码型与频率对照表改变 S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2” 的输出波形； 3、用示波器观测帧同步信号输出波形信号源

5、提供脉冲编码调制的帧同步信号，在点“FS”输出，一般时钟设置 为 2.048M、256K，在后面实验中有用到。将拨码开关 S4 分别设置为“0100” 、“0111” ，用示波器观测“FS”的输出波形。4、用示波器观测伪随机信号输出波形伪随机信号码型为 111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，由 S4 控制。根据码型与频率对照表改变 S4，用示波器观测“PN”的输出波形。 5、观测 NRZ 码输出波形信号源提供 24 位 NRZ 码，码型由拨码开关 S1，S2，S3 控制，码速率和 第二组时钟速率相同，由 S5 控制。 （1）将拨码开关 S1，S2，S3 设置为 01110

6、010 11001100 10101010，S5 设为 1010，用示波器观测“NRZ”输出波形； （2）保持码型不变，改变码速率（改变 S5） ，用示波器观测“NRZ”输出波形；（3）保持码速率不变，改变码型（改变 S1、S2、S3） ，用示波器观测“NRZ”实验一 信号源生成实验3输出波形。 6、实验结束关闭电源，整理数据完成实验报告。图 1.3 参考波形实验一 信号源生成实验4实验二 PSK/DPSK 调制与解调1实验二实验二 PSK/DPSK 调制与解调调制与解调一、实验目的一、实验目的1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法； 2、掌握用键控法产生 PSK/DPS

7、K 信号的方法； 3、掌握 PSK/DPSK 相干解调的原理； 4、掌握相对码波形与 PSK 信号波形之间的关系以及绝对码波形与 DPSK 信号 波形之间的关系。二、实验内容二、实验内容1、观察绝对码和相对码的波形； 2、观察 PSK/DPSK 调制调信号波形； 3、观察 PSK/DPSK 解调调信号波形。三、实验仪器三、实验仪器1、信号源模块 2、模块 3 3、模块 4 4、模块 7 可选 5、20M 双踪示波器 一台 6、连接线 若干四、实验原理四、实验原理1、2PSK/2DPSK 调制原理PSK 调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性 能及通频带的利用率均优先于 A

8、SK 移幅键控和 FSK 移频键控。因此，PSK 技 术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。 PSK 信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定 0 相位载 波和 相位载波分别代表传 1 和传 0，其时域波形示意图如下图：0 Ts 2Ts 3Ts 4Ts 1 0 1 1 S2PSK(t)A-A0ar2tt图 2.1 PSK 时域波形实验二 PSK/DPSK 调制与解调2设二进制单极性码为 an，其对应的双极性二进制码为 bn，则 2PSK 信号的 一般时域数学表达式为：(2.1)2( )() cosPSKnsc nStb g tnTt则上式可变为：(2.2)2() cos0()

9、 cos01scn n PSKscn ng tnTtaStg tnTta当（）当2PSK 信号是一种双边带信号，我们知道，2PSK 信号是用载波的不同相位直接 去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，由于发送端是以 某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参 考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完 全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为 2PSK 的“倒 ”现象，因此， 实际中一般不采用 2PSK 方式，而采用差分移相（2DPSK）方式。 2DPSK 方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方 式。

10、下图为对同一组二进制信号调制后的 2PSK 与 2DPSK 波形。0 0 0 1 0 1 1 1 00 0 1 1 1 0 0 1数字信息（绝对码）PSK波形DPSK波形相对码图 2.2 二进制信号调制后的 2PSK 与 2DPSK 波形从图中可以看出，2DPSK 信号波形与 2PSK 的不同。2DPSK 波形的同一相 位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符 号。这说明，解调 2DPSK 信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要 前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息， 这就避免了 2PSK 方式中的“倒 ”现象发生。同时我们也可

11、以看到，单纯从 波形上看，2PSK 与 2DPSK 信号是无法分辨的。这说明，一方面，只有已知移 相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相 信号可以看成是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后再根据相对码实验二 PSK/DPSK 调制与解调3进行绝对移相而形成。 2、2DPSK 解调原理 2DPSK 解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，这里采用的是极性 比较法对 2DPSK 信号进行解调，原理框图如下图所示。 （a）为极性比较法， （b）相位比较法。乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘

12、 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘( (a a) )( (b b) )图 2.3 2DPSK 信号解调原理框图五、实验框图五、实验框图乘 乘 乘 乘 乘

13、 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘K K3 3图 2.4 调制电路框图乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘 乘图 2.5 解调电路框图六、实验步骤六、实验步骤（一）（一）PSK/DPSK 调制实验调制实验 1、

14、将信号源模块和模块 3、4、7 固定在主机箱上，将黑色塑封螺钉拧紧，确保 电源接触良好。实验二 PSK/DPSK 调制与解调42、按照下表进行实验连线：表 2.1 连线源端口源端口目的端口目的端口连线说明连线说明信号源：PN（32K）模块 3：PSK-NRZS4 拨为“1010” ，PN 是 32K 伪随机码信号源：128K 同步正弦波模块 3：PSK 载波提供 PSK 调制载波，幅度为 4V* 检查连线是否正确，检查无误后打开电源 3、将开关 K3 拨到“PSK”端，以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源， 用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。4、

15、不改变 PSK 调制实验连线。将开关 K3 拨到“DPSK”端，增加连线：表 2.2 连线源端口源端口目的端口目的端口连线说明连线说明信号源：CLK1（32K）模块 3：PSK-BSDPSK 位同步时钟输入5、以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。6、通过信号源模块上的拨码开关 S4 控制产生 PN 码，改变送入的基带信号， 重复上述实验。 7、实验结束关闭电源。 （二）（二）PSK/DPSK 解调实验解调实验 1、恢复 PSK 调制实验的连线，K3 拨到“PSK”端，然后增加以下连线：表 2.3 连线源端口源端口目的端口目的端口连线说明连线说明模块 3：PSK-OUT模块 4：PSKINPSK 解调输入模块 3：PSK-OUT模块 7：PSKIN载波