5123通信一体化综合实训系统使用指导(：信道仿真部分)

1、5123通信一体化综合实训系统使用指导（：信道仿真部分）信道仿真实训部分指导书信道仿真u录第一章信道仿真部分的结构与功能设置....1.9.电路组1白噪声发生器模3通道8a/d 模块11 fpga 模块.13 d/a 模块15显示模块.17 fpga初始化模块21信道仿真平台用户界而的使用24第二章恒参白噪声信道26实验一门噪声特性测量26第三章衰落信道模型29实验一瑞利衰落信道特性测试与仿真29实验二莱斯衰落信道特性测量与仿真33实验三二径衰落信道特性测量与仿真 37实验四非线性信道、硬限幅信道特性测量41附录一：信道仿真平台模式设置

2、44信道仿真实训部分指导书第一章信道仿真部分的结构与功能设置电路纽成在信道仿真平台中，主要提供了以下儿项功能：高斯白噪声发生器：产生一窄带高斯白噪声。对常川信道的仿真（电路模拟）：如光纤信道、无线衰落信道、非线性信道及硬限幅信道等等。在电路组成上，主要包括以下几个主要部分：白噪声发生模块；通道模块；a/d模块；fpga模块；d/a模块;显示控制模块；epga初始化模块。在平台上具有友好的人机接口界而，学生可以通过键盘和液晶显示器选择相应的工作模 式和设置有关参数。信道仿真平台通过下面几个端口与外部进行连接：11. 中频入t（s001,左上方的中频连接器）:为中频信号第一路输入端。输入信号來白通

3、原部分调制后的中频输出信号，输入信号电平正常为l5vp-p到2vp-p。12. 中频出-1 （b002,左下方的中频连接器）:为第一路中频信号输出端。信道仿真平台对來口 “中频入-1”的中频信号进行处理（加噪、多径、非线性等），最终由 “中频出t”输出，输出信号电平正常为1. 5vp-p到2vp-p。1信道仿真实训部分指导书13. 中频入-2 （b001,右上方的中频连接器）：为中频信号第二路输入端。输入信号來自通原部分调制后的小频输出信号，输入信号电平止常为l5vp-p到2vp-p°14. 中频出-2 （s002,右下方的屮频连接器）：为中频信号第二路输出端。信道仿真平台对来自“中

4、频入-2”的中频信号进行处理（加噪），最终由“中频出-2”输 出,输出信号电平正常为1. 5vp-p到2vp-p。15. 外部测试信号、地（j003）（位于通道模块下部）：为测试信号输入端，用于向信道仿真平台中送入各种测试信号o在信道仿真平台中，第一输入中频通道与笫二输入中频通道的处理方式不完全相同，分 别如图1t、图1-2所示。中频出2中频入21加噪信道4-©图1-1第一输入中频通道的信号处理流程2信道仿真实训部分指导书图1-2第二输入中频通道的信号处理流程对于第一输入中频通道，具中频可以通过下而几种信道类型：16. 加噪信道；17瑞利衰落信道;18. 莱斯衰落信道；19. 二径衰

5、落信道;20. 非线性信道;对于其中的类型1通过外部硬件仿真，其它类型信道通过fpga进行仿真。对于第二个中频通道，其中频口j以通过下而的信道类型：21. 加噪信道；在信道仿真平台中，噪声的产牛:是通过fpga产牛的伪随机码，经外部处理获取，其特 性与高斯特性能较好地吻合。对在实验中所需采川的信道类型，必须通过相应的跳线开关选择相应的通道模式，具体 设置方式见附录一。口噪声发器模块周期性m序列的谱特性具有白噪声特性，在白噪声模块屮利用这一性质产生一高性能的 噪声源。但一般m序列由于状态数冇限，产牛的信号随机性不强，且分布一般不为高斯分 布。为了能产生所需要的白噪声，采用了以下技术措施：23.

6、m序噪声特性与其周期长度有关，周期越长，越接近口噪声谱。在fpga中选用了2231的长m序列。24. 并在m序列中加入了一定的扰动技术，使其性能更好。25. 另外，还采用了高速率驱动时钟(24.480mhz),使产生的噪声谱很宽，而系统中 所使用的只截取其频带的一小部分。3信道仿真实训部分指导书采用这些措施后，噪声分布更接近理想噪声，能满足本实验实训系统的耍求。白噪声发生模块电路框图如图1-3所示。在该模块中信号流程如下：由fpga输出的24. 480mhz的m序列经u103a、u103b缓冲 后,经由u104a进行隔离放大。u104b u105a组成了 2mhz的标准四阶butterwort

7、h低通 滤波器，这样在tp102上可测得其输出波形。u105b起到输出隔离作用。在后面的电路 中，u105b的输出可到达两个电路模块:一是由u106a、u106b组成950khz到1050khz的 带通滤波器，另一个电路模块是由u107a、u107b纽成128khz的低通滤波器。这样，选择 开关k104四个跳线位置从右到左分别对应以下四种信号：26. 0到2mhz的宽带噪声信号;27. 950khz至lj 1050khz通带噪声信号；28. oiiz到128ki1z的窄带噪声信号；29. 地端（无噪声信号）；可在k104上通过短路器选择不同的噪芮信号送入后续电路。该模块的电原理图见图1-4所示

8、。在噪声发生模块屮，测试点的安排如下:30.tp101：31.tp102：32.tp103：33.tp104：34.tp105：35.tp106：36.tp107：fpga输出的原始m序列;经2mhz低通滤波器z后的噪声测试点;9501050khz带通滤波器的输入信号;128kiiz低通滤波器的输入信号;9501050khz通带白噪芮信号;128khz窄带噪声信号;放人z后的噪声信号（包含三种类型噪声）；在该模块中，跳线器的安排如下：37. k102用于选择测试信号或宽带白噪声信号:38. k102置于1-2 （短路器置于左端）,则在tp105产牛一通带白噪声信号;信道仿真实训部分指导书39.

9、 k102k于2-3 （短路器置于右端）,可利用外部测试信号测量950-1050khz带通滤波器的带通特性；40. k103用于选择测试信号或宽带白噪声信号：41. k103置于1-2端（短路器置于左端），则在tp106产牛一窄带白噪声信号;42. k103置于2-3 （短路器置于右端），可利用外部测试信号测量128kiiz低通滤波器的带通特性；43. k104用于选择tp107输出噪声类型：44. k104置于1-2,则产生2mhz的宽带噪声;45. k104置于3-4,则产生一 950-1050khz的通带白噪声；46. k104置于5-6,则产生一 128khz窄带白噪声;47. k10

10、4置+7-8,无噪声信号输出；k104在电路板上没有明显的脚标记，其放置如下（其与pcb板的位置完全一致），k104 通常选择3-4 （可对通道加入中频噪声）或7-8 （取消加噪声模式）连接方式：加噪时k104的设置见图1-3所示：7 531。 oo o （j o8 642图1-3加噪时k104的设置无加噪时k104的设置见图1-4所示:图1-4无加噪时k104的设置在白噪声模块中，电位器w101用來控制输出噪声的人小。信道仿真实训部分指导书图1-5门噪声发生器模块框图6信道仿真实训部分指导书图1-6白噪声发生器模块电原理图7trimlilksil ucmti'i.*o tliu-ix

11、，m ipi.mrl>s.ikrix s.iklll& nr meqa h z= »p卄citsii m<：l?»ilm-ttmifa tle rcihi«-ci3hi/5.ik1ir ins o-ii厲 hpki2? mktpiir.,ovii'cirhirivinklire 關g kt*i kh机kl> 4 acl：4 n hrcl» 0 lf信道仿真实训部分指导书通道模块通道模块主要完成信号的选择、噪声的加入等功能。该模块的框图如图1.3-1所示。该模块的电原理图见图1. 3-2所示。在信道仿真平台中对第一输入中频

12、信号进行非线性/衰落处理，同时还可进行加噪处 理。在通道模块中将以如下三种方式对信号进行处理：49.50.51. 第一输入屮频信号的非线性/衰落处理；第一输入原始中频信号直通传输；第一 输入中频信号上的白噪声信号叠加；通过设置开关k201可对第一输入中频信号进行以上三种方式的处理：第一种处理方式：原始信号输出。这吋跳线器k201的设置为3-4。具体设置如图1-7：2 4 6图1-7第二种处理方式：原始信号+噪声信号输出。这时跳线器k201的设置为3-4、5-6o m体设置如图1-&用w101调节输出噪声大小：2 4 6图1-8第三种处理方式：非线性/衰落处理输出。这时跳线器k201的设

13、置为1-2。具体设置如 图 1-9：信道仿真实训部分指导书图1-9k201的其它跳线状态一般使用较少。以上两种处理方式实际上是対三种信号的选择与合路，这主要出运放u201b完成，而 u201a是对原始的第一输入小频信号进行缓冲。对于第二输入中频信号，在信道仿真平台中主要是完成加噪功能。u202b是完成第二输 入中频与噪声的合路，u202a是合路z后的输出缓冲。在通道模块屮，测试点的安排如下：52. 53. 54. 55.第输入 中频第愉出中频第：输入 中频第输出中频tp201：第一输入中频信号测试点（对第一输入中频具有全仿真功能）；tp202：第二 输入中频输出信号（对第二输入中频仅有加噪声功

14、能）tp203：对第一输入中频处理z后 输出信号测试点；tp204：第二输入中频信号测试点；图1-10通道模块方框图9信道仿真实训部分指导书6200.luf图1-11通道模块电原理图rrciirirjj.nryioit>_2a"闷1hluichmuikuxm1山山qbillill j fi>u fldl ii4j.ml mjik i施io-flj1 1uhlur%touiimi 11iu&1xd»l iimillaim! »k!oivllluuhk.ll10r205信道仿真实训部分指导书a/d模块a/d模块将输入的中频信号进行数字化，以便送入f

15、pag模块中进行各种信道的仿真数字 处理。a/d模块完成以下三方面的功能：57.首先经过四阶低通滤波器：将带外噪声或干扰滤除，消除a/d采样时的折叠噪声；5&再进行直流电平调整：以满足a/d对信号直流偏置的要求（使tpf03的直流电平为1.60v 左右）；59. 经tlc5510芯片将第一输入中频信号进行量化（a/d）,并送入fpga中进行衰落或非线性处理；kf01用于选择测试信号还是笫一输入中频信号。当kf01处于2-3位置时，将选择外部 测试信号用丁测试低通滤波器的性能，外部测试信号由“外部测试信号”和地（j003）端 加入；当kf01处于1-2位置时，将选择第一输入中频信号。uf

16、01a、uf01b组成了 2mh刁的 低通滤波器，这是一个增益为odb的标准butterworth低通滤波器。该滤波器的l!的是滤 除信号的带外噪声，同时也是用于a/d z前的抗混叠滤波。uf02b完成对信号的电平调 整，使输入信号的电平在最佳的量化范围内。最后，经过直流电平偏置调整，保证在无输 入信号时（s001无信号输入）a/d输出为128 （十进制数）。a/d模块的框图见图1-12, a/d模块的电原理图见图l-13o在a/d模块中，测试点的安排如下：60. tpf01：第一输入中频信号;61. tpf02：低通滤波器输出信号；62. ptf03：直流偏置z后的中频信号；63. tpf0

17、4： a/d 符号比特；图1-12 a/d模块框图11信道仿真实训部分指导书 图1-13a/d模块电原理图u广es*、fl.ij . jh uj. hrdjn 二二 3* :12 rf13信道仿真实训部分指导书fpga模块其电原理图见图1-14。ug01是一片人规模fpga器件，主要完成各种无线信道模型的电 路仿真。学生可以通过操作界面选择不同的信道仿真模型，主耍有以下几种：65. 瑞衰落模型66. 莱斯衰落模型67. 二径衰落模型68. 非线性信道模型69. 硬限幅模型在以上不同的信道模型下，由fpga初始化模块通过dclk、cofig_done、nconfig、 “status、datao

18、五根信号线根据初始化时序完成对fpga的初始化。ug04是驱动fpga的 主时钟,由其产生a/d、d/a采样的主时钟（采样速率为4.096mhz）。ad7、ad6、ad5、 ad4、ad3、ad2、adk ado与a/d采样数据接口，fpga读入a/d样点后，按相应的模型算 法进行处理，将处理z后的结果送d/a输出。da7、da6、da5、dm、da3、da2、dak dao 是fpga与d/a器件进行数据接口。sto、st1是完成对fpga参数设置的数据线与时钟线 （这儿的参数设置如时延、信号辐度等等），st2、st3在系统屮没有采用。ug02、ug03分别是2.5v和3.3v的稳压器,它们

19、对fpga提供所需电源电压。信道仿真实训部分指导书图1-14 fpga模块电原理图4 *-a.' -ls inourinoui11r4>i4工hiheg wznvcram ex# 二rf -lsfl 二？>:e-2jh/ 二-一x.-xltv 二(二*2nc*f-:ilzlll>2-:、丄a:x4三1*5/>d->cm >e ±= >sa2cxxaw一i二9£sr=w-st3ed件rc<l.-.sr7x1t2£1-jimg= i込 l - an-e*22 dow5.9* cst<二？；u5->mn

20、uqo- ri:二三 i?lx=x-14信道仿真实训部分指导书d/a模块fpga按相应的信道模型处理z后的数字中频信号，需要经d/a模块述原成模拟中频信 号，并在该模块屮同时完成滤波（以便将高次谐波信号滤除）、放人（使信号电平达到相 应的耍求）等功能。d/a 模块由 ue01 （ad7528）、ue02 （tle2072）、ue03 （tle2072）组成。ue01 是一个双 路d/a模块，在该模块中仅采用了-其a通道。d/a的数字样点信号曲da7、da6、da5、 da4、da3、da2、dai、dao管脚输入,另外管脚clk_da是u801的数据输入时钟,在该时 钟的上升沿,管脚上的数字信

21、号da7、da6、da5、da4、da3、da2、dak dao进行d/a器 件。ue02a是d/a的输出运放,在ue02a的1脚上可测出具有阶梯的模拟信号，该信号除 了含有所需的基带信号外，述包括高次谐波。ue02b、ue03a组成2mhz的低通滤波器以滤 除信号中的高阶谐波分量，ue03b对信号电平进行放大输岀，送到后而的通道模块中。在 d/a模块中,选择开关ke01是用于测试2mhz低通滤波器的频响性能。当它们置于2-3位 置（短路器置于右端）时，选择外部测试信号，可从外部信号输入端j002 （信号）、j003 （地）处加入测试正弦波信号进行测试；当它们置于1-2位置（短路器置于左端）时

22、，将 选择d/a通道输出的模拟信号，即进入止常工作状态。该模块的电路框图见图l-15o该模块的电路图见图l-16o在d/a模块中，测试点的安排如下：71. tpe01： d/a 输出信号;72. tpe02：经低通滤波器输出的模拟信号;图1-15 d/a模块框图15信道仿真实训部分指导书图 1-16d/a模块电原理图16“八fit_w_1>.«u._、:t门virctiuubl«hhnm iiv ual huim-4yhti7:u<h*r<i»mmmilimpc4uhi iimwh厂whic>2 wcm*kku1 -<uru i信道仿

23、真实训部分指导书显示控制模块在信道仿真平台中，有许多操作需要与学生进行交互，这一功能主要在显示控制模块中 完成。显示控制模块通过一片微处理机接收学生的键盘输入，通过液品显示器显示，并对 相应硬件模块进行初始化。uc01 (89c52) 、 uc02 (x25045) 、 uc03 (74als373) 、 uc04 (28f512) 、 uc05 (74als138)构成了一个最基木的8031系统。uc01是mcs51单片机，它是该模块的核 心，运行显示控制模块的软件。uc02完成对uc01的上电复位与对电源电压的监视，如果 电源电压波动太大或瞬间掉电引起部分电路的工作不正常，uc02输出一高

24、电平复位脉冲， 对uc01进行复位使具工作止常。uc03是mcs51的低8位地址锁存器，用于对外部程序或 数据区进行寻址。uc04存贮显示控制模块的所有软件(程序区为64k字节)，mcs51运行 时从中读取相应的软件指令并进行执行。uc06 (74als374)、uc07 (74als374)、uc08 (74als244)为 mcs51 的并口，主要用于 对系统的初始化与相关参数的设置。uc06的低两位用于对系统硬件进行复位，resetiijij 于复位那些需要高电平复位的器件(如fpga初始化功能模块)，resetl用于复位需要低 电平复位的器件(此线没有使用)。mcs51复位后首先对各功

25、能模块进行复位，然后进入 后继处理，reseth. resetl在该过程中需进行设置，在以后的功能设置中也会用到。 set_fpga0, set_fpga1, set_fpga2, set_fpga3 为控制 fpga 初始化模式选择，选择向 fpga器件中下载那个工作软尿(因为在不同的信道模式下，fpga内部结构不同)。uc07 的row1, row2两根信号线用于键盘扫描；信号线d8c为液品显示器的数据/命令选择，低 电平表示(dd0-dd7)将向液品显示器中送显示数据，高电平压表示(dd0.dd7)将液品 显示器中写控制命令；信号线disprw用于液晶显示器的读写控制；信号线sto, s

26、t1用于 对fpga的初始化参数的设置，st0是时钟信号，st1是数据信号。uc08、uc09为模块的数 据存贮区，目前此两器件未使用：mcs51的row1, r0w2, col1, c0l2, col3五根信号线组成对健盘的信号扫描，17信道仿真实训部分指导书通过该五根线对以判f1前学生己按下哪-个键，从而执行相应的操作。其中row1, row2 为信号输出线，col1, c0l2, col3为信号输入线。键盘扫过程如下：74. row、row2初始化为低电平;75. 苗先在row1信号线上置成高电平，检测colk c0l2、c0l3哪根线出现高电平，则可判断哪个键c按下；76. 然后在r0

27、w1置成低电平、row 2置成高电平,检测colk c0l2、c0l3哪根线出现高电平，则可判断哪个键已按下;77. r0w2置成低电平,返回步骤1继续进行;jc01为液晶显示器的接口插座，通过该接口完成对液晶的初始化与显示控制。显示控制模块的工作过程如下：78. 系统上电复位（或学生从操作界而按复位按钮），89c52从主程序入口处开 始执行；79. 通过reseth, resetl对相应模块进行复位。80. 学生通过操作界面选择某一t作模式，根据学生的选择mcs51通过并口 0由 set fpgao、set fpga1、set fpga2、set fpga3 四根信号线设置fpga初始化单元

28、的模式：见表1. 14-1所示。81. 复位fpga初始化模块，使其按要求进行初始化。82. fpga 初始化模块根据（set_fpga3, set_fpga2, set_fpga1,set_fpga0）对fpga进行初始化。（例如瑞利衰落模式与二径衰落模式的初始化数据足不一样的）。83. mcs51显示系统的设置状态（例如由小手状态变成打勾状态）。84. 延时5秒后，各模块进入正常工作状态。85. 显示控制模块继续等待处理学生的输入，接收学生的命令。18信道仿真实训部分指导书表1. 14-1四根信号线设置fpga初始化单元的模式(set_fpga3,set_fpga2,set_fpga 1

29、,set_fpgao)模式0000瑞利衰落模式0001莱斯哀落模式0010二径衰落模式0011非线性模式0100硬限幅模式其它保留（用于系统扩充）其电原理图见图1t7所示。该模块一般不提供实验项ao信道仿真实训部分指导书图1-17显示控制模块电原理图ucic5ori.1t c5wi7vtc mg<5fii cj?r i正ixtc«icw：(a. i.ujh12ma a b i±7,2小 曲门心i nt 口 旳jtw斗mirvilv?gl¥4g?，5v*gydv?rz；c !lx»ii；hnpix?.2c 一iii-ae0yr-trm如npfcnac

30、h311ttl 111uaiiinti i mil_i：匸m l二crn ru rismvr-!_lxiv1j#t ipg mlei;ftp.j1l » uj.7ttt、円777_cm：>ixu l：、loj、4、r：k i co、3-?、z i:<i-u®4 211512ri l*i!1*2-4 心prrrm pul ntf nis i'lm ne- pi* plcrxdtvi1 科“ rawjh77ji7«t»、lm川y门 l：4iht门5i im i:o【川7> pff知w i lt cr -gnj° h1uto

31、,ul屮阿flditv -fj41* ik1斗>qsnihu14w ttivitnrra<<j1x.4i12wd 1s «,iia _lja 2v<1pjx.u、1.v* <h911 1521 !<<d/3i/x.uh、all all/v -/.k/<jnx.u-4s inm4/<|mjrj-jf a*cm'"t: vnim.-il e门dcs船a«. w-cau门i从ii i、_l±l_il»le u7h7""玄lidit it二 y1公y20信道仿真实训部分指

32、导书fpga初始化模块fpga初始化模块根拯信道仿真平台人机界而的选择，对fpga进行不同初始化配置，其 主要由片处理机完成。fpga初始化模块受set_fpga0, set_fpga1, set_fpga2, set_fpga3四根信号线控制。ud01 (89c52)、ud02 (74als373)、ld03 (29f040)构成了一个最基本的 8031 系统。 ud01是该模块的主处理器，fpga的初始化程序在ud01中执行，该程序按altera的 ep1k30器件的下载时序进行。ud02是mcs51的地址锁存器，用于锁存mcs51的低8位地 址,以便对系统的程序区或数据区进行寻址o ud

33、03是mcs51的数据区,通过a16,a17,a18 进行了地址扩展，数据区的容量是4m比特，在该数据区中主要存贮fpga的初始化数据， 可容纳8种ep1k30的配置数据。ud04 (epc2)、j302在系统中末采用。fpga初始化模块根据來自显示控制模块的四根信号线(set_fpga3, setjtga2, set fpga 1, set-fpga0)选择和应的初始化数据对ep1k30进行初始化，初始化信号线由 mcs51的p1 口上五个脚组成，其与ep1k30的管脚直接相连。这五根初始化信号线为：87. nconfig信号线：一个低脉冲指示一个新的初始化开始。8& delk信号线

34、：初始化时钟。89. datao信号线：初始化数据。其在初始化时钟的推动下进入ep1k30,完成对相应逻辑阵列的初始化。90. nstatus信号线：初始化过程状态指示信号，如果在初始化过程中出现错，该信号线产生一低电平脉冲。91. config_done信号线：初始化结束指示，在初始化过程中，该脚为低电平，一旦初始化结束，该脚为高电平。fpga初始化模块是在显示控制模块的控制下完成初始化工作。当显示控制模块需要对 fpga进行初始化时，通过向fpga初始化模块发出命令(set_fpga3, set_fpga2, set_fpga1, set_fpgao),并对其进行复位。fpga初始化模灰在

35、复位后，读取21信道仿真实训部分指导书(set_fpga3, set_fpga2, set_fpga1, set_fpgao)上的命令，按显示控制模块的要求 对ep1k30下载不同石初始化程序。fpga初始花模块在初始化过程中，首先使发光二极管dd01熄灭，然后利用上述五根初始化信号线对ep1k30初始化。当初始化完成，发光二极 管ddo1点亮，并通过mcs51上的11脚tntt_end通知显示控制模块。只有当d301点亮z 后，系统才可以对后而的事件进行处理。在该模块中，还设置了 fpga计算机下载端口 jdok学生在进行二次开发时，只需将单 片机ud01拔掉（否则计算机并口信号会与ud01

36、的管脚信号短路，有对能会损坏部件）， 将计算机卜载电缆插入jd01 （注意：插入电缆的方向不能错），即可按学生要求完成相应 的初始化。学生在进行fpga程序设计时，ep1k30的输入/输出管脚不能搞错，否则容易损 坏芯片。fpga初始化模块电原理图见图1-18所示。22信道仿真实训部分指导书ud04rb8x1k图1-18 fpgajd02初始化模块电原理图i*dclki ckpki ixwi*tnr-hxwbickixtktt>idai himsortix>liesvcc n：t.nf：5c h>stlvrrii nr| ：i 11 ccikljvcckx2lcziixr;4

37、vttimc547n>uviiiie):-；i： i irciv*mt isir! rhu.ic l：4cii rkrjj： niax»t .wr(f ncunm 门 tl、h h-.| m .ccki k； ix>%|7i小<-si 1 片 cai5!flircfl：ijmlifchj14vcvmdhiiik别'rhhfklshl tlrmhupllmlr nri2kisr«pmhurriwridtvtln?蚀intipj1irsrnrzip2271rjimarise.wppiftrrxix2rwinrxdtx2小umurfsi3mi mi

38、71;452in di3? d2a6 rod-4.14 bl? im3? ij7戈1 a«2i a9人 bi2 a iiji al!26 h u?71 hji ahiii11 i.ri »:mjill allrunanaiawilr- i!i ue:mac r<i>all11vmuszim4d5dftp5*au12iibm11ri<a66i*j/»/a1ii/4/am/1aitum1/ow”kn34uk31aih /iiallijl>1>14一 >15>17>14lm”31dhy信道仿真实训部分指导书信道仿真平台川户

39、界面的使用在信道仿真平台中，其主要包括加噪信道、瑞利衰落信道、莱斯衰落信道、二径衰落信 道、非线性信道、破限幅信道、光纤信道及常用接口电路。其中瑞利衰落信道、莱斯衰落 信道、二径衰落信道、非线性信道、硬限幅信道是通过fpga算法来实现的。在不同的信 道下，需初始化不同的fpga稈序，并对它们进行一定的管理。这些都是通过用户界而提 供给用户进行选择、控制。在系统加电z后，系统按照上次用户选择的模式进行初始化，在这期间初始化灯（dd01）熄灭。当初始化完成之后，初始化灯亮。在这z后大约再经过5秒钟，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：信道仿真平台完成初始化与参数设泄后

40、，液晶显示:通信信道选择此时将等待用户的输入，用户必须按下箭头（除复位键外，其它键将不起作用），将进 入前一次用户选择的界面。用户通过上、下箭头进行下列菜单选项：菜单1：通信信迫选择菜单2 :瑞利哀落模型菜单3：莱斯衰落模型二径衰落模型菜单5：第一路怡幅度菜单6：第路於幅度菜单7：第二路径时延比线性模熨菜单9：硬限幅模型通过上下箭头，用户可以在菜单1到菜单9 z间移动，对已选择的模式或参数的菜单24信道仿真实训部分指导书打勾，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町。如果要对 参数进行选择，首先进入该菜单，按与当用户在菜单2到菜单9任一菜单上进行确认时，系统対用户选择的模式

41、进行初始化， 在这期间初始化灯(dd01)熄灭。当初始化完成之后，初始化灯亮，并且在该菜单上打显示通借信逍选择勾。示例1:在信道仿真平台中选择“非线性模式”93. 加电；通信信道选择94. 等dd01灯亮（大约15秒左右）卡线性模型95. 按v键；显示任意96. 按v键在菜单-中移动，到97.按“确认”键，dd01申线性模型熄灭;98. 等等dd01灯亮（人约15秒左右）右边打勾示例2：在信道仿真平台中设置笫二路径幅度0. 599. 加电，显示通信信道选杼通信倍道选择100. 等dd01灯亮（人约15秒左右）；第1路径幅度101. 按v键；显示v任意102. 按v键在菜单中移动，到0-103.

42、 按a显示值为0. 5；104. 按“确认”键；105. 等等在0. 5的右边打勾注：对上而没有提到的键，fi前暂未使用。25信道仿真实训部分指导书第二章恒参门噪声信道实验一 口噪声特性测量106. 实验冃的107. 了解白噪声的性质与特点；108. 掌握噪声对通信系统性能的影响；109. 预备知识110. 口噪声信号的相关特性；111. 口噪声的功率谱；112. 实验仪器113. jh5123通信一体化综合实验实训系统（含函数信号发生器、信道仿真平台）一台；2、20mhz示波器一台；114. 实验原理通信系统的主要冃的是传输信源信息，但由于信道中的噪声影响，信息传输的可靠性受 到了影响。凶而

43、，对传输系统研究主要的冃标是噪声环境中设计相应的传输信号，以达到 可靠传输信息的目的。在通信信道屮最常见的是加性高斯门噪声，加性高斯门噪声的特点主要在以下两个方 面：一是其功率谱在各频点的均匀性，另一个是在幅度上分布服从高斯分布。高斯门噪声产生的方法很多，最常用的是将齐纳二极管进行临界反向偏置，使流经二级 管的反向电流具有微弱波动性，将该信号进行宽带放人处理，即可获得所需的白噪声信26信道仿真实训部分指导书号。另一个方法是采用伪随机码信号产生，在信道仿真平台中就是采用这种方法。在k104的1、3、5、7脚分别对应以下三种信号：1& 0到2mh:的宽带噪声信号；

44、950khz到loookhz通带噪声信号；0战到128khz的 窄带噪声信号；地（无噪声）；因而，在k104±通过短路器可选择不同的信号送入后续电路。k104在电路板上没冇明显的脚标记，其放置如图2-1所示（其与pcb板是的位置完全一 致），k104通常选择3-4 （可对通道加入中频噪芦）或7-8 （取消加噪声模式）连接方 式。加噪时k104的设置（可在1-2、3-4、5-6位置选择各类不同噪声信号）7 531o q' o oo o j o8 642图2-1加噪时k104设置无加噪的k104的设置图2-2无加噪时k104设置在白噪声模块中，电位器w101用來控制输出噪声的人小

45、。119.实验步骤121. k102设置在1-2状态（跳线器置于左端）；122. k103设置在1-2状态（跳线器置于左端）；120.开关的状态设置如下：123. 伪码特性观察：测量tp101波形；27信道仿真实训部分指导书124. 2mhz噪声源分析：观察tp102信号波形。125. 通带噪声源观察:测量tp105的信号波形。126. 窄带噪声源观察：测量tp106窄带噪声源。127. 信号+噪声观察：在第一输入中频通道的输入端中频入-1端加入1mhz的信号,k201设置成3-4、5-6,如图2-3所示:2 4 6图2-3加噪时k201设置分别测量tp201 （输入）、tp202 （输出）在

46、有噪声与无噪声情况下的波形。在加噪时k104的设置如图2-1所示，无加噪时k104的设置见图2-2所示。通过电位器 w101调整输出噪声的大小。7、将信道仿真模块插入通原部分的“中频输出”与“中频输入” z间，在交换局模块a、b间通过呼叫接通话咅链路，感受在不同噪声影响下的主观通话质量变化情况。128. 实验报吿129 .简述各种噪声源的特性；130. 根据感受在不同噪声影响下的主观通话质量变化情况，写出简短分析。28信道仿真实训部分指导书第三章衰落信道模型实验一瑞利衰落信道特性测试与仿真131. 实验冃的132. 了解瑞利衰落的原因；133. 掌握瑞利衰落信道的特性；134. 学会如何利川“

47、信道仿真平台”对瑞利信道进行仿真；135. 预备知识136. 无线通信；137. 信道多径衰落；138. 实验仪器139. jh5123通信一体化综合实验实训系统（含函数信号发生器、信道仿真平台）一台；140. 20mhz示波器一台;141. 实验原理电磁波传播的机理是多种多样的，但总体上可以归结为反射、绕射和散射。大多数蜂肉 无线系统，发射机和接收机z间无直接视距路径，而且高层建筑产生了强烈的绕射损耗。 此外，由于不同物体的多路径反射，经过不同长度路径的电磁波相互作用引起多径损耗， 同时随着发射机和接收机z间距离的不断增加而引起电磁波强度的衰减。当移动台移动时，可能引起瞬时接收场强的快速波动

48、，由于相位变化的随机性，其介29信道仿真实训部分指导书成信号变化范围很大，当接收机移动距离与波氏相当时，其接收场强可以发牛3或4个 数量级(30db或40db)的变化。在移动无线信道中，瑞利(rayleigh)分布是常见的用于描述平坦衰落的一种分布类 型。众所周知，两个正交噪芮信号之和的包络服从rayleigh分布。rayleigh分布的概率 密度函数(pdf)为：rr2 p (r)2( 2 2)(0 r )0 (r 0)其中，。是包括检波z前所接收的电压信号的rms值，。是检波z前的接收信号包络 的时间平均功率。用硕件或软件來仿真多径衰落信道非常有用。-种流行的仿真办法是利用同相和止交调 制的概念来产生仿真信号，其频谱和短时特性与被测数据非常和似。在信道仿真平台中，对瑞利信道的仿真是通过对中频信号进行a/d变换，然后对数字中 频信号在fpga中进行瑞利衰落仿真，如图4. 1-1所示。第一输入中频第一输出中频图3-1瑞利仿真框图在fpga内部，对瑞利仿真的过程如图3-2所示。肖先在fpga内部产生两个独立的高斯 白噪芮，将这两条支路分别通过doppler低通滤波器，doppler的带宽为(其主要是用丁仿真频率在950mhz,通信终端的移动速度为5m/s,在该坏境下的瑞利衰落结果），然后 将两路低通滤波z后的数字信号进行平