通信原理实验讲义基础实验

现代通信技术实验讲义表格5。表格SEQ表格\*ARABIC5循环码编码表：信息码监督位循环码信息码监督位循环码000000000000001001011100101100101110010111101110010111000101110010111011001011100110111001011100111100101110010表中余式是由二进制除法得到如信码为011，则=0110000，则除法过程如下：商余式生成多项式商余式其它余式求解方法与此相似。（二）循环码解码循环码译码有两种要求：检错和纠错。若用于检错，则只要判断接收码组是否能整除，若整除，即传余式为0，则表明接收正确，否则表示有错，若用于纠错，还应将余式用查表或计算校正的方法等得到错误图，再将模式加便得到纠错后的译码，上述的译码方法是由于循环码特殊的数字结构决定的，它仅适用于循环码译码。例如的余数为1000，则=0001000则纠错后译码为01110011，若=0101001，则余数为0111则=0010000（余数与位码为001的余数相同），则纠错后译码为0111001。对=10111余数为1011，11100111，10000100，00100001均可纠错。对应的错误图样分别为100000，0100000，0010000，0001000，0000100，00000100000001，若余数为其它图样，则表明错码为2个或2个以上，则无法纠错。由于循环码也属于线性分组码，采用一般分组码译码的方法也可以对其译码。四、各测量点及可调元件的作用汉明、交织、循环编码模块：24P01：外加基带数据输入铆孔；24TP01：编码输出帧测试点（下降沿开始输出编码数据）；24TP02：拨码器（24SW02）设置的3位数据测试点；24P02：编码数据输出测试点（测试时注意对比24TP01）；“数据设置”拨码器（24SW02）：设置后3位比特数据，第一位设置无效，后三位往上为“1”，往下为“0”；“参数设置”拨码器（24SW01）：设置为X100，选择“循环码”编码功能。第1位往上，设置为1，读入24SW02拨码器四位设置数据。第1位往下设置无效，外加数据即无效。汉明、交织、循环码传输模块：23TP01：编码帧测试点；23TP02：编码时钟测试点；23P01：信道编码数据输出铆孔（测试时注意对比23TP01）；“信道误码设置”拨码器（23SW01）：信道误码设置开关，开关的1、2、3、4、5、6、7、8，对应汉明编码的七位数据和插入的0数据。开关往上即将对应位的原1变0，原0变1。第8位设置对译码端无影响，接收后将此比特位直接舍弃。汉明、交织、循环码译码模块：25P01：编码数据帧输入铆孔，暂未用；25P02：编码数据输入连接铆孔；25P03：编码数据时钟输入铆孔，暂未用；25P04：未纠错的译码输出铆孔；25P05：纠错后的译码输出铆孔；25P06：码元时钟输出铆孔。“参数设置”拨码器（25SW01）：对应编码模块的设置“X100”，第1位未用。五、实验内容及步骤1．插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将汉明、交织、循环编码模块，汉明、交织、循环传输模块，汉明、交织、循环译码模块，时钟与基带数据产生器模块，分别插到底板插座上（位号为：D、E、F、G）。（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。2．信号线连接：用专用导线将23P01、25P02连接。注意连接铆孔箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔。3．加电：打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。4．编码模块设置：选择循环码编码功能和拨码器数据，设置3位数据（如X001）。5．信道误码设置：（7，3）循环码只能解一位误码。实验时，设置0位误码、1位误码、2位误码，记录相关数据和波形。6．译码模块设置：选择循环码译码类型，验证分析循环码的规则及纠错能力。7．验证分析循环码的规则及纠错能力：改变编码端基带数据组合，改变错码位和个数，验证分析循环码的规则及纠错能力。8．关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1．简述它的工作原理及工作过程。2．根据测量结果，画出各点波形，并演算编码及纠错规则。实验16线路成形与频分复用实验一、实验目的1．了解线路成形和频分复用的概念；2．了解线路成形和频分复用的实现方法。二、实验仪器1．线路成形及频分复用模块，位号：B2．时钟与基带数据发生模块，位号：G3．FSK调制模块，位号A4．FSK解调模块，位号C5．20M双踪示波器1台6．信号连接线5根三、实验原理（一）频分复用的概念频分多路复用记为FDM，是过去几十年，在模拟电话通信系统中，占统治地位的复用方式。我们以电缆多路模拟电话系统为例，说明频分多路复用的原理。通常一路电话占用的频带宽度为0-4KHZ，而电缆可用带宽则远大于4KHZ，例如对称电缆可用带宽约为300KHZ，若是同轴电缆，可用带宽更宽。因此一根电缆,仅供一路电话传输是极大的浪费。然而，多路信号若不加处理，直接加在同一条电缆中进行传输，将造成相互干扰，无法实现通信。为了能在同一条电缆中传输多路信号，同时互不干扰，其中一种方法是频分复用。频分复用是发送端采用调制技术,将各路0-4KHZ的话音信号,搬移到事先设定的,电缆可用频带的不同位置上；接收端采用不同频带范围的带通滤波器分别取出各路信号，并用解调技术还原出原来的话音信号。因此频分复用的本质是：按调制后信号带宽要求，将传输信道有效通带，分为若干个排列紧凑同时又不重迭的子信道，每一路话音占用一个指定的子信道，从而实现多路通信，并且互不干扰。由上可见，频分多路，要互不干扰，滤波器的设计与制作是关键。线路成形的概念线路成形又称线路形成器或成形滤波器等。如前所述，在频分复用中，为了能在线路(电缆)有限的可用频带内，尽可能多地安排通话的路数，而且互不干扰，则它要求每一路话占用的频带宽度窄，并且带外辐射小。为减小带外辐射，在频分复用发送端，各路信号合路前，需对信号进行滤波，常称为成形滤波；同时接收端要求带通滤波器特性好，这样才能把各路信号分别选择出来,这是频分复用的基本要求。模拟通信与数字通信是两大不同的通信体制，对频分复用，虽然原理相同，但在具实现方法上仍有些差别。模拟通信，采用模拟调制，为减小每一路的带宽，多采用单边带调制；为减小带外辐射，同时保持信号不失真，成形滤波器则选用矩形系数较好的带通滤波器。接收端为较好区分各路信号，通常也是选用矩形系数较好的带通滤波器作为分路滤波器。数字通信，调制为数字调制，为减小每一路带宽，常采用最小频移键控(MSK)，正弦频移键控(SFSK)，受控调频(TFM)，高斯预调滤波最小频移键控(GMSK)等；其中后两种调制带外辐射小，更有利于频分多路复用。为减小带外辐射，成形滤波器也常选用矩形系数较好的带通滤波器。此外，在数字通信中，成形滤波器还常用来形成数字信号的波形，常选用带宽比较窄、带外辐射比较小，同时便于识别的波形，作为数字信号的波形。因此，数字通信的形成滤波器，它的另一个作用是，形成如上所述的特定的波形。因此，数字通信的形成滤波器不一定是矩形带通滤波器；相应地接收端，若是最佳接收，接收滤波器也不一定是矩形带通滤波器。＋FSK/PSK＋FSK/PSK调制低通FSK/PSK解调高通功放话音发基带信码恢复信码图24-1频分复用实验系统结构示意图当话音信号为2KHz正弦波，FSK占用频带在14-34KHz，高、低通滤波器截止频带约为8KHz。因此，合路后能共用一个信道，实现频分复用，则互不干扰。当话音信号改为音乐信号或者由“时钟与基带数据发生模块”4P01输出的2KHZ伪随机码，由于音乐信号或伪随机码的谐波高达20KHz以上，它与FSK信号在同一信道上传输，实现频分复用，则相互干扰。若将音乐信号或伪随机码经成形滤波器(8KHz低通)滤波后，再与FSK信号合路，并在同一信道上传输，则能实现频分复用，相互不会干扰。线路成形线路成形频分复用低通滤波器高通滤波器19P0219P0119P0319P0419P0519K0119K02FSK信号还原的FSK信号19TP01图24-2成形滤波及频分复用系统实验结构示意图四、线路成形及频分复用模块各测量点的作用19P01：线路成形滤波器输入（音频信号输入）铆孔。19P02：频分复用器的一信号输入铆孔。19P03：线路成形滤波器输出铆孔，也是频分复用器的另一信号输入铆孔。复用的分支信号可不经过19P01而直接从19P03铆孔输入到频分复用器。19TP01：频分复用（合路后）的信号测量点。19P04：频分解复用低通滤波器输出。19P05：频分解复用高通滤波器输出。19K01：频分复用信号至低通滤波器的连接开关。19K02：频分复用信号至高通滤波器的连接开关。以上测量点的位置见图24-2。五、实验内容步骤（一）插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“FSK调制模块”、“线路成形与频分复用”、“FSK解调模块”，插到底板“G、A、B、C”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。（二）调试FSK调制解调实验模块：用信号连接线将4P01、16P01；16P02、17P01连接（注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔）；时钟与基带数据发生模块上的拨码器4SW02置“00000”，使4P01输出2KHZ的15位伪随机码。对比4P01、17P02两点数据波形，调整17W01电位器直到此两点波形相近。1．2KHZ同步正弦波与FSK信号频分实验（1）用信号连接线将2KHZ同步正弦波接到复接电路(加法器)的一个输入端（连接P04、19P03）。（2）断开16P02、17P01连接。连接16P02、19P02，将FSK调制信号连接到频分复接电路(加法器)的另一个输入端。（3）插上19K01、19K02开关。（4）连接19P04、P15，将解复用端的低通滤波器输出信号连接到底板的功放模块。则在低通滤波器输出可用示波器观察正弦波波形，从功放的扬声器能监听正弦波声音。（5）连接19P05、17P01，将解复用端的高通滤波器输出信号连接到FSK解调模块。此时，对比测试4P01、17P02两点数据波形，看FSK信号是否能正常解调。以上实验说明正弦波与FSK信号实现了频分复用。2．音乐信号或2KHZ伪随机码信号与FSK信号频分实验（某些版本实验箱不提供音乐信号发生器，故用2KHZ伪随机码信号代替）。（1）断开连接P04、19P03。连接4P01、19P03，（FSK的基带信号仍用2KHZ伪随机码，即仍接在4P01上）。将2KHZ伪随机码信号连接到复接电路(加法器)的一个输入端(即用随机码信号代替2KHZ正弦波)。此时，由于受随机码信号的干扰，FSK信号将不能正常解调。（2）断开连接4P01、19P03。连接4P01、19P01，即将2KHZ伪随机码信号先经过成形滤波器(低通滤波器)滤除高频成份后，再加到复用器上。则此时FSK信号能正常解调。在这里我们主要看FSK信号是否能被解调，所以上述实验清楚地说明成形滤波器的作用和频分复用的原理。3．关机拆线：实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。实验17码分复用解复用实验一、实验目的1．了解码分复用的概念；2．了解码分复用的实现方法。二、实验仪器1．复接/解复接、同步技术模块，位号：I2．PCM/ADPCM编译码模块，位号：H3．时钟与基带数据发生模块，位号：G4．20M双踪示波器1台5．信号连接线4根三、实验原理码分复用记为CDM，它主要用于无线信号传输和有线局域网。码分复用是发送端用各不相同的、相互(准)正交的扩频码调制发送信号，接收端利用码型正交性，通过解扩，从混合信号中解调出相应的信号。码分复用是所有用户使用同一载波，占用相同的带宽，各用户可以同时发送或接收信号，所以各用户发送的信号，在时间和频率上都是互相重叠的。码分复用不同于频分复用和时分复用，不能用滤波和定时来区分各路信号，它区分各路信号是利用扩频码的正交性。因此，码分复用的路数决定于正交码的个数。下图为码分复用收、发系统方框图。图25-1码分复用收、发系统原理方框图设发送端有N个用户，它们发送的信息数据和其对应的扩频码相乘(即模2加)后，对载波进行调制，然后经过功率放大器从天线辐射。接收端首先将信号解调，恢复出所有扩频码与相应信息码相乘的的数字基带信号之和，当本地产生的用户扩频码与该信号相乘，则能还原该路的原始数据信息。下面以4个用户为例，阐述码分复用原理。为叙述和作图方便，假设系统同步(码分复用，不一定要求同步)，并忽略噪声影响。由于调制与解调完成信号的透明传输，因此接端R处的解调信号为：，当本地用户扩频码与该信号相乘，若本地用户扩频码为，我们得到，由于正交，因此，。所以,由此可见能从混合信号中解调出所需的信号。上述4个用户码分复用过程也可用波形图表示。图25-2码分复用过程原理示意图由图25-2可见，1、3、4路信号为0，只有2路信号被恢复。因此该图清楚地说明了码分复用原理。码分复用码分复用扩频码M10扩频码M208bit数据PCM数据扩频码M10扩频码M10还原8bit数据还原PCM数据39P0539P0439P0139P0239P0639P0839P098位指示灯显示图25-3码分复用解复用实验方框图四、实验设置1．复接/解复接、同步技术模块M10：扩频码1测试点。M20：扩频码2测试点。39P08：将39P01铆孔输入数据扩频后的数据测试点39P09：将39P02铆孔输入数据扩频后的数据测试点。39P01：8bit数据输入铆孔。39P02：PCM数据输入铆孔。39P05：码分复用的数据输出铆孔。39P04：码分解复用的数据输入铆孔。39P06：解复用还原的PCM数据输出铆孔。8bit：解复用还原的8bit数据输出指示灯。39SW01拨码器：设置“0111”，选择码分复用解复用功能2.“时钟与基带数据产生器模块”拨码器4SW02设置“01111”，则PCM的编码时钟为64KHZ，4P01铆孔将输出拨码器4SW01设置的8比特串行数据（往上为1，往下为0）。五、实验内容及步骤（一）插入有关实验模块：在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“复接/解复接、同步技术模块”、“PCM/ADPCM编译码模块”，插到底板“G、I、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。1．验证扩频、解扩实验（1）39SW01拨码器：设置“0111”，选择