通信原理實驗教程

重慶工商大學大數(shù)據(jù)智能化特色專業(yè)電子信息工程專業(yè)建設(shè)資金資助

通信原理實驗教程

彭燕妮主編

王榮秀楊婷◎副主編

楊藝◎主審

◎

中國鐵道出版社有限公司

北京

2022·

內(nèi)容簡介

本書為重慶工商大學大數(shù)據(jù)智能化特色專業(yè)電子信息工程專業(yè)建設(shè)資金資助項目全書為

。

配合通信原理課程理論知識的學習而編寫包括兩篇共二十個實驗上篇以實驗箱為操作平臺

“”,:

設(shè)置了十個實驗下篇設(shè)置了基于軟件無線電平臺的十個實驗旨在提高學生通信工程相關(guān)的動

;,

手實踐能力分析問題和解決問題的能力

、。

本書可作為高等學校電子信息工程專業(yè)測控技術(shù)與儀器專業(yè)以及高等職業(yè)院校鐵道通信

、

與信息化技術(shù)專業(yè)的教材也可作為通信工程技術(shù)人員的參考書

,。

圖書在版編目CIP數(shù)據(jù)

()

通信原理實驗教程彭燕妮主編北京中國

/—:

鐵道出版社有限公司.

,

重慶工商大學大數(shù)據(jù)20智22能.8化特色專業(yè)電子信息

工程專業(yè)建設(shè)資金資助

ISBN978-7-113-29470-0

通彭通信理論高等學校

……

教材Ⅰ.①Ⅱ.①Ⅲ.①--

Ⅳ.①TN911

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2022)132576

書名:通信原理實驗教程

作者:彭燕妮

策劃:呂繼函

責任編輯:呂繼函編輯部電話:電子郵箱:

(010)51873205312705696@

封面設(shè)計:尚明龍

責任校對:孫玫

責任印制:高春曉

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

印刷:北京富資園科技發(fā)展有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202281202281

開本:印張:字數(shù):千

787mm×1092mm1/166.75149

書號:

ISBN978-7-113-29470-0

定價:元

29.00

版權(quán)所有侵權(quán)必究

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前言

科學技術(shù)的飛速發(fā)展推動著通信技術(shù)日新月異,無論通信速度、通信設(shè)備

以及通信應(yīng)用場景如何變化,通信的基本原理、內(nèi)在聯(lián)系及極限條件等都不會

改變,“通信原理”課程即為深入分析相關(guān)理論的課程。

“通信原理”是電子信息工程及相關(guān)專業(yè)一門非常重要的專業(yè)課程,其內(nèi)容

覆蓋廣,理論難度大,實踐性較強。為配合課程理論知識的學習,特編寫本實驗

教程,旨在切實落實工程教育理念,加深學生對各通信系統(tǒng)所涉及的理論知識

的理解,提高學生通信工程相關(guān)的動手實踐能力、分析問題和解決問題的能力。

本教程設(shè)置實驗預(yù)習環(huán)節(jié),強調(diào)學生主動參與實驗設(shè)計,更適應(yīng)對新工科

學生的要求,也是我校電子信息工程特色專業(yè)建設(shè)成果之一。

全書實驗軟硬件結(jié)合,包括上、下兩篇共二十個實驗,上篇以實驗箱為操作

平臺設(shè)置了十個實驗,各實驗采用搭建實驗?zāi)K的方式構(gòu)成實驗系統(tǒng),能鍛煉

學生識電路圖、認元器件以及理解電路運行一般規(guī)律的能力。本教程改變以往

實驗指導(dǎo)書直接告訴學生如何連接實驗電路的做法,而是強調(diào)學生通過預(yù)習實

驗內(nèi)容與要求,在學習各模塊功能和引腳介紹的基礎(chǔ)上,自行設(shè)計并畫出實驗

模塊連接圖,這樣有利于學生真正了解系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實驗原理。隨著現(xiàn)代通信技

術(shù)的發(fā)展,軟件無線電的應(yīng)用越來越廣泛,本教程下篇設(shè)置了基于軟件無線電

平臺的十個實驗。這部分實驗?zāi)苠憻拰W生數(shù)字信號處理能力和編程能力,使學

生認識到在基于同一個硬件平臺的前提下通過編寫不同程序可以實現(xiàn)不同通

信傳輸方式。這部分實驗仍然強調(diào)學生的課前預(yù)習,要求學生做實驗前看懂例

程,實驗課中除觀察仿真輸出波形外,還參照例程編寫出相似功能的程序以完

成通信過程。

本教程由重慶工商大學“通信原理”課程組成員編寫,彭燕妮任主編,王榮秀、

楊婷任副主編,楊藝任主審。其中,彭燕妮編寫了實驗一至實驗七、實驗十六至

實驗二十;王榮秀編寫了實驗八至實驗十、實驗十四和實驗十五;楊婷編寫了實

驗十一至實驗十三。

感謝劉源洋同學繪制本書中各插圖。

由于編者水平有限,書中難免出現(xiàn)疏漏或不妥之處,懇請讀者批評指正。

編者

年月

20222

目錄

第一篇硬件實驗箱部分

實驗準備………………………

1

實驗一數(shù)字信號源實驗……………………

5

實驗二編譯碼及時分復(fù)用實驗………………

PCM(TDM)8

實驗三調(diào)制解調(diào)通信系統(tǒng)實驗……………………

CVSD13

實驗四通信系統(tǒng)實驗………………

HDB317

實驗五數(shù)字基帶通信系統(tǒng)實驗……………

20

實驗六序列發(fā)生及眼圖觀測實驗………

M22

實驗七同步載波提取實驗…………………

24

實驗八調(diào)制解調(diào)實驗………

2ASK(2FSK)27

實驗九調(diào)制解調(diào)實驗……………………

2PSK(2DPSK)32

實驗十話音信號多編碼通信系統(tǒng)實驗……………………

36

第二篇軟件無線電部分

實驗準備………………………

38

實驗十一語音信號編譯碼實驗……………………

PCM40

實驗十二碼型變換實驗……………

HDB344

實驗十三碼型變換實驗…………………

AMI/CMI/BPH51

實驗十四調(diào)制解調(diào)實驗……………

QPSK56

實驗十五調(diào)制解調(diào)實驗…………

16QAM64

實驗十六漢明碼編解碼及檢錯糾錯性能驗證實驗……

、71

實驗十七循環(huán)碼編解碼及檢錯糾錯性能驗證實驗……

、77

實驗十八卷積碼編碼及維特比譯碼實驗…………………

83

實驗十九編解碼及檢錯性能驗證實驗………………

CRC91

實驗二十位同步實驗………………………

97

參考文獻……………………

102

第一篇

硬件實驗箱部分

本書第一篇介紹的“通信原理教學實驗系統(tǒng)”(型號:)實驗箱,共配置個

RC-TX-VI17

實驗?zāi)K,涵蓋完成通信原理實驗所需的信號源及各功能實現(xiàn)模塊,每個實驗需要從中選

出若干個模塊組成一個完整系統(tǒng)以完成相關(guān)實驗,實驗輸出結(jié)果一般用示波器顯示。

各實驗功能模塊介紹見表。

1-0-1

表1-0-1通信原理教學實驗系統(tǒng)實驗功能模塊介紹

序號模塊編號及名稱功能測試點及輸入/輸出點

_:時鐘信號測試點,輸出信號頻率為。

?CLKOUT4.433619MHz

數(shù)字信號源,產(chǎn)生_:數(shù)字基帶信號()輸出點。

RC-ZHTX-01?NRZOUTNRZ

1數(shù)字信號源模塊碼元_:信源位同步信號輸出點,頻率為。

NRZ?BSOUT170.5kHz

_:信源幀同步信號輸出點,頻率為

?FSOUT7.1kHz

_:時鐘信號輸入點。

?CLKIN

_:數(shù)字基帶信號輸入點。

?NRZIN

_:位同步信號輸入點。

?BSIN

實現(xiàn)、、:相對碼測試點。

2ASK2FSK?BK

RC-ZHTX-02、四種數(shù):絕對碼測試點(與相同)。

2數(shù)字調(diào)制模塊2PSK2DPSK?AKNRZ-IN

字調(diào)制:載波測試點。

?CAR

_:/信號測試點/輸出點。

?2DPSKOUT2DPSK2PSK

_:信號測試點/輸出點。

?2FSKOUT2FSK

_:信號測試點

?2ASKOUT2ASK

_:信號輸入點/測試點。

?2FSKIN2FSK

_:位同步信號輸入點。

?BSIN

實現(xiàn)和:低通濾波器輸出點/測試點。

RC-ZHTX-032ASK2FSK?LPF

3解調(diào)模塊的數(shù)字解調(diào)():位同步提取輸出測試點。

2FSK?NRZB

_:解調(diào)輸出信號輸出點/測試點。

?NRZOUT

:過零檢測輸出信號測試點

?FD2FSK

1

通信原理實驗教程

續(xù)上表

序號模塊編號及名稱功能測試點及輸入/輸出點

_:信號輸入點/測試點。

?2DPSKIN2DPSK

_:相干載波輸入點。

?CARIN

_:位同步信號輸入點。

?BSIN

實現(xiàn)和_:解調(diào)輸出絕對碼輸出點/測試點。

解調(diào)模塊2PSK2DPSK?NRZOUT

32DPSK的數(shù)字解調(diào):解調(diào)輸出相對碼測試點。

?BK

():整形輸出信號輸出點/測試點。

?NRZB

:相乘器輸出信號測試點。

?MU

:低通、運放輸出信號測試點

?LPF

_:信號輸入點。

?2DPSKIN2DPSK

:平方器輸出信號測試點。

?MU

從信號中提:輸出信號測試點。

RC-ZHTX-042DPSK?VCOVCO

4載波恢復(fù)模塊取同步載波信號:鑒相器輸出信號測試點。

?UD

_:相干載波信號輸出點/測試點。

?CAROUT

:過零檢測輸出信號測試點

?FD2FSK

RC-ZHTX-05從基帶信號中提取_:數(shù)字基帶信號輸入點。

數(shù)字鎖相環(huán)及位?DATAIN

5位同步信號_:位同步信號輸出點

同步恢復(fù)模塊?BSOUT

:判決門限電平測試點。

?TH

從基帶信號中提取:位同步信號輸入點。

RC-ZHTX-06?BS-IN

6幀同步恢復(fù)模塊幀同步信號:數(shù)字基帶信號輸入點。

?NRZ-IN

:幀同步信號輸出點

?FS-OUT

:數(shù)字基帶信號輸入端。

?NRZ-IN

:位同步信號輸入端。

?BS-IN

:幀同步信號輸入端。

?FS-IN

:抽樣判決后的時分復(fù)用信號測試點。

?SD

:延遲后的位同步信號測試點。

?BD

數(shù)字基帶通信系統(tǒng):整形后的幀同步信號測試點。

RC-ZHTX-07?FD

7數(shù)字終端模塊接收端:分接后的第一路數(shù)字信號測試點。

?D1

:第一路位同步信號測試點。

?B1

:第一路幀同步信號測試點。

?F1

:分接后的第二路數(shù)字信號測試點。

?D2

:第二路位同步信號測試點。

?B2

:第二路幀同步信號測試點

?F2

:碼譯碼數(shù)據(jù)輸入端。

?HDB3-INHDB3

:編碼時鐘輸入端。

?CCLK

:編碼數(shù)據(jù)輸入端。

RC-ZHTX-08實現(xiàn)碼編碼?DIN

編譯碼HDB3_:碼整流輸出信號。

8HDB3及譯碼?HDBPNHDB3

模塊:譯碼結(jié)果輸出端。

?DOUT

:譯碼時鐘輸入端。

?DCLK

:碼編碼輸出端

?HDB3-OUTHDB3

:編碼時鐘輸入端。

?CCLK

:編碼數(shù)據(jù)輸入端。

?DIN

實現(xiàn)碼編碼及:編碼輸出端。

RC-ZHTX-09CMI?CMI-OUTCMI

9數(shù)字編解碼模塊譯碼:譯碼時鐘輸入端。

?DCLK

:譯碼輸入端。

?CMI-INCMI

:譯碼結(jié)果輸出端

?DOUT

2

第一篇硬件實驗箱部分

續(xù)上表

序號模塊編號及名稱功能測試點及輸入/輸出點

:編碼時鐘輸入端。

?CCLK

:編碼數(shù)據(jù)輸入端。

?DIN

實現(xiàn)差分碼編碼及:差分碼編碼輸出端。

?DIFF-OUT

譯碼:譯碼時鐘輸入端。

?DCLK

:差分碼譯碼輸入端。

?DIFF-IN

:譯碼結(jié)果輸出端

?DOUT

:編碼時鐘輸入端。

?CCLK

:編碼數(shù)據(jù)輸入端。

?DIN

實現(xiàn)密勒碼編碼及:密勒碼編碼輸出端。

RC-ZHTX-09?MILLER-OUT

數(shù)字編解碼模塊譯碼:譯碼時鐘輸入端。

?DCLK

:密勒碼譯碼輸入端。

?MILLER-IN

:譯碼結(jié)果輸出端

?DOUT

9

:編碼時鐘輸入端。

?CCLK

:編碼數(shù)據(jù)輸入端。

?DIN

實現(xiàn)曼徹斯特碼編:曼徹斯特碼編碼輸出端。

?M-OUT

碼及譯碼:譯碼時鐘輸入端。

?DCLK

:曼徹斯特碼譯碼輸入端。

?M-IN

:譯碼結(jié)果輸出端

?DOUT

序列發(fā)生器(數(shù)字:時鐘輸入端。

M?CLK-IN

信號源):序列輸出端

數(shù)字時鐘信號源?DOUTM

模塊提供、、、、、、、

64Hz128Hz256Hz512Hz1kHz2kHz4kHz

產(chǎn)生數(shù)字時鐘信號、、、、、、、

8kHz16kHz32kHz64kHz128kHz256kHz512kHz

、、及時鐘信號

1024kHz2048kHz4086kHz8192kHz

:信號一輸入端。

?A1

RC-ZHTX-10實現(xiàn)信號相加:信號二輸入端。

加法器模塊?A2

:輸入信號相加后輸出端

?SUM-OUT

10:信號一輸入端。

?BP-IN1

:信號二輸入端。

帶通濾波器模塊兩個濾波器通道?BP-IN2

:信號一的濾波輸出端。

?BP-OUT1

:信號二的濾波輸出端

?BP-OUT2

:模擬低頻信號輸入端。

?S-IN

:編碼時鐘輸入端。

?CCLK

RC-ZHTX-11:增量調(diào)制編碼輸出端。

編譯碼實現(xiàn)增量調(diào)制解調(diào)?CVSD-OUT

CVSD:譯碼時鐘輸入端。

模塊?DCLK

:增量調(diào)制譯碼輸入端。

?CVSD-IN

:增量調(diào)制譯碼輸出端

?S-OUT

11

:模擬低頻信號輸入端。

?S-IN

:編碼時鐘輸入端。

編譯碼?CLK-IN

PAM實現(xiàn)調(diào)制解調(diào):增量調(diào)制編碼輸出端。

模塊PAM?CVSD-OUT

:信號輸入端。

?PAM-INPAM

:解調(diào)輸出端

?S-OUTPAM

3

通信原理實驗教程

續(xù)上表

序號模塊編號及名稱功能測試點及輸入/輸出點

:編碼器的信號輸入端。

?SA-INA

:編碼器的信號輸入端。

?SB-INB

:基群復(fù)用信號輸出端。

?PCM-OUTPCM

、:基群時鐘信號(位同步信號)測試

?BS-TXBS-RXPCM

點(發(fā)、收)。

RC-ZHTX-12、:信號的抽樣信號及時隙同步信號測試

編譯碼實現(xiàn)編譯碼?FS-TAFS-RAA

12PCMPCM點(發(fā)、收)。

模塊

、:信號的抽樣信號及時隙同步信號測試

?FS-TBFS-RAB

點(發(fā)、收)。

:基群復(fù)用信號輸入端。

?PCM-INPCM

:信號譯碼信號輸出端。

?RA-OUTA

:信號譯碼信號輸出端

?RB-OUTB

:語音信號一輸出端。

?SPK1

RC-ZHTX-13語音發(fā)生器(內(nèi)存一:語音信號二輸出端。

語音輸入/輸出?SPK2

13段音樂,模擬信號源):語音信號一輸入端。

模塊?S-IN1

:語音信號二輸入端

?S-IN2

產(chǎn)生兩路幅度和頻

RC-ZHTX-14

低頻信號源輸出率均可調(diào)的低頻模擬信號輸出:模擬信號輸出端

14?

模塊一/二信號(模擬信號源)

:調(diào)制信號輸入端。

RC-ZHTX-15?S-IN

調(diào)制模塊產(chǎn)生兩路信號:載波信號輸入端。

15AMAM?CAR-IN

一/二