网络综合实验论文.docx
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网络综合实验论文
引言
《网络综合实验》是通信工程专业本科教学中的一门实验环节课。
通过实践学习有关通信的知识,增强实践经验以补充课堂教学的不足;使学生掌握光纤通信原理的基础上,掌握通信终端平台、通信信道平台、通信仿真平台设备的使用和维护技能,为学生从事光纤通信技术工作提供帮助,为学生进入工作岗位打下良好的基础。
以通信基础知识、数字通信原理基础知识、通信工程安装工艺方面的基础知识、计算机的网络基础知识、通信网络组网优化等知识,蕴含在通信实验的教学设备之中,设计规划实训基地应该对学生的知识应用要求有所渗透和表现。
这些内容对通信技术专业知识要求应该是必备的。
在通信实验中渗透专业基础知识,在动手中增强学生的实践能力,在实验中提高学生的专业知识和逻辑思维。
通过网络综合实验,掌握通信终端平台、通信信道平台、通信仿真平台实验箱设备的基本工作原理;掌握三者的使用方法;培养分析、解决问题的能力;提高工程实践能力;深化理论知识,增强理论联系实际的能力,同时获得从事专业实际工作和进行科学研究的初步能力。
正文
在这门实验课程中我们一共做了十四个实验,其中包括光纤传输系统中的数字信号在光线上的传输,恒参白噪声信道中的白噪声特性测量,锁相环中的模拟锁相环实验,FSK传输系统试验实验中的FSK调制实验以及FSK解调实验,BPSK传输系统试验BPSK调制实验以及DBPSK调制解调实验,QPSK传输系统试验中的DQPSK调制解调实验,MSK传输系统试验中的MSK调制实验和MSK解调实验,以及通信网络工程实验综合试验中的出入中继实验、系统定是实验、接收帧同步实验和移动通信终端等实验。
通信终端平台:
功能简介“JH6002型通信终端实验系统”是“JH6000型通信网络系统”的一个组成部分,本设备可独立使用开设实验。
通信终端平台主要包括用户接口技术、本地交换技术、话音编码技术、信道接口技术、信道同步技术、信号复接技术、中继接口技术等,这些技术是通信终端中最主要也是最常用的技术,通过该实验平台,学生对终端技术将有一个较全面的了解
通信仿真平台:
功能简介“JH6001型通信信道仿真实验系统”是“JH6000型通信网络系统”的一个组成部分,同时也可与“JH5001A型通信原理综合实验系统”提供实验环境,扩展通信原理实验,“JH6001型通信信道仿真实验系统”本身可独立使用开设实验,供信道仿真测量、观测。
信道仿真平台主要包括加噪信道、瑞利衰落信道、莱斯衰落信道、二径衰落信道、非线性信道、硬限幅信道、光纤信道及常用接口电路。
下图是信号通道处理流程及组成功能。
其中瑞利衰落信道、莱斯衰落信道、二径衰落信道、非线性信道、硬限幅信道是通过FPGA算法来实现的。
在不同的信道下,需初始化不同的FPGA程序,并对它们进行一定的管理。
实验:
1光纤传输系统中的数字信号在光线上的传输
在光纤传输系统中的数字信号在光线上的传输试验中,我们主要是学习了解发光端机的发光管特性、如何人在光线信道中进行数字信号的传输、发送光端机在传输数字信号时的驱动电路以及了解关检测器的原理。
用到的主要知识有光端机的发光管特性、光电转换特性、弱信号检测的方法。
用到的主要实验仪器有
(1)、通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱一台;
(2)、20MHZ示波器一台(3)低频信号源一台。
主要的原理为数字传输——数字信号在光线上的传输,这也是光线上基带传输,二进制数字信号1、0码脉冲对发光源的直接调制,常称光强调制。
对于数字信号传输,只要质量指标是:
误码率和相位抖动根均方值。
发出的光信号平均功率增大,中继站间隔距离得以加大。
实验过程如下:
1、在J002(信号)、J003(地)测试信号输入端由信号发生器输入测试信号,信号为TTL电平。
2、将光纤尾纤与光收发模块相连,一头接HFBR--1414T,另一头接HFBR--2416T,注意在插入时应较顺利,不要太过用尽。
3、将连有光收发模块的尾纤接入电路中,在U303插入光发送模块HFBR--1414T,在U401上插入光接收端模块HFBR--2416T,注意两种型号不要弄错。
4、有关跳线开关设置如下:
(1)K302为2--3(跳线器在右端,接入测试信号)
(2)K301为1--2(跳线器在右端,数字光纤传输)
(3)K401为1--2(跳线器在右端,数字光纤传输)
(4)K104设置成7--8,关闭噪声发生器。
5、在TP502点测量所接收的信号。
6、调整发端W301,观察TP502的波形。
通过眼图观察噪声对基带传输系统性能影响。
要求:
在给出的基带传输系统的
图1眼力观测数字
基带传输系统仿真图
模块上,观测在不同高斯噪声功率谱密度条件下眼图的变化。
图1为利用SystemView仿真平台搭建的数字基带传输系统仿真
图,根据该实验要求,在接收输入端,加入高斯噪声源(高斯噪声
源的功率谱密度能根据需要灵活设置)。
在高斯噪声功率谱密度
=5e-4W/Hz的眼图由图2(a)所示,高斯噪声功率谱密度=5e
-6W/Hz的眼图由图2(b)所示。
图2(a)、(b)比较,明显反映噪声对基带传输系统的
影响。
图2高斯噪声作用下的眼图
2恒参白噪声信道中的白噪声特性测量
在恒参白噪声信道中的白噪声特性测量的试验中,我们主要学习了解白噪声的性质与特点以及掌握噪声对通信系统性能的影响。
用到的主要知识为白噪声的信号相关特性和白噪声的功率谱。
重要的实验仪器有通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱和20MHZ示波器各一台。
主要的原理为数字传输——数字信号在光线上的传输,这也是光线上基带传输,二进制数字信号1、0码脉冲对发光源的直接调制,常称光强调制。
对于数字信号传输,只要质量指标是:
误码率和相位抖动根均方值。
发出的光信号平均功率增大,中继站间隔距离得以加大。
实验过程如下:
1、在J002(信号)、J003(地)测试信号输入端由信号发生器输入测试信号,信号为TTL电平。
2、将光纤尾纤与光收发模块相连,一头接HFBR--1414T,另一头接HFBR--2416T,注意在插入时应较顺利,不要太过用尽。
3、将连有光收发模块的尾纤接入电路中,在U303插入光发送模块HFBR--1414T,在U401上插入光接收端模块HFBR--2416T,注意两种型号不要弄错。
4、有关跳线开关设置如下:
(1)K302为2--3(跳线器在右端,接入测试信号)
(2)K301为1--2(跳线器在右端,数字光纤传输)
(3)K401为1--2(跳线器在右端,数字光纤传输)
(4)K104设置成7--8,关闭噪声发生器。
7、在TP502点测量所接收的信号。
8、调整发端W301,观察TP502的波形。
3锁相环中的模拟锁相环实验
在锁相环中的模拟锁相环实验中,我们主要学习了解锁相环的基本概念并掌握锁相环环路参数的设计。
预备知识有对HC4046资料进行了了解并复习通信原理课程中有关锁相环的能容。
用到的主要实验仪器有
(1)、通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱一台;
(2)、20MHZ示波器一台(3)低频信号源一台。
模拟锁相环主要由四大部分组成:
参考时钟、分频器、环路滤波器、压控振荡器等。
实验过程如下:
1、将通信终端设置成“自环测试”方式,K901置于2--3端。
2、本地时钟测量:
用频率计测量本地振荡时钟输出频率,其测量点位TP901.
3、测量本地振荡时钟分频比:
本地振荡器输出时钟经FPGA分频送入鉴相器U901的第十四脚。
比较与上一步测量的频率,计算分频比。
4、参考时钟测量:
信道时钟经FPGA二分频送入鉴相器U901的第3脚,其可在测量TP902上测得。
5、测量TP902、P903的相位关系。
6、调整电位器W901的大小以改变锁相环的环路参数,再次测TP902、P903的关系。
实验结果:
4FSK传输系统试验实验
在FSK调制解调实验中,我们主要学习了解了FSK调制的基本工作原理并掌握了FSK正交调制的基本工作原理和实现过程。
掌握的预备知识有数字信号的传输方式与基本工作过程、FSK基本工作原理、正交调制与信号的表示方式以及软件无线电的基本概念。
重要的实验仪器有通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱和20MHZ示波器各一台。
实验原理:
在二进制频移键控中,幅度恒定不变的载波信号的频率随着输入码流的变化而切换(称为高音和低音,代表二进制的1和0)。
通常,FSK信号的表达式为:
(二进制1)
(二进制0)
其中Δf代表信号载波的恒定偏移。
FSK的信号频谱如图2.12.1所示。
图2.12.1FSK的信号频谱FSK信号的传输带宽Br,由Carson公式给出:
Br=2Δf+2B
其中B为数字基带信号的带宽。
假设信号带宽限制在主瓣范围,矩形脉冲信号的带宽B=R。
因此,FSK的传输带宽变为:
Br=2(Δf+R)
在JH5001II型的FSK调制框图如图2.12.2下:
图2.12.2FSK调制方框图
用数字基带信号的电平高低不同控制UE01(CD4046)内部的压控振荡器的振荡频率。
当输入码元为0时,振荡频率为6~9KHz;当输入码元为1时,振荡频率为20~24KHz。
这些频率范围的调整是通过WE01、WE02来获取的。
其中WE01调整输入1、0信号的幅度,从而达到控制传号频率与空号频率的间隔。
WE02是调整送入到VCO输入端信号的直流偏移,通过调整WE02达到控制FSK中心频率的作用。
注意:
FSK的数据输入信号来源于基带成形模块的测试序列,其通过KG02来选择不同的数据,数据速率受KG03控制,在FSK实验中KG03设置在500bps(KG03处于2-3状态)。
FSK解调框图见图2.12.3:
图2.12.3FSK解调方框图
FSK解调的工作原理是用一个模拟锁相环UE02(CD4046)对输入的FSK信号进行鉴频。
在解调模块中采用一个PLL环,当输入的FSK频率出现变化时,锁相环也紧随之变化,它是通过控制环路的输入电压TPE04来达到的。
这样当输入信号频率为20~24KHz时,锁相环的VCO控制电压为高电平,输出码元为1;反之当输入信号频率为6~9KHz时,锁相环的VCO控制电压为低电平,输出码元为0。
压控振荡器(VCO)的控制电压直接反映了FSK信号中的码元变化。
将该VCO的输入控制电压送入比较器中之后就能得到的FSK接收解调的数字信号。
按照实验指导书对要求的点逐一测量并进行记录。
实验结果:
5BPSK传输系统试验
BPSK调制解调实验中,我们主要了解学习了BPSK调制解调的基本原理、掌握发送眼图的观查、BPSK的数据传输过程、了解BPSK的载波恢复特点与位定时恢复的基本方法。
需要掌握的基本知识包括数字信号传输工作方式与基本工作过程、BPSK的基本工作原理、差分编码原理、Nyquist行成滤波、软件无线电的基本概念、BPSK的借条基本原理以及锁相环的基本工作原理。
重要的实验仪器有通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱和20MHZ示波器各一台。
DBPSK调制解调实验中了解BPSK差分解调的基本工作原理,掌握DBPSK的数据传输过程。
预备知识为BPSK差分解调的基本工作原理何软件无线电的基本概念。
重要的实验仪器有通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱和20MHZ示波器各一台。
差分PSK是相移键控的非相干形式。
在DBPSK系统中,输入的二进制序列先差分编码,然后再进行BPSK调制器调制。
按照实验指导书进行试验,并进行结果记录。
实验结果:
6QPSK传输系统试验
在DQPSK实验中,我们主要学习了解DQPSK差分解调的基本工作原理、解调数据传输工作过程、了解QPSK的位定时恢复的基本方法。
需要具备的预备的知识有数字信号传输工作方式与基本工作过程、DQPSK的解调基本工作原理、软件无线电的基本概念。
重要的实验仪器有通信网络工程“通信信道仿真平台”实验箱和20MHZ示波器各一台。
7MSK系统传输实验
设计MSK系统,要求:
发射端用正交法产生MSK信号,接收端用最佳接收相干解
调MSK信号;观测有关各点的波形,调整各模块的参数并分析对调制、解调性能影响;观
测MSK信号的波形及频谱;测出在高斯噪声干扰下MSK系统的误码率曲线。
图3为根
据实验要求,利用SystemView仿真平台设计的MSK系统仿真图。
图4为MSK波形,图5
是MSK频谱,图6为高斯噪声干扰下,不同信噪比时,MSK相干解调后系统的误码率
曲线。
图3MSK系统仿真原理图
图4MSK波形图5MSK频谱图6高斯噪声干扰下的MSK系统误码率
总之,通信原理与系统仿真实验,可根据所学的理论知识,利用SystemView相关资源
库中的模块灵活、方便地设计各种通信系统,根据各模块的对话窗口依照设计需要设置合
理参数,通过分析窗口观测相应波形,同时可对系统进行分析调试,并验证系统的正确性。
随着计算机应用的广泛普及,许多院校开设了EDA课程,把EDA仿真设计作为培养
学生系统设计能力的重要途径。
我们研究开发的基于SystemView的通信原理与系统仿
真实验,能帮助学生深刻理解和融会贯通所学的理论知识,并初步掌握以计算机为工作平
台对通信系统进行设计和分析的仿真手段,为日后从事相关科研工作打下基础。
图3MSK系统仿真原理图
图4MSK波形图6高斯噪声干扰下的MSK系统误码率
5MSK频谱图
总结:
通过18课时的实验学习,在史明泉老师的悉心指导下,我对整个网络综合实验的体系构架有了初步的了解,在平日的学习当中,我们往往以理论学习为主,以计算或者推理来完成学习任务。
因而有针对性的开展实训,即可以对已经学习的理论知识进行巩固,而且可以培养理论联系实际的品质。
让学习更加有目的性,有实践性,有针对性。
网络综合实验所用的通信信道仿真平台是一个很复杂的硬件设施,因此光靠纯粹的理论难以理解上面所承载的各种各样的功能,以及为承载这些功能网络所具备的各种特点。
而实验恰好解决了这些问题,实验以其贴近实际的特点,不仅仅解决了”眼高手低”的问题,而且以其实践性更能够使人对已经学习的理论有更加深刻的领会。
这次实训让我觉悟到自己所掌握的知识还是非常的少,有很多心里的疑问需要解决。
我相信自己随着成长知识会累积累多,一步一步的解决自己心里的疑问。
最后衷心感谢老师以认真的态度,娴熟的技巧指导我们一步步解决实训中出现的问题,以负责任的心态教会了我们知识,指导我们完成这次的网络综合实验
【参考文献】
(1)《网络综合实验》内蒙古科技大学信息通信实验室2007.11
网络综合实验结课论文
班级:
电信2班
姓名:
李庆慧
学号:
1067118206指导教师:
史明泉
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- 网络综合 实验 论文