通信与信息工程综合实验原理与方法

**篇 实验平台介绍 实验平台1 通信原理综合实验箱 1.1 实验系统简介 通信原理综合实验箱采用模块化结构，如图a所示，主要模块如下：显示控制模块、FPGA初始化模块、信道接口模块、DSP+FPGA模块、D/A模块、中频调制模块、中频解调模块、A/D模块、测试模块、汉明编码模块、汉明译码模块、噪声模块、电话接口模块、DTMF模块、PAM模块、ADPCM模块、CVSD发模块、CVSD收模块、帧传输复接模块、帧传输解复接模块、AMI/HDB3码模块、CMI编码模块、CMI译码模块、模拟锁相环模块、数字锁相环模块和信号源模块等。在每一个模块中，都有测试点与测试插座对应信号点的定义。为便于学习和实验，各项实验内容以模块进行划分，每个测试模块可以单独开设实验。 通信原理综合实验箱中，电源插座与电源开关在机箱的背面，电源模块在该实验箱电路板的底部，它主要完成交流220V到+5V、+12V、–12V的直流变换，给整个硬件箱供电。 图a通信原理综合实验箱 1.2 用户操作流程 各模块功能的实现，需初始化不同的FPGA程序与数字信号处理（DSP）程序，并对它们进行一定的管理，这些都可以通过操作界面进行选择和控制。 实验箱通电之后，按照上次关机前选择的模式进行初始化，在这期间DSP+FPGA模块中的初始化灯（DV01）熄灭。当初始化完成之后，初始化灯亮。5s之后，完成相应模式参数的设置。 在这个过程中，液晶显示器一直显示通信原理实验。 完成初始化与参数设定后，液晶显示调制方式选择。 将等待用户输入，用户必须按下箭头键（除复位键外，其他键将不起作用）进行设置。 用户通过上下箭头键进行下列菜单的选择。 菜单1：调制方式选择（该菜单上只有下箭头和右箭头起作用） 菜单2：FSK传输系统 菜单3：BPSK传输系统 菜单4：DBPSK传输系统 菜单5：调制器输入信号 菜单6：外部数据信号 菜单7：全1码 菜单8：全0码 菜单9：0/1码 菜单10：特殊码序列 菜单11：m序列 菜单12：工作方式选择 菜单13：匹配滤波 菜单14：PCM 菜单15：ADPCM 菜单16：增强调制选择 菜单17：AM 菜单18：FM 菜单19：QPSK 菜单20：OQPSK 菜单21：PI4QPSK 菜单22：MSK 菜单23：GMSK 菜单24：16QAM 菜单25：64QAM 菜单2～菜单4是调制方式选择；菜单6～菜单11是输入数据选择；菜单14和菜单15是语音编码方式选择；菜单17～菜单25是有关现代调制方式的选择。 通过移动上下箭头可以在菜单1～菜单25进行选择。如要选择某一种模式，当箭头移至该菜单时按确认键即可。已选择的模式或参数的菜单会显示打勾，否则显示手形图标。 当学生在菜单2～菜单4和菜单17～菜单25任一菜单上进行确认时，系统对选择的模式进行初始化，在这期间左边的初始化灯（DV01）熄灭。当初始化完成之后，初始化灯亮。经过5s，完成相应模式参数的设置，并且在该菜单上打勾。 菜单13是一个复选菜单：**次按确认为选择该模式，菜单会显示打勾；再一次按确认则取消该模式的设置，显示手形图标。 通信原理综合实验箱布局如图b所示，其中的跳线器默认位置状态如图c所示，各测试孔默认位置状态图如图d所示。 图b通信原理综合实验箱布局图 图c跳线器默认位置状态图 图d测试孔默认位置状态图 实验平台2 软件无线电实验箱 2.1 实验平台简介 软件无线电实验箱采用Spartan-6系列的FPGA作为核心器件。Spartan-6系列的FPGA拥有丰富的逻辑资源，并集成众多DSP48A资源，可以满足复杂DSP算法的需求。实验箱板载DDR3存储芯片，以及高性能可任意配置的时钟芯片，同时提供双通道的高性能可配置DA/AD芯片及中频VGA，支持中频输入/输出。实验箱集成双路基带DA/AD，支持零/低中频输入/输出。实验箱硬件结构如图e所示，软件无线电实验箱如图f所示。 图e软件无线电实验箱硬件结构图 软件无线电实验箱硬件资源主要包括以下部分。 （1）FPGA（XC6SLX45TSpartan-6）：43661个可编程逻辑单元，2088KBBlockRAMBlocks，58个DSP48A单元，4个时钟管理模块。 （2）存储器：1GBDDR3SDRAM，32MBSPIFlash。 （3）中频DAC/ADC：双通道12bit250MSPSDAC，双通道12bit125MSPSADC，SMA接口。