【正文】 通信系統(tǒng)原理實驗 青島科技大學信息科學技術學院 通信工程教研室 李勤 TX5通信原理教學實驗系統(tǒng) 實驗目錄 實驗一 數字基帶信號 實驗二 數字調制 實驗三 模擬鎖相環(huán)與載波同步 實驗四 數字解調與眼圖 實驗五 數字鎖相環(huán)與位同步 實驗六 幀同步 實驗七 時分復用數字基帶通信系統(tǒng) 實驗八 時分復用 2DPSK、 2FSK通信 系統(tǒng) 實驗九 PCM編譯碼 實驗十 時分復用通話與抽樣定理 GP4通信電子線路教學實驗系統(tǒng) 實驗目錄 實驗十一 振幅調制器 實驗十二 混頻器 實驗十三 調幅波信號的解調 實驗十四 模擬通話實驗 F STA BS SLA PCMA PCM AK’ STB BS SLB PCMB BS BK cos?ct PCM編碼 PCM編碼 同 步 復 接 碼變換 2PSK 調制 發(fā)濾 波器 信道 cos?ct BK AK PCM 收濾 波器 載波 同步 低通 位同步 抽樣 判決 碼反 變換 CP CP FS F1 F2 F1 CP CP SRA SRB 幀同步 PCM譯碼 PCM譯碼 a a b b 信道 編碼 信道 譯碼 AK’ 延遲 AK TX5通信原理教學實驗系統(tǒng) 實驗系統(tǒng)涵蓋了數字頻帶傳輸的主要內容及時分復用技術，其設計思路是如下圖所示的兩路 PCM/2DPSK數字電話系統(tǒng)。 TX5通信原理教學實驗系統(tǒng)布局示意圖 TX5通信原理教學實驗系統(tǒng) 實驗目錄 實驗一 數字基帶信號 實驗二 數字調制 實驗三 模擬鎖相環(huán)與載波同步 實驗四 數字解調與眼圖 實驗五 數字鎖相環(huán)與位同步 實驗六 幀同步 實驗七 時分復用數字基帶通信系統(tǒng) 實驗八 時分復用 2DPSK、 2FSK通信系統(tǒng) 實驗九 PCM編譯碼 實驗十 時分復用通話與抽樣定理 實驗一 數字基帶信號 一、實驗目的 了解單極性碼、雙極性碼、歸零碼、不歸零碼等基帶信號波形特點。 掌握 AMI、 HDB3碼的編碼規(guī)則。 掌握從 HDB3碼信號中提取位同步信號的方法。 掌握集中插入幀同步碼時分復用信號的幀結構特點。 二、實驗內容 用示波器觀察單極性非歸零碼（ NRZ）、傳號交替反轉碼（ AMI）、三階高密度雙極性碼（ HDB3）、整流后的AMI碼及整流后的 HDB3碼。 用示波器觀察從 HDB3碼中和從 AMI碼中提取位同步信號的電路中有關波形。 用示波器觀察 HDB AMI譯碼輸出波形。 三、基本原理 ?基帶信號 —— 未經過調制的脈沖數字信號 。 ?數字基帶傳輸系統(tǒng) —— 直接在信道中傳輸數字基帶信號的系統(tǒng) 。 ?波型 —— 數字基帶信號的脈沖波形有矩形 、 鐘形 、三角形等 ， 并無嚴格規(guī)定 ， 以矩形脈沖為最常用 。 ?碼型 —— 指數字與脈沖的對應關系 。 四種基本碼型： 什么碼型好 ？ （ 基本要求是前三項 ） （ 1） 無平均直流成份 。 （ 2） 便于提取同步信息 （ 定時脈沖 ） （ 3） 不受信源統(tǒng)計性質影響 。 四種基本碼型中 ， 只有雙極性歸零碼能滿足前兩條要求 ， 但它仍受信源統(tǒng)計影響 。 實際上它已經是三電平碼 。 經改進，提出以下碼型： （ 1）歸零的極性交替轉換碼（ AMI碼） （ 2）三階高密度雙極性碼（ HDB3碼） 消息代碼 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 … 1. AMI 碼 ——— Alternate Mark Inversion （傳號交替反轉碼） 克服了信源統(tǒng)計依賴性 。 規(guī)則：（ 1）無脈沖為“ 0” ； （ 2）用極性交替的正負脈沖表示“ 1” 。 ＋ E － E 0 AMI碼 +E 0 0 –E +E 0 0 0 0 0 0 0 E +E 0 0 E +E… (1) 當信碼中連 “ 0” 個數不超過 3時 ， AMI碼即為 HDB3碼； (2) 當連 “ 0” 個數超過 3時 ， 則將第 4個 “ 0” 改為 “ 1” 碼 ，記作 V碼 。 為與真正 “ 1” 碼區(qū)別 ， V碼的極性破壞了正負交替的規(guī)律 ， 它與前一個非 “ 0” 脈沖的極性相同； 卻發(fā)現：若兩 V碼間有 奇數 個 “ 1” ， V碼滿足極性交替 。 若兩 V碼間有 偶數 個 “ 1” ， V碼不滿足極性交替 。 信息代碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 l 1 AMI碼： 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 0 0 0 0 1 +1 HDB3碼： 1 0 0 0 V +1 0 0 0 +V 1 +1 0 0 0 +V 1 +1 2. HDB3碼 ——— High Density Bipolar 3 code （ 三 階高密度雙極性碼 ） 解決 AMI碼在多個連零情況下無法提取同步信息的困難 。 信息代碼： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 l 1 AMI碼： 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 0 0 0 0 1 +1 （ 3） 為確保碼中直流成份為零 ， V碼也應保持極性交替； 當兩個 V碼之間有偶數個 “ 1” 時 ， 將 4連 “ 0” 的第一個 “ 0”更改為與該 V碼極性相同的脈沖 ， 記為 B， 并要求 B碼與其后的 V碼合起來 ， 與它前面的 V碼保持極性交替的規(guī)律 。 （ 4）當出現 B00V時，后面相繼 1碼的極性只好與 B00V相反，與原先的 AMI碼不同。 HDB3碼： 1 0 0 0 V +1 0 0 0 +V 1+1 B 0 0 V +1 1 HDB3的譯碼： ? 因為 HDB3編碼的結果，凡是單個的同極性脈沖都代表 1，且中間少于四個連 0；凡是雙連的同極性脈沖都代表存在四個連 0。碼流中不存在三連或更多的同極性脈沖。 ? 所以譯碼規(guī)則很簡單：而雙連的同極性脈沖，將后面的 V碼譯為 0的同時，且將 V碼前面的三個碼元也都譯為 0。單個的同極性脈沖，無論什么極性都譯為 1；這樣一來， B00V和 000V都被譯為 0000，即不會把 B當作 1，也不會把 000V前面的 1當作 0。 010 0111 數據 2數據 1幀同步碼無定義位數字信源 本模塊是整個實驗系統(tǒng)的發(fā)終端。本單元產生NRZ（單極性不歸零碼）信號，信號碼速率約為，幀結構如圖所示。幀長為 24位，其中首位無定義，第 2位到第 8位是幀同步碼（ 7位巴克碼1110010），另外 16位為 2路數據信號，每路 8位。 實驗電路中數據碼用紅色發(fā)光二極管指示，幀同步碼及無定義位用綠色發(fā)光二極管指示。發(fā)光二極管亮狀態(tài)表示 1碼，熄狀態(tài)表示 0碼。 ( AMI ) HDB 3 編譯碼器 單 — 雙 變 換 雙 — 單 變 換 相加器 鎖相環(huán) 限幅放大 帶通 +H OUT BS IN H OUT NRZ IN HDB 3 ( AMI ) +H H NRZ （ AMI ） BS R BP F DET 整流器 AMI/HDB3編譯碼方框圖 四、實驗步驟與結果 實驗結果： （ 1）觀察并記錄全 1碼對應的 NRZOUT信號 （參考信號）及 AMI碼 和 HDB3碼 。 （ 2）觀察并記錄全 0碼對應的 NRZOUT信號 及 AMI碼 和HDB3碼 。 （ 3）將 K K K3置于 0111 0010 0000 1100 0010 0000態(tài)，觀察并記錄 NRZOUT信號 及對應的 AMI碼 和 HDB3碼 。 （ 4）將 K K K3置于任意狀態(tài)， K4先置 A（ AMI）端再置 H（ HDB3）端， CH1接信源單元的 NRZOUT， CH2依次接 HDB3單元的 DET、 BPF、 BSR和 NRZ ， 記錄這些信號波形。（ AMI一組， HDB3一組） 實驗二 數字調制 一、實驗目的 掌握絕對碼、相對碼概念及它們之間的變換關系。 掌握用鍵控法產生 2ASK、 2FSK、 2DPSK信號的方法。 掌握相對碼波形與 2PSK信號波形之間的關系、絕對碼波形與 2DPSK信號波形之間的關系。 二、實驗內容 用示波器觀察絕對碼波形、相對碼波形。 用示波器觀察 2ASK、 2FSK、 2PSK、 2DPSK信號波形。 三、基本原理 載波數字調制將數字基帶信號的信息轉載到高頻載波上去的處理過程。 數字基 帶信號 調制器 信道 解調器 數字 信號 載波數字調制系統(tǒng) （數字帶通通信系統(tǒng)） 調制器 S (t ) C (t ) e (t ) 數字基帶信號 正弦載波 1 0 0 1()st2 F SK t2 P SK t2 ASK t 調制信號為二進制數字信號時，這種調制稱為二進制數字調制。在二進制數字調制中，載波的幅度、頻率或相位只有兩種變化狀態(tài)。 二進制單極性不歸零的隨機矩形脈沖序列 乘法器 cos ? c t e 2ASK ( t ) cos ? c t 開關電路 s ( t ) e 2ASK ( t ) s ( t ) 模擬法 鍵控法 二進制振幅鍵控（ 2ASK）信號的調制方法 1 1 1 10 0 0