實驗十七時分復用與解復用實驗

1、實驗十七 時分復用與解復用實驗一、實驗目的1 掌握時分復用的概念。2 了解時分復用與解復用系統(tǒng)的構成及工作原理。3 了解時分復用這種復用方式的優(yōu)點與缺點。4 了解時分復用在整個通信系統(tǒng)中的作用。二、實驗內(nèi)容1 對兩路模擬信號進行PCM編碼，然后進行復用，觀察復用后的信號并與復用前的編碼信號比較。2 將復用后的信號進行解復用，然后進行PCM解碼，觀察解復用后的兩路解碼信號與原兩路模擬信號是否相同。三、實驗器材1 信號源模塊2 時分復用模塊3 模擬信號數(shù)字化模塊4 20M雙蹤示波器 一臺5 連接線 若干四、實驗原理在實際的通信系統(tǒng)中，為了提高通信系統(tǒng)的利用率，往往用多路通信的方式來傳輸信號。所謂多

2、路通信，就是把多個不同信源所發(fā)出的信號組合成一個群信號，并經(jīng)由同一信道進行傳輸，在收端再將它分離并被相應接收。時分復用（TDM，即Time-Division Multiplexing）就是一種常用的多路通信方式。時分復用是建立在抽樣定理基礎上的，因為抽樣定理使連續(xù)（模擬）的基帶信號由可能被在時間上離散出現(xiàn)的抽樣脈沖所代替。這樣，當抽樣脈沖占據(jù)較短時間時，在抽樣脈沖之間就留出了時間空隙。利用這些空隙便可以傳輸其他信號的抽樣值，因此，就可能用一條信道同時傳送若干個基帶信號,并且每一個抽樣值占用的時間越短，能夠傳輸?shù)穆窋?shù)也就越多。圖17-1表示的是兩個基帶信號在時間上交替出現(xiàn)。顯然這種時間復用信號在

3、接收端只要在時間上恰當?shù)剡M行分離，各個信號就能分別得到恢復。這就是時分復用的概念。此外，時分復用通信系統(tǒng)有兩個突出的優(yōu)點，一是多路信號的匯合與分路都是數(shù)字電路，簡單、可靠；二是時分復用通信系統(tǒng)對非線性失真的要求比較低。然而，時分復用系統(tǒng)對信道中時鐘相位抖動及接收端與發(fā)送端的時鐘同步問題提出了較高的要求。所謂同步是指接收端能正確地從數(shù)據(jù)流中識別各路序號。為此，必須在每幀內(nèi)加上標志信號（即幀同步信號）。它可以是一組特定的碼組，也可以是特定寬度的脈沖。在實際通信系統(tǒng)中還必須傳遞信令以建立通信連接，如傳送電話通信中的占線、摘機與掛機信號以及振鈴信號等信令。上述所有信號都是時間分割，按某種固定方式排列起

4、來，稱為幀結(jié)構。采用時分復用的數(shù)字通信系統(tǒng)，在國際上已逐步建立其標準。原則上是把一定路數(shù)電話語音復合成一個標準數(shù)據(jù)流（稱為基群），然后再把基群數(shù)據(jù)流采用同步或準同步數(shù)字復接技術，匯合成更高速地數(shù)據(jù)信號，復接后的序列中按傳輸速率不同，分別成為一次群、二次群、三次群、四次群等等。圖17-1 兩個信號的時分復用在本實驗中，第一路模擬信號送入時分復用模塊，第二路模擬信號送入模擬信號數(shù)字化模塊，分別在這兩個模塊中進行PCM編碼，得到兩路PCM碼（PCMA和PCMB），再和時分復用模塊產(chǎn)生的幀同步碼進行時分復用，得到包含四路數(shù)據(jù)（第四路為空數(shù)據(jù)）、一幀為32位的時分復用信號，其復用部分的原理框圖如圖17-

5、2。圖17-2 時分復用原理框圖數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)201110010數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)20111001000000000000000008位全零8位8位8位全零8位8位幀同步碼幀同步碼由圖17-2可見，時分復用是通過時鐘信號對移位寄存器構成的并/串轉(zhuǎn)換電路的輸出信號輪流進行選通而實現(xiàn)的，時分復用輸出信號的位同步信號的頻率為BS的四倍，幀同步信號的頻率為位同步信號的三十二分之一。時分復用輸出信號每一幀由32位組成，其幀結(jié)構如圖17-3所示。撥碼開關SW701可設置幀同步碼的碼型。圖17-3 時分復用輸出信號幀結(jié)構復用信號通過解復用電路還原出兩路PCM編碼信號，分別送入時分復用模塊和模擬信號數(shù)字化模塊進行PCM譯

6、碼輸出，得到的兩路信號分別與輸入信號相同。圖17-4是解復用部分的原理框圖。時分復用與解復用的所有功能都是在U701（EPM7128SLC84-15）中完成的。圖17-4 解復用原理框圖在解復用電路中，先通過幀同步信號和位同步信號把四路數(shù)據(jù)分開，然后通過移位寄存器構成的并/串轉(zhuǎn)換電路輸出串行的數(shù)據(jù)。時分復用和解復用的電路都比較簡單，請同學們參照我們提供的原理框圖自己分析電路詳細的工作過程。五、實驗步驟1 將信號源模塊、時分復用模塊、模擬信號數(shù)字化模塊小心地固定在主機箱中，確保電源接觸良好。2 插上電源線，打開主機箱右側(cè)的交流開關，再分別按下三個模塊中的開關POWER1、POWER2，對應的發(fā)光

7、二極管LED001、LED002、D701、D702、LED300、 LED301發(fā)光，按一下信號源模塊的復位鍵，三個模塊均開始工作。3 時分復用模塊的Sin-IN連接信號源的模擬輸出正弦信號，模擬信號數(shù)字化模塊的S-IN同上或另接外部輸入音頻信號。4 用連接線把時分復用模塊和模擬信號數(shù)字化模塊對應的連接孔連起來。FRAMEB-OUTFRAMEB-INCLKB-OUTCLKB-IN2048K-OUT2048K-INDATA1-INPCMADATA2-INPCMB-OUT5 用連接線連接DATA1-IN和PCMA，用示波器分別觀察“DATA1-IN”和“DATA2-IN”，看兩路模擬信號PCM編

8、碼是否正確。6 設置“SW701”的第一位為1，第28位為巴克碼1110010（或任意碼型），即幀同步信號，用示波器分別觀察“DATA”、“BS”、“FS”信號。“DATA”是“SW701”、“DATA1-IN”、“DATA2-IN”、“全零”的復用信號，“BS”的頻率為“CLKB-OUT”頻率的四倍，“FS”與“FRAMEB-OUT”相同。7 從“J-DATA”輸入“DATA”信號，從“J-BS”輸入“BS”信號，從“J-FS”輸入“FS”信號。用示波器分別觀察“J1-DATA”、“J1-BS”、“J1-FS”與“J2-DATA”、“J2-BS”、“J2-FS”信號；其中“J1-BS”與“J

9、2-BS”信號完全一樣，且頻率為“BS”信號的四分之一，“J1-FS”與“J2-FS”信號完全一樣，且與“FS”信號一樣。8 用連接線連接J1-DATAPCM1-INJ1-BSCLK1-INJI-FSFRAME1-IN把時分復用模塊和模擬信號數(shù)字化模塊對應的連接孔連起來J2-DATAPCM2-INJ2-BSCLK2-INJ2-FSFRAME2-IN9 用示波器觀察“Sin-OUT”與模擬信號數(shù)字化模塊的“OUT”。六、輸入、輸出點參考說明1 輸入點參考說明Sin-IN：第一路模擬信號輸入點。DATA1-IN：第一路數(shù)據(jù)信號輸入點。DATA2-IN：第二路數(shù)據(jù)信號輸入點。J-DATA：時分復用信

10、號輸入點（對此信號進行解復用）。J-BS：解復用位同步信號輸入點。J-FS：解復用幀同步信號輸入點。PCM1-IN：解復用第一路PCM數(shù)據(jù)信號輸入點。CLK1-IN：解復用第一路PCM數(shù)據(jù)位同步信號輸入點。FRAME1-IN：解復用第一路PCM數(shù)據(jù)幀同步信號輸入點。2 輸出點參考說明2048K-OUT：TP3067主時鐘輸出點。CLKB-OUT：PCM碼編碼位同步信號輸出點（64K方波）。FRAMEB-OUT：PCM碼編碼幀同步信號輸出點（8K方波）。DATA：時分復用信號輸出點。BS：復用信號位同步信號輸出點。FS：復用信號幀同步信號輸出點。PCMA：第一路PCM編碼信號輸出點J1-DATA：解復用后第一路數(shù)據(jù)輸出點。J1-BS：解復用后第一路數(shù)據(jù)位同步信號輸出點。J1-FS：解復用后第一路數(shù)據(jù)幀同步信號輸出點。J2-DATA：解復用后第二路數(shù)據(jù)輸出點。J2-BS：解復用后第二路數(shù)據(jù)位同步信號輸出點。J2-FS：解復用后第二路數(shù)據(jù)幀同步信號輸出點。Sin-OUT：解復用后第一路PCM譯碼輸出點。對于PCB板上多出的測試點為二次開發(fā)用。分別是FIN-FS、FIN-BS、ZS、D-BS、ZD、A-BS、ZA。BS-OUT和FS-OUT為電話接口及計算機數(shù)據(jù)通信模塊的位同步和幀同步信號輸出點。3撥碼開關SW701設置幀同步碼的碼型