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1、湖南工业大学课程设计资料袋计算机与通信 学院（系、部）20142015学年第 一 学期课程名称指导教师 胡永祥 职称 教授学生姓名 皓月叶舞专业班级学号124082004XX题 目时分复用通信系统的设计与实现成 绩 起止日期2014 年12月日2014 年_12_月19 日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书2课程设计说明书3课程设计正文张456湖南工业大学课程设计任务书2014 2015学年第一学期计算机与通信学院 学院（系、部） 通信工程 专业 通信1204 班级课程名称：通信原理课程设计设计题目：时分复用通信系统的设计与实现完成期限：自2014 年12 月二日至 2014 年
2、12月19 日共二周内容及任务1.用数字信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一个理想信道时分复用 数字基带通信系统，使系统正常工作，并用示波器观察位同步、帧同步信号对数字基带信 号传输的影响；2. 用数字信源、数字终端、数字调制、2DPSK解调、载波同步、位同步及帧同步等七个模 块构成一个理想信道时分复用2DPSK通信系统使之正常工作，并用示波器观察位同步、帧 同步信号对数字差分相移信号传输的影响；3. 用数字信源、数字终端、数字调制、2FSK解调、位同步及帧同步等六个模块，构成一个 理想信道时分复用2FSK通信系统使之正常工作，并用示波器观察位同步、帧同步信号对数 字频移键控信
3、号传输的影响；进起止日期工作内容度12.5- 12.7复习相关理论、分析与设计系统安12.8- 12.12时分复用通信系统实现排12.12- 12.19系统分析、完成课程设计报告主1、现代通信原理曹志刚主编清华大学出版社。要2、现代通信系统原理王秉钧孙学军 王少勇田宝玉 天津大学出版社。参考3、现代通信基础与技术朱祥华 主编 人民邮电出版社。资 料指导教师（签字）：系（教研室）主任（签字）：通信原理课程设计设计说明书时分复用通信系统的设计与实现起止日期： 2014年12 月5 日至 2014年12 月19 日学生 姓名皓月叶舞班级通信工程1204学号124082004XX成绩指导教师（签字）计
4、算机与通信学院（部）2012年12 月19 日目录1、 概述42、 设计基本概念和原理62.1数字基带通信系统.62.2时分复用2DPSK、2FSK通信系统63、总体设计63.1数字调制的原理63.2数字解调的工作原理104、详细设计135、完成情况146、简要的使用说明197、总结20参考文献212、设计的基本概念和原理位同步：在数据通信中最基本的同步方式就是位同步（bit synchronization）或比特同步。比特是数据传输的最小单位。位同步 （比特同步）是指接收端时钟已经调整到和发送端时钟完全一样，因 此接收端收到比特流后，就能够在每一位的中间位置进行判决（如下 图所示）。位同步（
5、比特同步）的目的是为了将发送端发送的每一个 比特都正确地接收下来。这就要在正确的时刻（通常就是在每一位的 中间位置）对收到的电平根据事先已约定好的规则进行判决。帧同步：在时分复用通信系统中，为了正确地传输信息，必须在信息码流 中插入一定数量的帧同步码，可以集中插入、也可以分散插入。本实 验系统中帧同步识别码为7位巴克码，集中插入到每帧的第2至第8 个码元位置上。数字信源的工作原理：数字信源本模块是整个实验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其 原理方框图如图1-1所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。本单 元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。 帧长为24
6、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位为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，实验电路中数据码用红色发光 二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极 管亮状态表示1码，熄状态表示0码。本模块有以下测试点及输入输出点： CLK晶振信号测试点 BS-OUT信源位同步信号输出点/测试点（2个）CRY：品体;U1：反相器7404U2：计数器74161； U3：计数器74193； FS信源帧同步信号输出点/测试点 NRZ-OUT（AK） NRZ信号（绝对码）输出点/测试点（4个）图1-1中各单元与电路板上元
7、器件对应关系如下：品振分频器U4：计数器40160并行码产生器八选一三选一倒相器K1、K2、K3： 8位手动开关，从左到右依次 与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光 二极管：左起分别与一帧中的24位代码相对 应U5、U6、U7： 8位数据选择器4512U8： 8位数据选择器4512U20：非门 74HC04U9： D 触发器 74HC74抽样图1-1数字信源方框图数字终端工作原理：原理框图如图4-1所示，电原理图如图4-2所示（见附录）。它输 入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从 时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位的并行 数据信号。两个并行信号驱动
8、16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮 状态表示“1”，熄灭状态表示“0”。两个串行数据信号码速率为数字 源输出信号码速率的1/3。在数字终端模块中，有以下测试点及输入输出点： S-IN时分复用基带信号输入点 SD抽样判后的时分复用信号测试点 BD延迟后的位同步信号测试点 FD整形后的帧同步信号测试点 D1分接后的第一路数字信号测试点 B1第一路位同步信号测试点 F1第一路帧同步信号测试点 D2分接后的第二路数字信号测试点 B2第二路位同步信号测试点 F2第二路帧同步信号测试点延迟1延迟2 整形触发器4013延迟3 -F3图4-1中各单元
9、与电路板上元器件对的应关系如下：U63 :单稳态多谐振荡器4528U62:A： D 触发器 4013U64:A：单稳态多谐振荡器4528； U62:B： DU67、U68、U69:移位寄存器 40174U72：内藏译码器的二进制寄存器4017串/并变换 U65、U70 ：八级移位寄存器4094并/串变换U66、U71 ：八级移位寄存器4014（或4021）显示三极管9013 ；发光二极管延迟1、延迟2、延迟3、整形及：3等5个单元可使串/并变换 器和并/串变换器的输入信号SD、位同步信号及帧同步信号满足正确 的相位关系，如图4-3所示。移位寄存器40174把FD延迟7、8、15、16个码元周期
10、，得到 FD-7、FD-15、FD-8 （即F1）和FD-16 （即F2）等4个帧同步信号。 在FD-7及BD的作用下，U65（4094）将第一路串行信号变成第一路 8位并行信号，在FD-15和BD作用下，U70（4094）将第二路串行信 号变成第二路8位并行信号。在F1及B1的作用下，U66（4014）将 第一路并行信号变为串行信号D1，在F2及B2的作用下，U71（4014） 将第二路并行信号变为串行信号D2。B1和B2的频率为位同步信号 BS频率的1/3, D1信号、D2信号的码速率为信源输出信号码速率的 1/3。U65、U70输出的并行信号送给显示单元。根据数字信源和数字终 端对应的发
11、光二极管的亮熄状态，可以判断数据传输是否正确。串/并变换及并/串变换电路都有需要位同步信号和帧同步信号， 还要求帧同步信号的宽度为一个码元周期且其上升沿应与第一路数 据的起始时刻对齐，因而送给移位寄存器U67的帧同步信号也必须符 合上述要求。但帧同步模块提供的帧同步信号脉冲宽度大于两个码元 的宽度，且帧同步脉冲的上升沿超前于数字信源输出的基带信号第一 路数据的起始时刻约半个码元（帧同步脉冲上升沿略迟后于位同步信 号的上升沿，而位同步信号上升沿位于位同步器输入信号的码元中间， 由帧同步器工作原理可得到上述结论），故不能直接将帧同步器提取 的帧同步信号送到移位寄存器U67的输入端。终端模块将帧同步
12、器提取的帧同步信号送到单稳U64的输入端， 单稳U64设为上升沿触发状态，其输出脉冲宽度略小于一个码元宽度， 然后用位同步信号BD对单稳输出抽样后得到FD，如图4-3所示。应指出的是，当数字终端采用其它电路或分接出来的数据有其它 要求时，对位同步信号及帧同步信号的要求将有所不同，但不管采用 什么电路，都需要符合某种相位关系的帧同步信号和位同步信号才能 正确分接出时分复用的各路信号。2.时分复用数字基带通信系统图4-5为时分复用数字基带通信系统原理方框图。复接器输出时 分复用单极性不归零码（NRZ码），码型变换器将NRZ码变为适于信 道传输的传输码（如HDB3码等），发滤波器主要用来限制基带信号
13、频 带，收滤器可以滤除一部分噪声，同时与发滤波器、信道一起构成无 码间串扰的基带传输特性。复接器和分接器都需要位同步信号和帧同 步信号。mN（t） m(t) *复 接码型变发送滤波器D1(t) DN(t)BS码型 反变 换接 收 滤 波 器分接时分复用数字基带通信系统图4-5位帧同1 1同步步FD-7FD-8 ( F1 )FD-15FD-16 ( F2 )bdB1B2图4-3变换后的信号波形本实验中复接路数N=2，信道是理想的、即相当于将发滤波器输 出信号无失真地传输到收滤波器。为简化实验设备，收、发滤波器也 被省略掉。本实验的主要目的是掌握位同步信号及帧同步信号在数字基带传 输中的作用，故也
14、可省略码型变换和反变换单元。2、实验总体设计1、数字基带通信系统复接器输出时分复用单极性不归零码(NRZ码)，码型变换器 将NRZ码变为适于信道传输的传输码(如HDB3码等)，发滤波器主要 用来限制基带信号频带，收滤器可以滤除一部分噪声，同时与发滤波 器、信道一起构成无码间串扰的基带传输特性。复接器和分接器都需 要位同步信号和帧同步信号。复 接码型变信道识 别 器码型反变 换接 收 滤 波 器分接发送滤波器图4-5时分复用数字基带通信系统2、时分复用2DPSK、2FSK通信系统2FSK信号(相位不连续2FSK)可看成是AK与旅调制不同载频信 号形成的两个2ASK信号相加。时域表达式为S (t) = m(t)cos t + m(t)cos t 式中m(t)为NRZ码。-勇其中，2DPSK、2FSK通信系统的原理图见图25。3、实验详细设计1、数字调制的原理数字调制单元的原理方框图如图2-1所示，电原理图如图2-2所 示(见附录)。晶振*汶:丁出滤波器l-CA 放大器：2PSK调制|一日射随器(A) INRZAK4-2(B)码变换*滤波BK
