北京交通大学毕业设计（论文）开题报告通信原理实验电子信息工程学院学生：学号：指导老师：王根英日期：2015年11月16日上课时间：星期一第五节实验六自定义帧结构的帧成形及其传输一、实验前的准备(1)预习帧成形及其传输电路的构成。

(2)熟悉附录b和附录c中实验箱面板分布及测试孔位置；定义相关模块跳线的状态。

(3)实验前重点熟悉的内容：1)明确PCM30/32路系统的帧结构。

2)熟悉PCM30/32路定时系统。

3)明确PCM30/32帧同步电路及工作原理。

(4)思考题1)本实验中数字复接的帧结构由几个时隙组成？分别是什么内容？本实验中数字复接的帧结构由4个时隙组成。

分别是帧同步时隙、话路时隙、开关信号时隙、特殊码时隙。

2)本实验中的帧定位码是什么？其作用是什么？本实验中的帧定位码是11100100，作用是能够使接收端通过对帧同步码的检测，确定每帧的起始位置，从而能正确地进行分路。

3)但实验中帧结构由几个比特组成？每路信号的速率是多少？本实验中每个时隙由8个比特组成，一个帧结构共32个比特。

每路信号的速率是64kbps，一帧的速率是256kbps。

二、实验目的(1)加深对PCM30/32系统帧结构的理解。

(2)加深对PCM30/32路帧同步系统及其工作过程的理解。

(3)加深对PCM30/32系统话路、信令、帧同步的告警复用和分用过程的理解。

三、实验仪器(1)ZH5001A通信原理综合实验系统(2)20MHz双踪示波器四、基本原理在PCM30/32路数字传输系统中,每个样值均编8位码,一帧分为32个时隙,通常用TS0~TS31来表示,其中30个时隙用于30路话音业务。

TS0为帧定位时隙,用于接收分路做帧同步用。

TS1~TS15时隙用于话音业务,分别对应第1路到第15路的话音信号。

TS16时隙用于信令信号传输,完成信令的接续。

TS17~TS31时隙用于话音业务,分别对应第16路到第30路话音信号。

在通信系统原理实验箱中,信道传输上采用了类似TDM的传输方式、定长组帧、帧定位码与信息格式。

实验电路设计了一帧共含有4个时隙,分别用TS0~TS3表示。

每个时隙含8比特码。

其帧结构如图51所示。

TS0时隙为帧同步时隙,本同步系统中帧定位码选用8位码,这8位码是11100100。

应注意到,这7位码与实际中的PCM30/32路系统基群帧同步码不同,它用是能够使接收端通过对帧同步码的检测,确定每帧的起始位置,从而能够正确地进行分路。

TS1时隙用来传输话音信号,实验箱中的一路电话信号的传输就是占用该时隙的;TS2时隙为开关信号,复用输入信号的状态是通过8位跳线开关来设定的,跳线插入为1,跳线拔出为0;TS3时隙用来传输特殊码序列,特殊码序列可以通过跳线开关进行选择,共有4种码型可以选择。

TS0~TS3复合成一个256kbps数据流,在同一信道上传输。

复用模块主要由帧同步码的产生、开关信号的产生、话音信号时隙的复用、特殊码时隙的复用及PCM信号的传输电路组成，分接模块主要由同步码检出、同步调整、接收定时系统、接收时隙分接电路组成。

复接器系统定时用于提供统一的基准时间信号，分接器的定时来自同步单元恢复的接收时钟，在同步单元的控制下，分接器的时钟信号与复接器的时钟信号保持正确的相位关系，即保持同步。

首先从接收信号中检测帧同步码，利用帧同步码检测输出脉冲来进行同步调整，同步调整的目的是为了使收发定时系统同步，从而使接收定时系统能够正确地将接收信号进行分路。

当系统进人同步状态后，则形成了接收端定时信号，此时的接收定时信号完全与发送端信号同步。

因此，分接单元可以把输人信号正确地分为多路支路数字信号，从而可以从分接单元恢复出原始的支路数字信号，在通信系统原理实验系统中，复接模块用一片现场可编程门阵列（FPGA）芯片来完成。

在该芯片内部还构造了一个m序列发生器，为便于观测复接信号波形，通过跳线开关SWBO2（M-SELO，M-SELI)可以选择4种m序列码型。

m序列码型可以在TPBO1检测点观测。

错码产生器可以通过跳线开关SWB02(E_SELO，E_SELI)设置4种不同信道误码率，便于了解在误码环境下，接收端帧同步过程和帧同步系统抗误码性能，从而加深对假同步和假失步形成过程的理解。

在实验电路图5-2中，各测试点的定义如下。

发送m序列输出。

TPBO1:发端插入错码指示。

TPB02:复接器输出信号。

TPB03:复接器输出时钟。

TPB04:分接m序列支路输出。

TPB05:分接收端帧同步指示。

TPB06:发端帧同步指示。

TPB07:发端帧同步指示。

五、实验内容实验前的准备工作，首先是将解复接模块内的输人信号和时钟选择跳线开关KB01、KB02设置为LOOP（自环）位置。

在这种情况下，复接模块和解复接模块直接相连，不经过线路编码。

再将复接模块内的工作状态选择跳线开关SBW02的m序列选择跳线开关M_SEL0、M_SEL1拔下，这时，m序列发生器输出产生m序列全0。

将错码选择跳线开关E_SELO、E_SEL1拔下，这种情况不在传输帧中插人误码。

总之，实验的初始条件是复接、分接直接相连；m序列为全0；传输无误码。

1.发送传输帧结构观察用示波器同时观测复接模块的发送帧同步指示测试点TPBO7与复接模块的数字复接信号测试点TPB03的波形，观测时用TPB07作同步。

数字复接信号的帧结构应与图5-1相同。

画出TPB07的波形和TPB03数字复用信号波形，注意两者之间的对应关系。

TPB07与TPB03波形上方接近于标准方波的是发送帧同步指示TPB07的波形，下方为接收处TPB03的波形。

可以看到有很好的同步。

1、帧定位信号的测量。

在TPB03测试点波形中，找到帧定位信号所占用的时隙，画图标出帧定位字所占时间位置。

帧定位信号从波形中可以明显看出帧定位信号11100100。

1、帧内话音数据观察。

找出帧内话音信号的位置，在图中标出话音数据所占时间位置。

由于话音信号的随机性，无法看到清晰的信号，只要确定其位置即可。

帧内话音数据1、帧内开关信号观测。

找到帧内开关信号在帧结构中的位置。

调整跳线开关SWBO1上短路器，就可以改变开关信号的状态，在TPB03测试点波形中可以看到开关信号状态的变化，由此可以找到开关信号在帧结构中的位置，并可以观测到开关信号状态变化情况。

帧内开关信号由图可以看出，当我们改变开关的跳线帽时，帧内开关信号也随之改变，同时LED0-LED7也随之改变。

帧内m 序列数据观测。

调整示波器同步旋钮，调整跳线开关短路器SWB02上M_SELO 、M_SEL1，产生不同的m 序列，由于两个跳线的插拔有4种组合，因此可以产生4个不同的m 序列，这些不同的m 序列出现在帧结构相应的时隙后，有可能清晰地观察到，也有可能表现为模糊不清，出现这两种情况的原因自己分析。

本步不要求读出m序列的具体值，只要求能够确定m序列所占用的时隙即可。

帧内m序列数据观测：M_SELO、M_SEL1均拔下：M_SELO插上、M_SEL1拔下：M_SELO、M_SEL1均插上：由以上几个图可以看出，只有当m序列为全0或者全1的时候，才可以看清楚，当m序列为15位或者7位的时候，由于不是8的整数倍，就会导致看不清楚。

2、收发帧同步指示的观测发送帧同步指示测试点为TPB07，接收帧同步指示测试点为TPB06g 用示波器同时观测帧复接模块同步指示测试点TPB07与解复接模块帧同步指示测试点TPB06波形，观测时用TPB07同步，记录TPB07和TPB06的波形，说明TPB07和TPB06测试到的波形怎样才能够说明收发系统之间是同步的。

收发帧同步指示的观测（可以看到，收发帧有很好的同步。

）2.解复接开关信号输出的观测当收发系统处于同步状态情况下，观察解复接模块的开关信号指示，即发光二极管指示灯(LED0-LED7)与复接模块内跳线开关SWBO1之间的对应关系。

通过改变复接模块内跳线开关SWBOI中短路器，观察解复接模块中发光二极管LEDO-LED7的状态变化，找到发光二极管随跳线开关而变化的关系，记录结果。

当我们改变条线帽的插拔时，可以看到解复接模块输出LED0-LED7成反序的亮灭状态。

3.解复接m序列数据输出测量测试点为发端复接模块m序列输人TPBO1、收端分接模块m序列输出TPBO5。

用示波器同时测量发端序列测试点TPBOI与解复接输出m序列TPB05波形，观测时用TPBO1同步。

调整示波器同步，观测收发m序列是否一致。

按表5-1调整跳线开关短路器SWB02上的M_SELO、M_SEL1，产生4种不同的m序列输出，观测收发帧内m序列数据是否一致变化，将测试结果记录于表5-1中。

解复接m序列数据输出测量：M_SELO、M_SEL1均拔下：M_SELO插上、M_SEL1拔下：M_SELO拔下、M_SEL1插上：M_SELO、M_SEL1均插上：M_SEL1 M_SELO m序列数据M_SEL1 M_SELO m序列数据拔拔全0，全0 插拔0010111拔插全1，全1 插插0101110010011 六、实验结论分析本次实验实现了信号的复接与分接，实际中使用的PCM30/32话路系统，而试验中使用的是自定义的4个时隙，每个时隙8个bit，一共32bit。

从原理上面验证了信号的分接与复接。

实现了同步时隙、话路时隙、开关时隙和特殊码时隙的传输。

七、思考题(1)在第1步实验观测帧结构时，哪个时隙的信号能够观测清晰？哪个时隙的信号不能观察清晰？哪个时隙的信号有可能清晰也有可能不清晰？同步时隙和开关时隙可以观测清楚。

话路时隙不能观测清楚，这是由于话路时隙信号是不具有以8为周期的周期性。

m序列码时隙可能观测清楚，也可能观测不清楚，这是由于m序列码可能是以8为周期，也可能不以8为周期。

(2)在m序列数据为7位和15位的情况下，能否调整示波器使在同步的条件下观测完整的一个帧内m序列数据周期？为什么？能。

只要调整到合适的扫描范围即可。

这是由于输出可以将传输的m 序列拼接起来。

实验七自定义帧结构的帧同步系统一、实验前的准备(1)预习自定义帧结构的帧同步系统电路的构成。

(2)熟悉实验指导书附录B和附录C中实验箱面板分布及测试孔位置；定义本实验相关模块的跳线状态。

(3)实验前重点熟悉的内容：1)掌握PCM30/32路系统的帧结构；2)明确PCM30/32帧同步系统及工作原理，3)了解假同步、假失步的概念；4)了解前方保护、后方保护的概念。

二、实验目的(1)加深对PCM30/32帧同步系统的理解。

(2)加深对PCM30/32路帧同步系统同步过程的理解。

(3)掌握PCM30/32帧同步系统的基本概念三、实验仪器(1)ZH5001A通信原理综合实验系统(2)20MHz双踪示波器四、基本原理自定义帧结构帧同步系统电路如图5-2所示。