时分复用通信系统的设计实践.docx

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1、湖南工业大学课程设计资料袋计算机与通信学院（系、部）20232023学年第学期课程名称通信原理课程设计指导教师胡永祥职称专家学生姓名皓月叶舞专业班级通信1204学号XX题目时分复用通信系统B设计与实现成绩起止日期2023年12月5日2023年12月19日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书2课程设计阐明书3课程设计正文张456湖南工业大学课程设计任务书20232023学年第一学期计算机与通信学院学院（系、部）通信工程专业通信1204班级课程名称：通信原理课程设计设计题目：时分复用通信系统B设计与实现完毕期限：自2023年12月5日至2023年12月19日共3周内容及任务1 .用数字

2、信源模块、数字终端模块、位同步模块及帧同步模块连成一种理想信道时分复用数字基带通信系统，使系统正常工作，并用示波器观测位同步、帧同步信号对数字基带信号传播的影响；2 .用数字信源、数字终端、数字调制、2DPSK解调、载波同步、位同步及帧同步等七个模块构成一种理想信道时分复用2DPSK通信系统使之正常工作，并用示波器观测位同步、帧同步信号对数字差分相移信号传播的影响；3 .用数字信源、数字终端、数字调制、2FSK解调、位同步及帧同步等六个模块，构成一种理想信道时分复用2FSK通信系统使之正常工作，并用示波器观测位同步、帧同步信号对数字频移键控信号传播的影响；进度安排起止日期工作内容12.5-12

3、.7复习有关理论、分析与设计系统12.8-12.12时分复用通信系统实现12.12-12.19系统分析、完毕课程设计汇报主要参考资料1、现代通信原理曹志刚主编清华大学出版社。2、现代通信系统原理王秉钧孙学军王少勇田宝玉天津大学出版社。3、现代通信基础与技术朱祥华主编人民邮电出版社。指导教师（签字）：年月日系（教研室）主任（签字）：HUNANUNIVERSITYOFTECHNO1OGY通信原理课程设计设计阐明书时分复用通信系统的设计与实现起止日期：止23年12月5日至2023年12月19日学生姓名皓月叶舞班级通信工程1204学号XX成绩指导教师（签字）计算机与通信学院（部）2023年12月19日

4、目录1、概述错误!未定义书签。2、设计基本概念和原理错误!未定义书签。2.1 数字基带通信系统错误!未定义书签。2.2 时分复用2DPSK、2FSK通信系统错误!未定义书签。3、总体设计错误!未定义书签。3.1 数字调制的原理错误!未定义书签。3.2 数字解调的工作原理错误!未定义书签。4、详细设计错误!未定义书签。5、完毕状况错误!未定义书签。6、简要时使用阐明197、总结2021参照文献1、概念2、设计0基本概念和原理位同步：在数据通信中最基本的同步方式就是位同步（bitSynChroniZation）或比特同步。比特是数据传播的J最小单位。位同步（比特同步）是指接受端时钟已经调整到和发送

5、端时钟完全同样，因此接受端收到比特流后，就可以在每一位的中间位置进行判决（如下图所示）。位同步（比特同步）的目的是为了将发送端发送的每一种比特都对日勺地接受下来。这就要在对的的时刻（一般就是在每一位的中间位置）对收到的电平根据事先已约定好的规则进行判决。帧同步：在时分复用通信系统中，为了对日勺地传播信息，必须在信息码流中插入一定数量的帧同步码，可以集中插入、也可以分散插入。本试验系统中帧同步识别码为7位巴克码，集中插入到每帧的第2至第8个码元位置上。数字信源的工作原理：数字信源本模块是整个试验系统的发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方框图如图IT所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。本

6、单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB,帧构造如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码II1Oo10）,此外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，试验电路中数据码用红色发光二极管指示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管指示。发光二极管亮状态表达1码，熄状态表达0码。本模块有如下测试点及输入输出点：C1K晶振信号测试点BS-OUT信源位同步信号输出点/测试点（2个）FS信源帧同步信号输出点/测试点NRZ-OUT(AK)NRZ信号（绝对码）输出点/测试点（4个）图1-1中各单元与电路板上元器件对应关系如下:晶

7、振CRY：晶体；U1：反相器7404分频器U2：计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160并行码产生器K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管：左起分别与一帧中的24位代码相对八选一U5、U6、U7：8位数据选择器4512三选一U8：8位数据选择器4512倒相器U20：非门74HC04抽样U9：Dj发器74HC74图IT数字信源方框图数字终端工作原理:原理框图如图4-1所示，电原理图如图4-2所示（见附录）。它输入单极性非归零信号、位同步信号和帧同步信号，把两路数据信号从时分复用信号中分离出来，输出两路串行数据信号和两个8位

8、的并行数据信号。两个并行信号驱动16个发光二极管，左边8个发光二极管显示第一路数据，右边8个发光二极管显示第二路数据，二极管亮状态表达“1，熄灭状态表达“0”。两个串行数据信号码速率为数字源输出信号码速率的13o在数字终端模块中，有如下测试点及输入输出点： S-IN时分复用基带信号输入点 SD抽样判后日勺时分复用信号测试点 BD延迟后的位同步信号测试点 FD整形后的帧同步信号测试点 D1分接后的第一路数字信号测试点 B1第一路位同步信号测试点 F1第一路帧同步信号测试点 D2分接后的第二路数字信号测试点 B2第二路位同步信号测试点 F2第二路帧同步信号测试点图4T中各单元与电路板上元器件对的应

9、关系如下:延迟1U63：单稳态多谐振荡器4528延迟2U62:A：D触发器4013整形U64:A：单稳态多谐振荡器4528；U62:B：D触发器4013延迟3U67、U68、U69：移位寄存器401743U72：内藏译码器的二进制寄存器4017串/并变换U65、U70：八级移位寄存器4094并/串变换U66、U71：八级移位寄存器4014（或4021）显示三极管9013；发光二极管延迟1、延迟2、延迟3、整形及3等5个单元可使串/并变换器和并/串变换器的输入信号SD、位同步信号及帧同步信号满足对的Rt1相位关系，如图4-3所示。移位寄存器40174把FD延迟7、8、15、16个码元周期，得到F

10、D-7、FD-15FD-8(BPFD和FD-16(即F2)等4个帧同步信号。在FD-7及曲的作用下，U65(4094)将第一路串行信号变成第一路8位并行信号，在FD-15和的作用下，U70(4094)将第二路串行信号变成第二路8位并行信号。在F1及B1的作用下，U66(4014)将第一路并行信号变为串行信号D1,在F2及B2的作用下，U7K4014)将第二路并行信号变为串行信号D2oB1和B2日勺频率为位同步信号BS频率的1/3,DI信号、D2信号日勺码速率为信源输出信号码速率的13oU65、U70输出时并行信号送给显示单元。根据数字信源和数字终端对应的发光二极管的!亮熄状态，可以判断数据传播

11、与否对的。串/并变换及并/串变换电路均有需要位同步信号和帧同步信号，还规定帧同步信号的宽度为一种码元周期且其上升沿应与第一路数据的起始时刻对齐，因而送给移位寄存器U67的帧同步信号也必须符合上述规定。但帧同步模块提供的帧同步信号脉冲宽度不小于两个码元的宽度，且帧同步脉冲的上升沿超前于数字信源输出的基带信号第一路数据时起始时刻约半个码元（帧同步脉冲上升沿略迟后于位同步信号的上升沿，而位同步信号上升沿位于位同步器输入信号的码元中间，由帧同步器工作原理可得到上述结论），故不能直接将帧同步器提取的帧同步信号送到移位寄存器U67的输入端。终端模块将帧同步器提取的帧同步信号送到单稳U64日勺输入端，单稳U

12、64设为上升沿触发状态，其输出脉冲宽度略不不小于一种码元宽度，然后用位同步信号BD对单稳输出抽样后得到FD,如图4-3所Jo应指出的是，当数字终端采用其他电路或分接出来的数据有其他规定时，对位同步信号及帧同步信号的规定将有所不一样，但不管采用什么电路，都需要符合某种相位关系的帧同步信号和位同步信号才能对时分接出时分复用的各路信号。2.时分复用数字基带通信系统图4-5为时分复用数字基带通信系统原理方框图。复接器输出时分复用单极性不归零码（NRZ码），码型变换器将NRZ码变为适于信道传播的I传播码（如HDB3码等），发滤波器重要用来限制基带信号频带，收滤器可以滤除一部分噪声，同步与发滤波器、信道一

13、起构成无码间串扰的基带传播特性。复接器和分接器都需要位同步信号和帧同步信号。码型变换位同步器信道接收滤波器发送滤波器Dn(I)BS码型反变换分接器D.(t)图4-5时分复用数字基带通信系统数据数据2帧同步一SDFD-7FD-8(F1)FD-15FD-16(F2)BDnJ1r1nUB2_n-J-T1_T1n_n_图4-3变换后的信号波形本试验中复接路数N=2,信道是理想的、即相称于将发滤波器输出信号无失真地传播到收滤波器。为简化试验设备，收、发滤波器也被省略掉。本试验的重要目日勺是掌握位同步信号及帧同步信号在数字基带传播中的作用，故也可省略码型变换和反变换单元。2、试验总体设计1、数字基带通信系

14、统复接器输出时分复用单极性不归零码(NRZ码)，码型变换器将NRZ码变为适于信道传播的传播码(如HDB3码等)，发滤波器重要用来限制基带信号频带，收滤器可以滤除一部分噪声，同步与发滤波器、信道一起构成无码间串扰的基带传播特性。复接器和分接器都需要位同步信号和帧同步信号。图4-5时分复用数字基带通信系统信道码型反变换分接器码型变1d接收滤波器发送滤波器2、时分复用2DPSK、2FSK通信系统2FSK信号(相位不持续2FSK)可当作是AK与忌调制不一样载频信号形成日勺两个2ASK信号相加。时域体现式为SQ)=zn(r)cos6W+tn(t)cos2t式中m(t)为NRZ码。其中，2DPSK、2FSK通信系统的原理图见图25。3、试验详细设计1、数字调制的原理数字调制单元的原理方框图如图2-1所示，电原理图如图2-2所示（见附录）。图2-1数字调制方框图本单元有如下测试点及输入输出点： CAR2DPSK信号载波测试点 BK相对码测试点 2DPSK2DPSK信号测试点/输出点，VP-PO.5V 2FSK2FSK信号测试点/输出点，VP-PO.5V 2AS