江西理工大学 《通信原理 A》课程实验指导书
主审人： 主撰人：沈慧芳
前
言
现代通信包括传输、复用、交换、网络等四大技术。 《通信原理》课程主要介绍传输及复用技术。 本实验系统涵盖了数字频带传输的主要内容及时分复用技术,其设计思路是如下图所示的两路 PCM/2DPSK 数字电话系统。
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图中 STA、STB 分别为发端的两路模拟话音信号，BS 为时钟信号，SLA、SLB 为抽样信号，F 为 帧同步码，AK 为绝对码，BK 为相对码。在收端 CP 为位同步信号，FS 为帧同步信号，F1、F2 为两个 路同步信号，SRA、SRB 为两个 PCM 译码器输出的模拟话音信号。 图中发滤波器用来限制进入信道的信号带宽，提高信道的频带利用率。收滤波器用来滤除带外噪声 并与发滤波器、信道相配合满足无码间串扰条件。由于系统的频率特性、码速率与码间串扰之间的关系 比较适合于软件仿真实验，再考虑到收端有关信号波形的可观测性，在本实验系统中省略了发滤波器、 信道及收滤波器，而直接将 2PSK 调制器输出信号连接到载波提取单元和相干解调单元。信道编译码实 验也比较易于用软件仿真，所以本系统设计中也不考虑。 对普通语音信号进行编码而产生的 PCM 信号是随机信号，不适于用示波器观察信号传输过程中的 变化。所以本系统用 24 比特为一帧的周期信号取代实际的数字语音信号作为发端的 AK 信号，该周期
信号由两路数据（每路 8 比特）和 7 比特帧同步码以及一未定义比特复接而成。在收端对两路数据进行 分接，形成两路并行码和两路串行码，发端的 24 比特信号可根据实验需要任意设置。 由两路实际的话音信号（或两路 信号）形成的 PCM 时分复用信号则不再经过调制、解调而直 接送给 PCM 译码器，实验者可以观察到 PCM 话音（或 信号）波形、量化噪声、过载噪声，从而理 解 PCM 编译码原理。 HDB3 码及 AMI 码是基带传输中的重要码型，其编码规律、位同步提取原理是课堂教学中的重点和 难点，因此也是本实验系统重点考虑的内容。 目前 ΔM 应用不广泛且无统一的国际标准，故本实验系统中没有考虑。 TX-5 型通信原理教学实验系统由下面十一个单元构成，其印刷电路板布局图见后。 1、 数字信源单元 该单元产生码速率约为 170.5KB 的单极性不归零码（NRZ 码） ，数字信号帧长为 24bit，其中包括两 路数字信息，每路 8bit，另外 8bit 中的 7bit 为集中插入帧同步码，1bit 无定义。 2、 HDB3 编译码单元 本单元用 CD22103 芯片完成 HDB3 或 AMI 码的编译码，用带通滤波器及电荷泵锁相环提取位同步 信号。 信源部分的分频器、三选一、倒相器、抽样以及(AMI)HDB3 编译码专用集成芯片 CD22103 等电路 的功能可以用一片 EPLD 完成，具体见附录三。 3、 数字调制单元 该单元将 NRZ 码对频率约为 2.216MHZ 的正弦载波进行调制， 产生 2DPSK 及 2ASK 信号。 NRZ 将 码对 2.216MHZ 及 1.608MHZ 的正弦信号进行调制产生 2FSK 信号。 4、 载波同步单元 该单元采用平方环从 2DPSK 信号中提取相干载波。 5、 2DPSK 单元 该单元采用相干解调方法解调 2DPSK 信号。 6、 2FSK 单元 该单元采用过零检测方法解调 2FSK 信号。 7、 位同步单元 该单元用全数字锁相环从信源的 NRZ 信号中或从 2DPSK 单元（或 2FSK 单元）的比较器 输出信号中提取位同步信号。
8、 帧同步单元 该单元从信源的 NRZ 信号或从 2DPSK 单元（或 2FSK 单元）解调输出的 NRZ 信号中提 取帧同步信号。 9、 数字终端单元 该单元输入 NRZ 信号、位同步信号、帧同步信号，在位同步及帧同步信号控制下，将两路数字信 息从时分复用 NRZ 信号分接出来，并用发光二极管显示。 10、PCM 编译码单元 本单元采用 TP3057 芯片对两路模拟音频信号进行 PCM 编码和译码。时分复用 PCM 信号码速率为 2.048MB，帧结构类似于 PCM 基群信号，但只传输两路数字音频信号，其中一路信号放在第 2 个时隙， 另一路可放在第 1、2、5、7 任何一个时隙内，第 0 个时隙中有 7 位帧同步码，其余 29 个时隙为全 0 码。 11、两人通话单元 该单元包含音频放大和衰减电路，与 PCM 编译码单元连接可进行两人时分复用通话实验。 用上述前 8 个单元可构成一个理想信道 2DPSK 或者 2FSK 通信系统，用 1、6、7、8 单元可构成一 个理想信道数字基带通信系统。 利用 TX-5 型实验设备，可开设数字基带信号、数字调制、模拟锁相环与载波同步、数字解调、数 字锁相环与位同步、帧同步、时分复用数字基带通信系统、时分复用 2DPSK/ 2FSK 通信系统、PCM 编 译码、时分复用通话等十个实验。通过这些实验，同学们可以获得数字通信时分复用技术及传输技术的 感性认识、巩固课堂上所学的理论知识。 在学习《通信原理》这门课之前，同学们已基本具备了模拟电路及数字电路的分析、设计及调试能 力，通信实验的主要目的是帮助大家理解通信系统的整体概念及基本理论。因此在实验指导书中，不必 详细地分析各个单元电路的工作过程，只说明了它们的作用。 TX-5 型实验设备所需三输出直流稳压电源（+5V、3A，+12V、0.5A，??12V、0.5A）已内置，实验 时只需将交流 220V 通过电源线接到实验箱左侧的插座内。 电源开关在实验板左下角， 开关中带指示灯。 实验其他必备 20MHZ 双踪示波器，万用表等。在某些实验步骤中，需用频率计、低失真度低频信 号源、失真仪、频谱仪等，但无这些仪器时绝大部分实验内容仍可完成。

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