胡飞通信原理实验报告

1、 武汉理工大学通信原理课程设计说明书目录绪论··············································&#

2、183;···11. 方案论证·············································

3、·21.1基于System View的数字基带传输系统·················21.2实验相关基本原理·························

4、3;·········31.3总原理框图和设计思想·······························52. 分电路模块和总电路·····&

5、#183;······························62.1 帧同步信号产生电路·················

6、;···············62.2 提速模块电路·································

7、·····72.3 时分复用电路模块··································92.4 2FSK调制模块电路······&#

8、183;··························93. 仿真结果······················

9、·······················113.1帧同步信号提速前后仿真结果························

10、·113.2时分复用前后仿真结果·······························123.3 四路基带信号和四路输出的结果············&

11、#183;··········134. 实验小结·····································

12、3;·········14参考文献·······································

13、3;······15 绪论21世纪，随着科技的进步，通信技术正在飞速发展，通信技术和我们的生活联系非常紧密，甚至可以说我们生活的世界就是一个电子化，信息化的世界，通信和传输也是我们经常能够涉及到的，比如说我们日常生活中使用的手机电话，调频广播等等，都涉及到通信技术。2FSK频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息，在实际中得到广泛的运用，而时分多路复用是一种数字复用技术，时分复用是将不同源端的数字数据合并到一个时间共享的链路上，适用于媒体数据速率容量超过要传输的几路数字信号总速率的情况SystemView仿真软件具有很好地用户界面，

14、它能够为用户提供一个可视化的仿真过程和结果，同时，它能够实现数字信号模拟信号以及各种电路的仿真。本次课程设计利用SystemView仿真软件实现对四路基带的2FSK传输系统的模拟仿真，达到对输入信号实现复用调制和解复用解调制的效果。 关键字：2FSK调制，时分复用，通信系统1. 方案论证1.1基于System View的数字基带信号传输系统 虽然实际的通信系统是很复杂的，但是它所用到的基本原理也是最基础的通信系统的原理，在通信原理的课程学习中我们得知：最基本的数字信号传输系统的组成部分有信源、发送设备、信道、接收设备、信宿、还有外部的噪声源，其仿真图如图1.1所示。 图1.1基本的数字通信系统

15、模型 在这个通信系统中，token0产生的是单极性的不归零码，token6产生的矩形脉冲基带信号，token8是均值为1，均方差为0.1的高斯白噪声，token11用于对滤波后的波形进行抽样，抽样速率等于码元速率，token12对抽样后的值延时一段时间。得到恢复后的数字基带信号，token13对抽样值进行判决比较，得到输出码元波形，token9产生正弦信号，作为比较器的另一个比较输入，该系统发送波形和接收波形分别如图1.2和图1.3所示。 图1.2 发送端波形 图1.3 接收端波形通过比较发送端和接收端的波形，除了由于采样和保持中产生的一点延迟之外，接收波形和发送波形基本保持一致，从而说明这个

16、数字基带信号。1.2实验相关基本原理1.2.1时分复用基本原理抽样定理：一个频带限制在0到fm以内的低通模拟信号x(t),可以用时间上离散的抽样值来传输，抽样值中包含有x(t)的全部信息。当抽样频率fs2fm时，可以从已抽样的输出信号中用一个带宽为fmBfsfm的理想低通滤波器不失真地恢复出原始信号。时分复用是建立在抽样定理基础上的。抽样定理使连续(模拟)的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。这样，当抽样脉冲占据较短时间时，在单路抽样信号在时间上离散的脉冲间留出很大的空隙。因此，可以在空隙中插入若干路其他抽样信号，只要各路抽样信号在时间上不重叠并且能区分开，那么一个信道就可以能

17、同时传输多路信号，达到多路复用的目的。这种多路复用技术称为时分多路复用，图2.1.1是基带时分复用的原理图。 图1.4基带时分复用原理图时分复用通信系统有两个突出的优点，一是多路信号的汇合与分路都是数字电路，简单、可靠；二是时分复用通信系统对非线性失真的要求比较低。然而，时分复用系统对信道中时钟相位抖动及接收端与发送端的时钟同步问题提出了较高的要求。所谓同步是指接收端能正确地从数据流中识别各路序号。为此，必须在每帧内加上标志信号（即帧同步信号）。它可以是一组特定的码组，也可以是特定宽度的脉冲。1.2.2 2FSK调制解调方法及选择 数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK

18、。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK信号便是符号“1”对应于载频，而符号“0”对应于载频（与不同的另一载频）的已调波形，而且与之间的改变是瞬间完成的。 2FSK信号是用载波频率的变化来表征被传信息的状态的，被调载波的频率随二进制序列0、1状态而变化，即载频为f0时代表传0，载频为f1时代表传1。显然，2FSK信号完全可以看成两个分别以f0和f1为载频，完成传输过程。目前，2FSK调制的方法主要有两种，直接调频和键控法，本次实验采取的方法是键控法。图1.5 2FSK调制框图1.2.3频分复用的方法频分多路复用（Frequency-di

19、vision multiplexing，FDM），是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术。FDM常用于模拟传输的宽带网络中。在通信系统中，信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带宽宽得多。如果一个信道只传送一路信号是非常浪费的，为了能够充分利用信道的带宽，就可以采用频分复用的方法。在频分复用系统中，信道的可用频带被分成若干个互不交叠的频段，每路信号用其中一个频段传输，因而可以用滤波器将它们分别滤出来，然后分别解调接收。1.3总原理框图和设计思想 由于本次课程设计是在同一信道中传输四路基带信号，很显然需要用到复用技术，可以考虑：将四路基带信

20、号先分成两路，分别进行时分复用之后，再通过频分复用技术成一路信号，在信道中传输，而接收过程刚好和发送过程相反，即需要完成解调，解时分复用和频分复用的过程，并最终得到四路传输后的信号，由此，我们可以得到其基本原理框图如图1.6所示。 图1.6四路基带信号的2fsk传输系统原理框图2.分电路模块以及总电路2.1帧同步信号产生电路 由于把四路基带信号分成两组分别进行时分复用，因此，上下两部分电路结构上基本是对称的。为了在接收端能够正确识别基带信号序列，考虑在基带信号前添加特定序列的帧同步码，同时，通过运用分频器和数据选择器来让帧同步码按要求速率输出。图2.1 帧同步产生电路由于token251是信号

21、频率为4a的01010101序列，经过五个二分频电路，分别产生频率为2a，a,a/2,a/4,a/8的几种频率。将8分频、16分频和32分频产生的序列别接到8选1数据选择器的三个地址端，然后把给定的帧同步序列并行输入到数据选择器的8个输入端，在数据选择器的作用下，输出端将帧同步码串行输出，如图2.2所示。图2.2数据选择器的地址输入端 由图可以看出，当数据选择器的地址端S0、S1、S2分别接到频率为a/2,a/4,a/8,的三个输出，产生序列即为000、001、010、011、100、101、110、111，分别控制数据选择器的八个输出逐一输出，完成并行数据到串行数据的转换。2.2提速模块电路

22、时分复用的过程中，一共需要对四路信号，即一路帧同步信号，两路基带信号和一路全空信号的复用，每个完整帧由4个时隙构成，每个时隙是一路信号，由于单路基带数据与完整帧所占时间长度不一样，单路信号中的每位数据时间长度是完整帧的4倍，所以，单路信号的码元速率必须提高到原来的四倍，提速模块电路如图2.3所示。 图2.3提速模块电路图提速模块具体工作模式如图2.3所示，输入码元速率为a的码元，通过上面的移位寄存器让串行数据变成并行数据，下面的移位寄存器是让频率为a/8移位。锁存器的作用是把移位寄存器输出的信号保存起来，时钟是频率为a/8和它移位5位之后的相与，刚好每8个上升沿使能开启一次，让移位寄存器的数据

23、能全部进入锁存器，由于数据选择器的地址端000,001,010,011,100,101,110,111且频率为4a的码元序列，所以将输入的数据复制4次输出。图2.3提速模块工作示意图2.3时分复用电路模块将同步码和两个基带信号分别接到4选1数据选择器的4个输出中的3个，剩余1个不接，分频产生的a/4,a/8分别接到数选的2个地址端，产生00,01,10,11序列依次控制三个输入端依次输出，提速之后的码元宽度为1/4a，而数据选择器的变化频率为a/2，所以每个周期输出8个码元。即刚好让一个完整的帧同步或基带信号输出，电路如图2.4所示。 图2.4时分复用电路图。2.4 2FSK调制模块从电路图可

24、以看出，采用的是键控法调制，用载波频率分别为载波频率为f1和f2的两路载波来代表二进制码元0和1，通过基带信号控制电子开关完成选择连接来完成传输。 图2.5 2FSK键控调制原理框图 图2.6 2fsk调制电路模块 因为此次课程设计采用的2FSK调制方式是键控法调制，因此，只需让两路频分复用的信号分别采取不同的载频进行传输，因为频率相差较大，因此在信道中传输互不干扰，由于时分复用后的基带信号频率为4KHZ，因此，2FSK调制频率分别取56KHZ和72KHZ，只需满足F2-F12Fs即可完成无码间串扰的传输。2.5发送端总电路图将4路基带信号先通过时分复用模块，成为2路信号之后分别进行2fsk调

25、制模块，随后通过频分复用模块电路，成为在信道中传输的信号，将上述四个电路模块通过连线连接在一起，可以得到发送端总电路图。图2.7发送端总电路图3仿真结果3.1帧同步码以及提速之后对比图3.1帧同步码提速前后对比 图3.2 基带信号提速前后对比由图3.1和3.2可以看出，提速之后的帧同步码和基带信号的码元速率都是提速之前的4倍，这和我们预期的结果是相同的，即通过提速模块将帧同步码和基带信号码元速率提高到原来的4倍，因此，仿真结果告诉我们提速模块电路是可行的，在提速之后。就可以进行后面的时分复用。3.2时分复用前、后仿真结果对比图3.3 时分复用前后的信号对比由图3.2可以看出，Token305显示的是帧同步序列00110101，Token306显示的是第一路基带信号的序列01010101，Token307显示的是第二路基带信号11110000，而Token308显示的是时分复用之后的码元序列，可以看出00110101、01010101、11110000、以及全0信号00000000组合而成，因此，这个时分复用模块是正确的。它完成了对四路信号的时分复用。3.3总实验结果仿真图3.4 四路