《现代通信原理》及《实验》

《现代通信原理》 及《实验》

提纲 前言----介绍通信发展史及通信电子信息学科特点 • 一、《现代通信原理》课程的地位与作用 • 二、《现代通信原理》理论教学内容 • 三、现代通信原理实验 (系统级实验) • 四、 RZ8641B现代通信技术实验平台简介 • 五、重要实验介绍参考教材：《现代通信原理》第三版宋祖顺、宋晓勤、宋平编著电子工业出版社 2009 北京

前言

通信发展简史 • 通信是最古老同时也是最年青的学科 • 早在原始社会，人们用手势、记号和语言表达思想，传递信息 • 公元前14世纪殷墟出土的甲骨文己有边防军传送情报到殷京的记载 • 商代军队已有通信兵,“来僖告之”，僖即是通信兵 • 西周创造性使用“阴书”、“阴符”开始保密通信 • 中国古代很早就建立了烽火台和邮驿，开始了“接力通信” • 古人是以旗、鼓、号、角、烟、光等作为通信工具 • 现代通信是指利用电子技术实现通信，也称电通信

电通信 • 电通信起源于18世纪末，开始用于军事目的是19世纪初。 • 1830年莫尔斯发明了莫尔斯电码 • 1876年贝尔发明了电话 • 1895年马可尼和波波夫同时分別实现了无线电通信。 • 1929年贝尔实验室第一次进行了电视试验。 • 1946年美国造了第一台电子计算机，到了20世纪50年代末开始了计算机通信。 • 1956年美国摩托罗拉公司生产出第一个无线电寻呼机。

1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，人类开始了空间通信。1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，人类开始了空间通信。 • 1962年美国发射第一颗通信卫星，卫星通信步入实用阶段。 • 1966年美籍华人高锟提出光纤通信设想，十多年后实现了光纤通信。 • 1970年第一部商用数字时分程控电话交换机在法国投入使用。 • 1978年美国贝尔实验室研制成功模拟蜂房移动电话系统。 • 1985年英国电信公司开设了综合业务数字网。 • 1986年欧洲推出泛欧数字移动通信网(GSM)并于1991年在欧洲开始商用。

1989年美国科克姆公司开始码分多址数字蜂房通信试验，93年生产出第一批双模式移动台，此后CDMA席卷世界。1989年美国科克姆公司开始码分多址数字蜂房通信试验，93年生产出第一批双模式移动台，此后CDMA席卷世界。 • 1991年美国国防部“易通话”计划提出软件无线电概念，94年10月完成第一阶段计划并进行演示。 • 1991年美国副总统戈尔提出“信息高速公路法案”很快得到世界各国响应，全球掀起信息高速公路热潮。 • 1994年国际最大的计算机互联网络(英特网)商业化，实现了世界范围的网络资源共享。 • 2000年国际电信联盟(ITU)确定W-CDMA，CDMA-2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准写入第三代移动通信系统(3G)技术指导性文件。

我国通信事业的发展 • 以光纤为骨干，辅以微波、卫是信道的“八纵八横”高速传输系统覆盖全国。 • 金桥、金关、金卡、金税、金企、金农、金智、金策的“八金工程”巳经建成。 • 农信工程、共信工程、安信工程、家信工程、城信工程和RFID工程列为六大专项工程正在建设。 • 至2009年8月，我国固定电话达3.28亿户，手机用户达7.03亿部。 • 我国固定电话网和移动电话网均为世界第一大网。

通信电子信息专业的学科特点 • 通信电子信息学科是尖端科学技术。物质、能源、信息是人类生存的三大资源。物质的生产使人类从原始社会进化为农业社会。能源的开发、利用使人类迈入了工业化社会。信息的传输和应用摧生了信息社会的诞生。 21世纪，人类迈入了信息化社会(不仅改变生产方式还改变生活方式)。 • 通信电子信息产业是朝阳产业。通信电子信息产业有很大发展空间。 • 通信是其它各行各业的倍增器 • 通信电子信息专业相近的学科多。自动控制、遥感、遥控、遥测、仪表、汽车电子、家电、智能楼宇、机电一体化等 • 通信电子信息就业好。

一、《现代通信原理》课程的地位与作用 1. 通信的过程： • 信息的采集 • 信息的加工处理 • 信息的传输 • 信息的交换 • 信息的利用

2.以《人民防空系统》为例详解上述五个过程：2.以《人民防空系统》为例详解上述五个过程： • 雷达获取来犯敌机或导弹信息---信息采集、获取 • 对雷达信息进行加工处理，如编码、经纬度转换等---信息加工处理 • 信息从雷达站向上级传送---信息传输 • 信息经逐级交换传送至中央---信息交换 • 由中央决定对来犯者实施打击或驱逐---信息利用

3.现代通信原理课程主要内容： 通信原理以信息传输为核心，部分内容涉及信息的加工处理。 • 信息的传输(传输是通信系统中最脆弱、最易受到攻击的环节) 模拟信号数字化传输、基带传输、频带传输(调制、解调)、同步技术、差错控制技术等，都是围绕传输这个核心展开讨论的。 • 信息的加工处理如PCM、增量调制等少数内容，属于信息加工处理的范畴。

二、《现代通信原理》理论教学内容 1.绪论 2.统计信号分析 3.模拟调制 4.模拟信号的数字化传输 5.数字基带传输 6.数字调制 7.数字信号的最佳接收 8.同步技术 9.信道编码

三、现代通信原理实验----系统级实验 以南京润众公司RZ8641实验箱为例，实验内容如下： • 模拟调制(AM、DSB、SSB选做) • 模拟信号的数字化传输(CVSD、PCM、ADPCM) • 基带传输(AMI、HDB3、眼图、码元再生、时域均衡) • 数字调制(ASK、FSK、PSK、QPSK、MSK；误码实验) • 同步(锁相环、科斯塔斯特环) • 差错控制(汉明码、循环码、交织码、卷织码) • 复用技术(频分、时分、码分) • 通信系统实验涵盖了通信原理理论教学的全部内容，并略有扩展

四、RZ8641B现代通信技术 实验平台简介 • RZ8641B现代通信技术实验平台是针对电子和通信工程类专业学生，系统完成《通信原理》等现代通信技术相关课程实验专门研制的实验平台。 • 系统采用“主板+实验模块”相结合的灵活结构，便于学校选择、定制、硬件升级。 • 实验平台全部采用模块化结构，各模块既能完成通信系统中对应单元部件实验，又能由学生用各单元模块构建一个完整通信系统进行系统实验。

1、实验设备 1.总体结构

2.大底板---有共用模拟信源输入输出接口；按位号插入小模块2.大底板---有共用模拟信源输入输出接口；按位号插入小模块

3.小模块电路结构举例 • 例1

五、重要实验介绍1.时钟及数字信号实验2.取样、PCM、CVSD实验3.各种数字调制实验4.眼图、同步技术等实验5.软件无线电6.通信系统实验

1.时钟及数字信号实验-----它是整机的心脏

实验3 时钟与基带数据发生模块实验----CPLD可编程逻辑器件实验 • 一、实验内容 • 1．了解ALTERA公司的CPLD可编程器件EPM240； • 2．了解本模块在实验系统中的作用及使用方法； • 3．掌握本模块中数字信号的产生方法。 • 二、实验仪器 • 1．时钟与基带数据发生模块，位号：G（实物图片见第3页） • 2．20M双踪示波器1台 • 3．频率计1台

二、实验设备---提供各种时钟、各种伪随机码、自编码等二、实验设备---提供各种时钟、各种伪随机码、自编码等

1．拨码器4SW02设置“00000”，此时4P01输出15位2KHZ伪随机码。用示波器测试4P01、4P02测试点。1．拨码器4SW02设置“00000”，此时4P01输出15位2KHZ伪随机码。用示波器测试4P01、4P02测试点。 • 2．拨码器4SW02设置“00001”，此时4P01输入15位32KHZ伪随机码。用示波器测试4P01、4P02测试点。 • 3．拨码器4SW02设置“00010”，此时4P01输出31位2KHZ伪随机码。用示波器测试4P01、4P02测试点。由于位数（码长）较长，示波器无法看清稳定的波形。 • 4．拨码器4SW02设置“00011”，此时4P01输出31位32KHZ伪随机码。用示波器测试4P01、4P02测试点。由于位数（码长）较长，示波器无法看清稳定的波形。 • 5．拨码器4SW02设置“01110”或“01111”，此时4P01输出的波形为4SW01拨码器设置的数据。

2.取样、PCM、CVSD实验

实验 11 抽样定理及PAM通信实验 • 一、实验内容 • 观测输入模拟信号、抽样脉冲、抽样信号及恢复信号波形 • 掌握抽样脉冲频率对抽样信号及恢复信号的影响 • 了解输入模拟信号、抽样脉冲频率对接收滤波器特性的要求 • 了解接收滤波器特性对恢复信号的影响

二、实验设备

32P01模拟信号输入，通常与同步正弦波输出P04或非同步函数信号输出P03连接。32P01模拟信号输入，通常与同步正弦波输出P04或非同步函数信号输出P03连接。 • 32P02抽样脉冲输入，通常与抽样脉冲形成电路P09连接。 • 32TP01抽样信号测量点 • 32P03抽样信号输出，通常与接收滤波器与功放电路P14连接。

三、参考实验波形

实验12 PCM/ADPCM编/译码实验 • 一、实验内容 • 掌握PCM/ADPCM编译码原理 • 观察PCM/ADPCM编译码各点波形,掌握信号在编译码过程中信号波形的变化 • 掌握PCM/ADPCM编码时序、时钟信号测试

34P01 PCM待编码模拟信号输入，通常与同步正弦波输出P04或非同步函数信号输出P03连接。 • 34TP01 PCM编译码抽样(时序)脉冲测试点，为8KHZ窄脉冲。 • 34TP02 PCM编译码时钟输入测试点，为64KHZ或128KHZ时钟。 • 34P02 PCM编码输出。 • 34P03 PCM译码输入，它常直接或经信道与34P02连接 • 34P04 PCM译码恢复模拟信号输出

34P05 ADPCM编码模拟信号输入，通常与同步正弦波输出P04或非同步函数信号输出P03连接。 • 34TP03 ADPCM编译码时钟输入测试点，为64KHZ。 • 34TP04 ADPCM编译码抽样(时序)脉冲测试点，为8KHZ窄脉冲。 • 34P06 ADPCM编码输出。 • 34P07 ADPCM译码输入，它常直接或经信道与34P06连接

实验13 增量调制编/译码实验 • 一、实验内容 • 掌握增量调制编译码原理 • 观察增量调制编译码各点波形,掌握信号在编译码过程中信号波形的变化 • 观察编码时钟速率对增量调制性能影响

6W01：编码量化台阶控制电位器。 • 7W01：译码输出积分时常数调整电位器。 • 6P01：模拟信号输入铆孔，通常与同步正弦波输出P04或非同步函数信号输出 P03连接，信号幅度不超过2V。 • 6TP01：编码器本地译码输出阶梯波测试点。波形不好可调节6W01电位器。 • 6TP02：编码器数字检测输出信号测试点。当编码出现三个及三个以上连“0”或连“1”时，输出负电平，直至连0（或连1）现象结束，返回零电平。 • 6P02：增量调制编码时钟铆孔，时钟频率由时钟与基带数据发生模块拨码器4SW02控制。 • 6P03：编码器编码输出信号铆孔，它常与7P01连接。 • 7P01：译码器收码输入信号铆孔。 • 7P02：译码输出阶梯波信号铆孔,它常与接收滤波器P14连接。接收滤波器截止频率默认为2.65KHZ。

3.各种数字调制实验

实验14 FSK(ASK)调制实验 • 一、实验内容 • 掌握FSK调制/解调原理 • 观察FSK调制/解调各点波形，掌握信号在调制/解调过程中信号波形及频谱的变化 • 掌握ASK调制/解调原理 • 观察ASK调制/解调各点波形，掌握信号在调制/解调过程中信号波形及频谱的变化

FSK调制模块 • 16K02：两ASK已调信号叠加控制跳线。用短路块将1-2脚及3-4脚都相连，则输出FSK已调信号。 • 16W01： 32KHz载波幅度调节电位器。 • 16W02： 16KHz载波幅度调节电位器。 • 16TP01：32KHz方波信号输入测试点。 • 16TP02：16KHz方波信号输入测试点。 • 16TP03：32KHz载波信号测试点，可调节电位器16W01改变幅度。 • 16TP04：16KHz载波信号测试点，可调节电位器16W02改变幅度。 • 16P01：数字基带信码信号输入铆孔。 • 16P02： FSK已调信号输出铆孔，此测量点需与16P01点波形对比测量。

FSK解调模块 • 17W01：解调载波同步调节。 • 17P01：FSK解调信号输入铆孔。 • 17TP02：FSK解调锁相载波测试，正常工作时约为32KHz左右。 • 17P02：FSK解调信号输出，即数字基带信码信号输出，波形同16P01。

实验15 CPSK(DPSK)调制实验 • 一、实验内容 • 掌握CPSK(DPSK)调制/解调原理 • 观察CPSK(DPSK)调制/解调各点波形，掌握信号在调制/解调过程中信号波形及频谱的变化 • 掌握CPSK解调相位模糊

37K02： 1-2脚连接0相载波输出；3-4脚连接π相载波输出。 1-2脚和3-4脚都连接，则输出PSK信号。 • 37W01： 0相载波幅度调节。 • 37W02：π相载波幅度调节。 • 37P01：外加数字基带信号输入铆孔。 • 37TP01：1.024MHz方波信号。 • 37TP02：0相1.024MHZ正弦载波，调节电位器37W01改变幅度（2～4V左右）。 • 37TP03：π相1.024MHZ正弦载波，调节电位器37W02改变幅度（2～4V左右）。 • 37P02：PSK调制信号输出铆孔。

38W01：载波提取电路中压控振荡器频率调节电位器。38W01：载波提取电路中压控振荡器频率调节电位器。 • 38P01： PSK解调信号输入铆孔。 • 38TP01：压控振荡器输出2.048MHz的载波信号测试点。 • 38TP02：频率为1.024MHz的0相载波输出信号测试点。 • 38TP03：频率为1.024MHz的π/2相载波输出信号测试点。 • 38P02：PSK解调输出铆孔。 PSK方式的科斯塔斯环解调时存在相位模糊问题，解调出的基带信号可能会出现倒相情况； DPSK方式解调后基带信号为相对码，相绝转换由下面的“复接/解复接、同步技术模块”完成。

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