《通信原理实验》课程教学资源（实验指导）通信原理实验指导书（下）

《通信原理》实验指导与报告 实验一 实验系统概述 一、实验目的： 了解通信原理综合实验系统的组成结构。 掌握通信原理综合实验系统的使用方法。 对照实验系统进一步加深对通信系统基本模型的认识。 二、实验仪器： 通信原理综合实验系统 一台 电话机 两部 三、实验原理： 通信原理综合实验系统中，涉及有数字调制解调技术、纠错 编译码技术、语音编译码技术、数字复接技术、基带传输技术、 电话接口技术、数字接口技术等。该硬件平台模块化功能较强， 其电路布局如图所示，系统的每个模块既可以独立完成特定的功 能，也可以与其他模块联合起来组成一个相对独立的系统。 实验系统通过下面几个端口与外部进行连接： 1.H02(实验箱左端同步口模块内)：同步数据接口方式。该 接口电平特性为RS422,通过该端口接收外部来的发送数据， 并送入调制器中：同时将解调器解调之后的数据通过该端口 送往外部设备。在该接口中，还包括调制解调器提供的收发 时钟信号。在使用RS422接口时需要通过菜单设置，选择调 制器输入信号为“外部数据信号”。 2.K002(实验箱中上部左端的中频Q9连接器)：中频发送信 号连接器。调制后的中频信号通过该接口对外输出，一般通 过中频同轴电缆送入接收端设备。 第1页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 1 页 共 55 页 实验一 实验系统概述 一、实验目的： 了解通信原理综合实验系统的组成结构。 掌握通信原理综合实验系统的使用方法。 对照实验系统进一步加深对通信系统基本模型的认识。 二、实验仪器： 通信原理综合实验系统 一台 电话机 两部 三、实验原理： 通信原理综合实验系统中，涉及有数字调制解调技术、纠错 编译码技术、语音编译码技术、数字复接技术、基带传输技术、 电话接口技术、数字接口技术等。该硬件平台模块化功能较强， 其电路布局如图所示，系统的每个模块既可以独立完成特定的功 能，也可以与其他模块联合起来组成一个相对独立的系统。 实验系统通过下面几个端口与外部进行连接： 1. JH02（实验箱左端同步口模块内）：同步数据接口方式。该 接口电平特性为 RS422，通过该端口接收外部来的发送数据， 并送入调制器中；同时将解调器解调之后的数据通过该端口 送往外部设备。在该接口中，还包括调制解调器提供的收发 时钟信号。在使用 RS422 接口时需要通过菜单设置，选择调 制器输入信号为“外部数据信号”。 2. K002（实验箱中上部左端的中频 Q9 连接器）：中频发送信 号连接器。调制后的中频信号通过该接口对外输出，一般通 过中频同轴电缆送入接收端设备

《通信原理》实验指导与报告 3.JL02(实验箱中上部右端的中频Q9连接器)：从信道中来 的中频信号（如加噪后的中频信号、无线衰落后的低中频信 号)由该接口输入，送入解调模块中进行解调。 4.J007(数字测试信号输入)、J005(模拟测试信号输入)、J006 (地)（实验箱左端的信号输入接头）：测试信号输入端。用 于向通信原理综合实验系统中送入各种测试信号。测试信号 的输入能否加入相应模块还与该模块的跳线器设置有关，具 体见实验步骤。 5.JF01、JG01:标准异步数据端口A(JF01)和B(JG01)。 A到B的异步传输经过信道传输，B到A为直通方式。 6.PHONE1(电话1模块)、PHONE2(电话2模块)：标准电 话接口：用于实现话音信号的输入输出。 在通信原理综合实验系统中，各模块的功能实现，需初始化 不同的FPGA程序与数字信号处理DSP程序，并对它们进行一定 的管理，这些都是通过操作界面进行选择控制的。 中频输出 中频输入 终端数据瑞口A JFOI 终瑞数据 ⊕ 瑞口B 同步数据端口 002JL02 JH02 测试翻入信号 PHONE2 鱼oJ007 oJ005 oJ006 PHONEI 目 通信原理实验系统 通信原理综合实验系统接口布局示意图 第2页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 2 页 共 55 页 3. JL02（实验箱中上部右端的中频 Q9 连接器）：从信道中来 的中频信号（如加噪后的中频信号、无线衰落后的低中频信 号）由该接口输入，送入解调模块中进行解调。 4. J007（数字测试信号输入）、J005（模拟测试信号输入）、J006 （地）（实验箱左端的信号输入接头）：测试信号输入端。用 于向通信原理综合实验系统中送入各种测试信号。测试信号 的输入能否加入相应模块还与该模块的跳线器设置有关，具 体见实验步骤。 5. JF01、JG01：标准异步数据端口 A（JF01）和 B（JG01）。 A 到 B 的异步传输经过信道传输，B 到 A 为直通方式。 6. PHONE1（电话 1 模块）、PHONE2（电话 2 模块）：标准电 话接口；用于实现话音信号的输入输出。 在通信原理综合实验系统中，各模块的功能实现，需初始化 不同的 FPGA 程序与数字信号处理 DSP 程序，并对它们进行一定 的管理，这些都是通过操作界面进行选择控制的

《通信原理》实验指导与报告 鉴 aSAO EaaH IHWL ZHWL aSAO 口卡回 第3页共55页

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《通信原理》实验指导与报告 留郎 街 T d T 日 的 目 訕訕 usrG b l D a 記 即 目 101 0 I 2 D 运 日日 第4页共55页

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《通信原理》实验指导与报告 系统加电后，按照上次关机前选择的模式进行初始化，在这期 间DSP+FPGA模块中的初始化灯(DV01)熄灭：当初始化完成之 后，初始化灯亮。在这之后大约经过5秒钟之后，完成相应模式 参数的设置：在这过程中，液晶显示器一直显示以下内容： 通信原理实验 完成初始化与参数设定后，液晶屏显示： 调制方式选择 按下箭头键，将进入前一次选择的界面。 我们可以通过上、下箭头键进行下列菜单的选择： 菜单1： 调制方式选择 (该菜单只有下箭头和右箭头起作用) 菜单2： SK传输系统 菜单3： BPSK传输系统 菜单4： DBPSK传输系统 菜单5：调制器输入信号 菜单6： 你部数据信号 菜单7： 全1码 菜单8： 全0码 菜单9： 0/1码 菜单10： 特殊码序列 菜单11： m序列 菜单12： 工作方式选择 菜单13： 匹配滤波 菜单14： PCM 菜单15： ADPCM 第6页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 6 页 共 55 页 系统加电后，按照上次关机前选择的模式进行初始化，在这期 间 DSP+FPGA 模块中的初始化灯（DV01）熄灭；当初始化完成之 后，初始化灯亮。在这之后大约经过 5 秒钟之后，完成相应模式 参数的设置；在这过程中，液晶显示器一直显示以下内容： 通信原理实验 完成初始化与参数设定后，液晶屏显示： 调制方式选择 按下箭头键，将进入前一次选择的界面。 我们可以通过上、下箭头键进行下列菜单的选择： 菜单 1：调制方式选择（该菜单只有下箭头和右箭头起作用） 菜单 2：FSK 传输系统 菜单 3：BPSK 传输系统 菜单 4：DBPSK 传输系统 菜单 5：调制器输入信号 菜单 6：外部数据信号 菜单 7：全１码 菜单 8：全０码 菜单 9：０／１码 菜单 10：特殊码序列 菜单 11：m 序列 菜单 12：工作方式选择 菜单 13：匹配滤波 菜单 14：PCM 菜单 15：ADPCM

《通信原理》实验指导与报告 菜单16： 增强调制选择韬 菜单17： AM 菜单18： FM 菜单19： QPSK 菜单20： OQPSK 菜单21： PI4QPSK 菜单22： MSK 菜单23： GMSK 菜单24： 16QAM 菜单25： 64QAM (该菜单只有上箭头和左箭头起作用) 对已选择的模式或参数，在它的旁边打勾作为标志，否则显示 小手。如要选择某一种模式，当移至该菜单时按确认键即可。 当在菜单2~4或菜单17~25中任一菜单上进行确认时，系统 将对该模式进行初始化，在这期间左边的初始化灯(DV01)熄灭： 当初始化完成之后，初始化灯亮；在这之后大约经过5秒钟，完 成相应模式参数的设置，并且在该菜单上打勾。注意：在初始化 未完成前，请不要进行其他操作！ 菜单2~4是调制方式选择；菜单6~11是输入数据选择；菜 单13是一个复选菜单：第一次确认选择，第二次按确认则取消该 参数的设置；菜单14~15是语音编码方式选择；菜单17~25是扩 展的调制方式选择。 为了进一步加深大家对通信系统基本模型的认识，如图所示， 我们设置了两条不同的话路，分别对应于无线传输信道和有线传 输信道： 第7页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 7 页 共 55 页 菜单 16：增强调制选择 菜单 17：AM 菜单 18：FM 菜单 19：QPSK 菜单 20：OQPSK 菜单 21：PI4QPSK 菜单 22：MSK 菜单 23：GMSK 菜单 24：16QAM 菜单 25：64QAM（该菜单只有上箭头和左箭头起作用） 对已选择的模式或参数，在它的旁边打勾作为标志，否则显示 小手。如要选择某一种模式，当移至该菜单时按确认键即可。 当在菜单 2 ~ 4 或菜单 17~25 中任一菜单上进行确认时，系统 将对该模式进行初始化，在这期间左边的初始化灯（DV01）熄灭； 当初始化完成之后，初始化灯亮；在这之后大约经过 5 秒钟，完 成相应模式参数的设置，并且在该菜单上打勾。注意：在初始化 未完成前，请不要进行其他操作！ 菜单 2 ~ 4 是调制方式选择；菜单 6 ~ 11 是输入数据选择；菜 单 13 是一个复选菜单：第一次确认选择，第二次按确认则取消该 参数的设置；菜单 14 ~ 15 是语音编码方式选择；菜单 17~25 是扩 展的调制方式选择。 为了进一步加深大家对通信系统基本模型的认识，如图所示， 我们设置了两条不同的话路，分别对应于无线传输信道和有线传 输信道：

《通信原理》实验指导与报告 从用户电话1向用户电话2的信号支路是以无线信道传输技 术为主，信号流程为：用户电话接口1→话音编码1→汉明纠错编 码→信道调制→加噪信道→·信道解调→汉明译码→话音解码2→ 用户电话接口2。 从用户电话2向用户电话1的信号支路是以有线信道传输技 术为主，信号流程为：用户电话接口2→话音编码2→信道复接→ 线路编码(HDB3/CMⅦ)→加噪信道→线路译码→信道解复接→话 音解码1→用户电话接口1。 上述两条通路几乎涵盖了实验系统的所有模块，与实际通信 系统极其相近，这对我们建立通信系统的概念，深入理解通信系 统的基本模型具有重大意义。在今后的实验中，我们还会对其中 某些模块进行更详细的测试，以此来加深我们对所学知识的理解。 FSK BPSK DEPSK 文负处埋榄块 接年控制 汉明 汉明译 码 电 话 长口 无线传射信道 码 有线张衔修通 话苦细巴赖起 修 线蹄 信 话普细巴数混 她码示 秘南栖 她址码 PCM m年到训網出 其 复楼 m仔到 ADPCM 标志阴步 同为 的标家 CVSD HDB3 CMI 名电跖测试摸块问注接框图 第8页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 8 页 共 55 页 从用户电话 1 向用户电话 2 的信号支路是以无线信道传输技 术为主，信号流程为：用户电话接口 1→话音编码 1→汉明纠错编 码→信道调制→加噪信道→信道解调→汉明译码→话音解码 2→ 用户电话接口 2。 从用户电话 2 向用户电话 1 的信号支路是以有线信道传输技 术为主，信号流程为：用户电话接口 2→话音编码 2→信道复接→ 线路编码（HDB3/CMI）→加噪信道→线路译码→信道解复接→话 音解码 1→用户电话接口 1。 上述两条通路几乎涵盖了实验系统的所有模块，与实际通信 系统极其相近，这对我们建立通信系统的概念，深入理解通信系 统的基本模型具有重大意义。在今后的实验中，我们还会对其中 某些模块进行更详细的测试，以此来加深我们对所学知识的理解

《通信原理》实验指导与报告 四、实验内容： 1.开机设置： 通过选择菜单，将调制方式设置为BPSK方式，调制器输入 信号设置为外部输入信号，工作方式选择ADPCM方式。 2.无线信道测试： 将ADPCM模块I的编码器输入信号选择开关K501设置 为N(左端)：将汉明译码模块的输入信号与输入时钟选择开 关KW01、KWO2设置为CH(左端)：将ADPCM模块Ⅱ的译码 器输入信号选择开关K604设置为CH(左端)：将电话Ⅱ模块 的输入信号选择开关K203设置为ADPCM(左端)：用话机1呼 叫话机2，若话机2正常接收则表明话路畅通，可以实现用户 1到用户2的实时通信。画出话音信号流程及相应的通信系统 模型。(*)在对无线信道进行测试时，可以通过调整噪声模 块中的跳线开关组S001来调整解调端输入信噪比，从而定 性的测试系统抗噪声性能。 3.有线信道测试： 将ADPCM模块Ⅱ编码器输入信号选择开关K601设置 为N(左端)：将CMI编码模块输入信号选择开关KX01设置 为Dt（左端)；将解复接模块中的编码与时钟类型选择开关 KBOL、KB02均设置为CMI(中间)：将ADPCM模块L译 码器输入信号选择开关K504设置为MUX（左端)；用话机2 呼叫话机1，若话机1正常接收则表明话路畅通，可以实现 用户2到用户1的实时通信。画出话音信号的流程以及相应 的通信系统模型。(*)我们可以通过调整CMⅡ编码模块误码 使能开关X03人为加入错码，来定性测试系统抗噪声性能。 第9页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 9 页 共 55 页 四、实验内容： 1．开机设置： 通过选择菜单，将调制方式设置为 BPSK 方式，调制器输入 信号设置为外部输入信号，工作方式选择 ADPCM 方式。 2．无线信道测试： 将 ADPCM 模块Ⅰ的编码器输入信号选择开关K501 设置 为 N（左端）；将汉明译码模块的输入信号与输入时钟选择开 关 KW01、KW02 设置为 CH（左端）；将 ADPCM 模块Ⅱ的译码 器输入信号选择开关 K604 设置为 CH（左端）；将电话Ⅱ模块 的输入信号选择开关 K203 设置为 ADPCM（左端）；用话机 1 呼 叫话机 2，若话机 2 正常接收则表明话路畅通，可以实现用户 1 到用户 2 的实时通信。画出话音信号流程及相应的通信系统 模型。（*）在对无线信道进行测试时，可以通过调整噪声模 块中的跳线开关组 SW001 来调整解调端输入信噪比，从而定 性的测试系统抗噪声性能。 3．有线信道测试： 将 ADPCM 模块Ⅱ编码器输入信号选择开关 K601 设置 为 N（左端）；将 CMI 编码模块输入信号选择开关 KX01 设置 为 Dt（左端）；将解复接模块中的编码与时钟类型选择开关 KB01、KB02 均设置为 CMI（中间）；将 ADPCM 模块Ⅰ译 码器输入信号选择开关 K504 设置为 MUX（左端）；用话机 2 呼叫话机 1，若话机 1 正常接收则表明话路畅通，可以实现 用户 2 到用户 1 的实时通信。画出话音信号的流程以及相应 的通信系统模型。（*）我们可以通过调整 CMI 编码模块误码 使能开关 KX03 人为加入错码，来定性测试系统抗噪声性能

《通信原理》实验指导与报告 五、实验记录与分析： 第10页共55页

《通信原理》实验指导与报告 第 10 页 共 55 页 五、实验记录与分析：