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RZ9681现代通信技术平台.pdf
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RZ9681 型 现代通信技术平台说明书
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第1部分 实验箱使用基础
1.1 实验平台介绍
一、 实验平台简介
RZ9681 型现代通信技术平台说明书,是为适应当前通信理论教学及实验教学的发展趋
势,精心研发的新一代现代通信技术平台说明书。该平台不仅具备完成常规实验的功能,
还结合了当前教学技术发展的几大趋势,即:实验教学的工程化,实验设备的网络化,课
堂教学的智能化。
系统具备方便的软硬件升级功能及二次开发功能,可以方便的解决高校在购买实验设
备后的几年内的,进行实验内容的扩展及升级。
实验平台不仅在功能上进行的革命性的改进,在结构上也重新进行了设计,该实验平
台在结构上具备以下特点:
图 1.1.1.1 实验平台实物图参考
● 采用主控系统+实验模块形式的模块化实验平台,方便扩展,维护升级;
● 实验平台采用一体化开模工艺,结构设计合理,整体协调美观;
● 实验模块通过触点式(充电接口)电源及通信总线,不需接插件,更换方便,
性能稳定可靠;
● 每个模块均用翻盖式有机玻璃保护,不用螺丝固定,操作便捷。并且配备专
用锁具,可以防止模块随意更换;
● 备用模块等备件可放置实验箱左侧储物盒,储物盒有盖子锁定,方便物件管
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理;
● 为便于实验测量,所有实验测量孔均为铆孔和测量针相组合的形式进行放置,
可以便于连线和示波器的测量。
二、 实验场景设置
在使用该平台进行实验课程开展时,重新定义了实验场景,摆脱了早期实验内容设置
单调,仅仅是完成实验连线,然后测量波形的这种模式。在 RZ9681 型实验平台上完成实
验室时,按照下面流程进行实验:
图 1.1.1.2 实验教学课堂流程
理论预习:系统自带交互式预习系统,通过实验框图,文字说明,理论波形等内
容,结合配套的实验教材,完成对当前课时实验理论的预习。
实验交互:在进行实验时,结合形象化的实验框图,可以选择性的控制各个模块
的时钟,测量点输出的数据等内容,将实验过程的中间测量点展现出来,方便学
生对实验理论的理解。
课堂测评:通过配套的手机 APP 软件,老师可以在学生进行实验时,对实验系统
进行一定的加错设置,学生根据自己的理解,判断错误并纠正错误。
二次开发:实验模块具备网络加载的功能,可以方便的完成二次开发,摆脱了早
期二次开发连接下载器的模式。并且系统具备断电恢复功能,二次开发不会对系
统造成影响。
理论
预习
实验
交互
课堂
测评
二次
开发
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1.2 各实验模块介绍
一、 实验模块
RZ9681 型现代通信技术平台说明书采用基于操作系统的智能主控系统和实验模块结
构,形象展示实验原理、操作步骤,有助实验原理理解、设备维护和功能升级扩展。配置
模块支持通信原理课程的原理实验、系统实验、二次开发实验等,模块既能完成对应的实
验内容,多模块级联配置后,能构成完整的基带通信系统或频带通信系统。在本节中对标
配的实验模块进行介绍:
系统标配了以下几种实验模块:
● 智能主控系统;
● 基带数据产生与码型变换模块-A2;
● 信源编码与复用模块-A3;
● 信源译码与解复用模块-A4;
● 信道编码与频带调制模块-A5;
● 纠错译码与频带解调模块-A6;
二、 各个实验模块介绍
1. 智能主控系统
主控系统主要实现平台的智能管理与人机交互功能,配备了 ARM 处理器,运行智
能操作系统,界面采用 7 寸彩色液晶,配备网络接口,USB 接口,电话接口,扬声器,
无线 WIFI 模块等,完成对整个平台的功能管理,如:实验功能选择,模块在位情况
监测,模块通断电操作,系统二次开发,模块固件升级、手机 APP 互联等。
主控系统人机交互友好,如下图所示,可选设备介绍、实验项目、信号源、误码
仪、二次开发、实验测评(考核)、固件升级、系统设置等功能,子功能操作见下文;
图 1.2.1.1 主控模块液晶显示
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主控模块内置了双路 DDS 信号源(低频和高频),可以生成各种类型的信号源,
如:正弦波,方波,三角波,半波,全波,调幅,调频,双边带,扫频信号,音乐信
号,复杂信号等。
主控模块标配全功能误码仪,码长、码型、码速、插误码、测试时长等均可设置,
测试时间、误码数、误码率等能实时显示。误码仪对通信系统性能评价非常重要;
实验平台的右外侧预留了主控模块的外部接口,包括网络接口 RJ45,电话接口
RJ11、USB 接口、扩展模块电源接口。
图 1.2.1.2 实验箱外部右侧扩展接口
网口:网络接口可以完成实验平台的联网功能,完成实验的远程操控,二次
开发软件在线定点加载、固件远程升级;
电话:电话接口则可以连接电话,采集真实的语音数据;
USB 接口:USB 接口可以外接鼠标;
Mini USB 接口:固件升级接口,可用来为实验箱进行固件升级;
外扩:外部扩展接口主要为电源接口,电源接口可输出 5V、+12V、-12V 三
组电源,方便学生外扩实验模块。
2. 基带数据产生与码型变换模块-A2
基带数据产生与码型变换模块的功能是基于 M3 和 FPGA 实现的,通过配置可以产
生各种速率的伪随机序列(M 序列),16bit 设置数据,相对码/绝对码等,并且可以
完成各种对应的码型变换(单极性不归零,双极性归零,密勒码…)和线路编译码(CMI、
AMI、HDB3 等)。
误码测试时,模块作为误码信号处理器,产生各种速率、码型的测试码,在对接
收码进行比较后将误码信息发主控模块显示;
模块同时具备白噪声产生功能,噪声电平能通过模块的编码开关调节;
3. 信源编码与时分复用模块-A3
信源编码与复用模块主要用于完成通信原理中常用的几种信源编码:PAM、PCM、
CVSD;模块标配 3.2 寸 TFT 液晶,能通过液晶展示信源编码带限、抽样、量化、编码
过程,极利于学生理解信源编码原理。模块功能主要基于 FPGA 和 M4 处理器完成,信
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源编码的原理实验由 M4 完成,时分复用和码分复用时所需的信源数据由 FPGA 编码完
成,FPGA 同时完成时分码分复用;模块既能完成各种信源编码实验又能二次开发,完
成实验包括以下几类:
● PAM 调制及抽样定理:自然抽样和平顶抽样,抽样恢复等;
● PCM 编译码,增量调制编译码等编码原理解析;
● 时分复用,码分复用,扩频通信等;
● 上述实验的二次开发实验;
4. 信源译码与时分解复用模块-A4
信源译码与解复用模块和信源编码与复用模块在实验时为相关联的模块,很多实
验要配合完成,如:编码和对应的译码实验,复用和对应的解复用等;在信源译码与
解复用模块功能基于 M4 和 FPGA 实现,主要完成 PAM、PCM、CVSD 译码,位同步帧同
步、时分码分解复用等。可以完成以下几类实验内容:
● 抽样恢复滤波器;
● 系统实验时:PCM 译码,CVSD 译码;
● 时分解复用,码分解复用,解扩;
● 上述实验的二次开发实验;
5. 信道编码与频带调制模块-A5
信道编码与频带调制模块可以完成多种类型的信道纠错编码实验和频带调制实
验,主要功能均在 FPGA 中实现,模块内置 2 个高速 DA 芯片,经过给合实现各种调制
和仿真信道。实验内容:
● 汉明编码,卷积编码,循环编码,交织编码等;
● ASK,FSK,PSK,QPSK,OQPSK、DQPSK、QAM,GMSK、OFDM 等调制等;
● 基带成型,噪声信道模拟,多径信道模拟,衰落信道模拟等;
● 上述实验的二次开发实验;
6. 纠错译码与频带解调模块-A6
纠错译码与频带解调模块和信道编码与频带调制模块为相关联的模块单元,很多
实验要配合完成,如:信道编码和对应的信道纠错译码实验;调制与对应的解调实验
等;模块的信道纠错译码主要由 FPGA 完成,二进制解调由小规模分立器件组成的相
干解调电路完成。能完成下面实验内容:
● 汉明译码,卷积译码,循环译码,解交织等;
● ASK,FSK,PSK,DPSK,QPSK,OQPSK,DQPSK,QPSK 成型等解调;
● 抽样判决,眼图观测;
● 上述实验的二次开发实验
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