通信原理实验教程

重庆工商大学大数据智能化特色专业电子信息工程专业建设资金资助

通信原理实验教程

彭燕妮主编

王荣秀杨婷◎副主编

杨艺◎主审

◎

中国铁道出版社有限公司

北京

2022·

内容简介

本书为重庆工商大学大数据智能化特色专业电子信息工程专业建设资金资助项目全书为

。

配合通信原理课程理论知识的学习而编写包括两篇共二十个实验上篇以实验箱为操作平台

“”,:

设置了十个实验下篇设置了基于软件无线电平台的十个实验旨在提高学生通信工程相关的动

;,

手实践能力分析问题和解决问题的能力

、。

本书可作为高等学校电子信息工程专业测控技术与仪器专业以及高等职业院校铁道通信

、

与信息化技术专业的教材也可作为通信工程技术人员的参考书

,。

图书在版编目CIP数据

()

通信原理实验教程彭燕妮主编北京中国

/—:

铁道出版社有限公司.

,

重庆工商大学大数据20智22能.8化特色专业电子信息

工程专业建设资金资助

ISBN978-7-113-29470-0

通彭通信理论高等学校

……

教材Ⅰ.①Ⅱ.①Ⅲ.①--

Ⅳ.①TN911

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2022)132576

书名:通信原理实验教程

作者:彭燕妮

策划:吕继函

责任编辑:吕继函编辑部电话:电子邮箱:

(010)51873205312705696@

封面设计:尚明龙

责任校对:孙玫

责任印制:高春晓

出版发行:中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

印刷:北京富资园科技发展有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202281202281

开本:印张:字数:千

787mm×1092mm1/166.75149

书号:

ISBN978-7-113-29470-0

定价:元

29.00

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,,。:(010)51873174

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:(010)63549461

前言

科学技术的飞速发展推动着通信技术日新月异,无论通信速度、通信设备

以及通信应用场景如何变化,通信的基本原理、内在联系及极限条件等都不会

改变,“通信原理”课程即为深入分析相关理论的课程。

“通信原理”是电子信息工程及相关专业一门非常重要的专业课程,其内容

覆盖广,理论难度大,实践性较强。为配合课程理论知识的学习,特编写本实验

教程,旨在切实落实工程教育理念,加深学生对各通信系统所涉及的理论知识

的理解,提高学生通信工程相关的动手实践能力、分析问题和解决问题的能力。

本教程设置实验预习环节,强调学生主动参与实验设计,更适应对新工科

学生的要求,也是我校电子信息工程特色专业建设成果之一。

全书实验软硬件结合,包括上、下两篇共二十个实验,上篇以实验箱为操作

平台设置了十个实验,各实验采用搭建实验模块的方式构成实验系统,能锻炼

学生识电路图、认元器件以及理解电路运行一般规律的能力。本教程改变以往

实验指导书直接告诉学生如何连接实验电路的做法,而是强调学生通过预习实

验内容与要求,在学习各模块功能和引脚介绍的基础上,自行设计并画出实验

模块连接图,这样有利于学生真正了解系统结构与实验原理。随着现代通信技

术的发展,软件无线电的应用越来越广泛,本教程下篇设置了基于软件无线电

平台的十个实验。这部分实验能锻炼学生数字信号处理能力和编程能力,使学

生认识到在基于同一个硬件平台的前提下通过编写不同程序可以实现不同通

信传输方式。这部分实验仍然强调学生的课前预习,要求学生做实验前看懂例

程,实验课中除观察仿真输出波形外,还参照例程编写出相似功能的程序以完

成通信过程。

本教程由重庆工商大学“通信原理”课程组成员编写,彭燕妮任主编,王荣秀、

杨婷任副主编,杨艺任主审。其中,彭燕妮编写了实验一至实验七、实验十六至

实验二十;王荣秀编写了实验八至实验十、实验十四和实验十五;杨婷编写了实

验十一至实验十三。

感谢刘源洋同学绘制本书中各插图。

由于编者水平有限,书中难免出现疏漏或不妥之处,恳请读者批评指正。

编者

年月

20222

目录

第一篇硬件实验箱部分

实验准备………………………

1

实验一数字信号源实验……………………

5

实验二编译码及时分复用实验………………

PCM(TDM)8

实验三调制解调通信系统实验……………………

CVSD13

实验四通信系统实验………………

HDB317

实验五数字基带通信系统实验……………

20

实验六序列发生及眼图观测实验………

M22

实验七同步载波提取实验…………………

24

实验八调制解调实验………

2ASK(2FSK)27

实验九调制解调实验……………………

2PSK(2DPSK)32

实验十话音信号多编码通信系统实验……………………

36

第二篇软件无线电部分

实验准备………………………

38

实验十一语音信号编译码实验……………………

PCM40

实验十二码型变换实验……………

HDB344

实验十三码型变换实验…………………

AMI/CMI/BPH51

实验十四调制解调实验……………

QPSK56

实验十五调制解调实验…………

16QAM64

实验十六汉明码编解码及检错纠错性能验证实验……

、71

实验十七循环码编解码及检错纠错性能验证实验……

、77

实验十八卷积码编码及维特比译码实验…………………

83

实验十九编解码及检错性能验证实验………………

CRC91

实验二十位同步实验………………………

97

参考文献……………………

102

第一篇

硬件实验箱部分

本书第一篇介绍的“通信原理教学实验系统”(型号:)实验箱,共配置个

RC-TX-VI17

实验模块,涵盖完成通信原理实验所需的信号源及各功能实现模块,每个实验需要从中选

出若干个模块组成一个完整系统以完成相关实验,实验输出结果一般用示波器显示。

各实验功能模块介绍见表。

1-0-1

表1-0-1通信原理教学实验系统实验功能模块介绍

序号模块编号及名称功能测试点及输入/输出点

_:时钟信号测试点,输出信号频率为。

•CLKOUT4.433619MHz

数字信号源,产生_:数字基带信号()输出点。

RC-ZHTX-01•NRZOUTNRZ

1数字信号源模块码元_:信源位同步信号输出点,频率为。

NRZ•BSOUT170.5kHz

_:信源帧同步信号输出点,频率为

•FSOUT7.1kHz

_:时钟信号输入点。

•CLKIN

_:数字基带信号输入点。

•NRZIN

_:位同步信号输入点。

•BSIN

实现、、:相对码测试点。

2ASK2FSK•BK

RC-ZHTX-02、四种数:绝对码测试点(与相同)。

2数字调制模块2PSK2DPSK•AKNRZ-IN

字调制:载波测试点。

•CAR

_:/信号测试点/输出点。

•2DPSKOUT2DPSK2PSK

_:信号测试点/输出点。

•2FSKOUT2FSK

_:信号测试点

•2ASKOUT2ASK

_:信号输入点/测试点。

•2FSKIN2FSK

_:位同步信号输入点。

•BSIN

实现和:低通滤波器输出点/测试点。

RC-ZHTX-032ASK2FSK•LPF

3解调模块的数字解调():位同步提取输出测试点。

2FSK•NRZB

_:解调输出信号输出点/测试点。

•NRZOUT

:过零检测输出信号测试点

•FD2FSK

1

通信原理实验教程

续上表

序号模块编号及名称功能测试点及输入/输出点

_:信号输入点/测试点。

•2DPSKIN2DPSK

_:相干载波输入点。

•CARIN

_:位同步信号输入点。

•BSIN

实现和_:解调输出绝对码输出点/测试点。

解调模块2PSK2DPSK•NRZOUT

32DPSK的数字解调:解调输出相对码测试点。

•BK

():整形输出信号输出点/测试点。

•NRZB

:相乘器输出信号测试点。

•MU

:低通、运放输出信号测试点

•LPF

_:信号输入点。

•2DPSKIN2DPSK

:平方器输出信号测试点。

•MU

从信号中提:输出信号测试点。

RC-ZHTX-042DPSK•VCOVCO

4载波恢复模块取同步载波信号:鉴相器输出信号测试点。

•UD

_:相干载波信号输出点/测试点。

•CAROUT

:过零检测输出信号测试点

•FD2FSK

RC-ZHTX-05从基带信号中提取_:数字基带信号输入点。

数字锁相环及位•DATAIN

5位同步信号_:位同步信号输出点

同步恢复模块•BSOUT

:判决门限电平测试点。

•TH

从基带信号中提取:位同步信号输入点。

RC-ZHTX-06•BS-IN

6帧同步恢复模块帧同步信号:数字基带信号输入点。

•NRZ-IN

:帧同步信号输出点

•FS-OUT

:数字基带信号输入端。

•NRZ-IN

:位同步信号输入端。

•BS-IN

:帧同步信号输入端。

•FS-IN

:抽样判决后的时分复用信号测试点。

•SD

:延迟后的位同步信号测试点。

•BD

数字基带通信系统:整形后的帧同步信号测试点。

RC-ZHTX-07•FD

7数字终端模块接收端:分接后的第一路数字信号测试点。

•D1

:第一路位同步信号测试点。

•B1

:第一路帧同步信号测试点。

•F1

:分接后的第二路数字信号测试点。

•D2

:第二路位同步信号测试点。

•B2

:第二路帧同步信号测试点

•F2

:码译码数据输入端。

•HDB3-INHDB3

:编码时钟输入端。

•CCLK

:编码数据输入端。

RC-ZHTX-08实现码编码•DIN

编译码HDB3_:码整流输出信号。

8HDB3及译码•HDBPNHDB3

模块:译码结果输出端。

•DOUT

:译码时钟输入端。

•DCLK

:码编码输出端

•HDB3-OUTHDB3

:编码时钟输入端。

•CCLK

:编码数据输入端。

•DIN

实现码编码及:编码输出端。

RC-ZHTX-09CMI•CMI-OUTCMI

9数字编解码模块译码:译码时钟输入端。

•DCLK

:译码输入端。

•CMI-INCMI

:译码结果输出端

•DOUT

2

第一篇硬件实验箱部分

续上表

序号模块编号及名称功能测试点及输入/输出点

:编码时钟输入端。

•CCLK

:编码数据输入端。

•DIN

实现差分码编码及:差分码编码输出端。

•DIFF-OUT

译码:译码时钟输入端。

•DCLK

:差分码译码输入端。

•DIFF-IN

:译码结果输出端

•DOUT

:编码时钟输入端。

•CCLK

:编码数据输入端。

•DIN

实现密勒码编码及:密勒码编码输出端。

RC-ZHTX-09•MILLER-OUT

数字编解码模块译码:译码时钟输入端。

•DCLK

:密勒码译码输入端。

•MILLER-IN

:译码结果输出端

•DOUT

9

:编码时钟输入端。

•CCLK

:编码数据输入端。

•DIN

实现曼彻斯特码编:曼彻斯特码编码输出端。

•M-OUT

码及译码:译码时钟输入端。

•DCLK

:曼彻斯特码译码输入端。

•M-IN

:译码结果输出端

•DOUT

序列发生器(数字:时钟输入端。

M•CLK-IN

信号源):序列输出端

数字时钟信号源•DOUTM

模块提供、、、、、、、

64Hz128Hz256Hz512Hz1kHz2kHz4kHz

产生数字时钟信号、、、、、、、

8kHz16kHz32kHz64kHz128kHz256kHz512kHz

、、及时钟信号

1024kHz2048kHz4086kHz8192kHz

:信号一输入端。

•A1

RC-ZHTX-10实现信号相加:信号二输入端。

加法器模块•A2

:输入信号相加后输出端

•SUM-OUT

10:信号一输入端。

•BP-IN1

:信号二输入端。

带通滤波器模块两个滤波器通道•BP-IN2

:信号一的滤波输出端。

•BP-OUT1

:信号二的滤波输出端

•BP-OUT2

:模拟低频信号输入端。

•S-IN

:编码时钟输入端。

•CCLK

RC-ZHTX-11:增量调制编码输出端。

编译码实现增量调制解调•CVSD-OUT

CVSD:译码时钟输入端。

模块•DCLK

:增量调制译码输入端。

•CVSD-IN

:增量调制译码输出端

•S-OUT

11

:模拟低频信号输入端。

•S-IN

:编码时钟输入端。

编译码•CLK-IN

PAM实现调制解调:增量调制编码输出端。

模块PAM•CVSD-OUT

:信号输入端。

•PAM-INPAM

:解调输出端

•S-OUTPAM

3

通信原理实验教程

续上表

序号模块编号及名称功能测试点及输入/输出点

:编码器的信号输入端。

•SA-INA

:编码器的信号输入端。

•SB-INB

:基群复用信号输出端。

•PCM-OUTPCM

、:基群时钟信号(位同步信号)测试

•BS-TXBS-RXPCM

点(发、收)。

RC-ZHTX-12、:信号的抽样信号及时隙同步信号测试

编译码实现编译码•FS-TAFS-RAA

12PCMPCM点(发、收)。

模块

、:信号的抽样信号及时隙同步信号测试

•FS-TBFS-RAB

点(发、收)。

:基群复用信号输入端。

•PCM-INPCM

:信号译码信号输出端。

•RA-OUTA

:信号译码信号输出端

•RB-OUTB

:语音信号一输出端。

•SPK1

RC-ZHTX-13语音发生器(内存一:语音信号二输出端。

语音输入/输出•SPK2

13段音乐,模拟信号源):语音信号一输入端。

模块•S-IN1

:语音信号二输入端

•S-IN2

产生两路幅度和频

RC-ZHTX-14

低频信号源输出率均可调的低频模拟信号输出:模拟信号输出端

14•

模块一/二信号(模拟信号源)

:调制信号输入端。

RC-ZHTX-15•S-IN

调制模块产生两路信号:载波信号输入端。

15AMAM•CAR-IN

一/二