現代數字通信精選(九篇)

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第1篇：現代數字通信范文

關鍵詞：3G視頻通信H.264/AVC容錯技術

傳統的視頻編碼標準都是圍繞比特流的概念組織的。實際上用于傳送數字視頻的大多數網絡體系結構并不適合直接傳輸比特流。在許多網絡體系結構中，比特流需要拆分為數據分組。這些分組的特性，如最小/最大尺寸、相關開銷和差錯屬性等在網絡體系結構間、甚至在某個給定的網絡體系結構內也是很不相同的。假如視頻編碼器自身能和網絡特性很好的匹配，將能夠獲得更好的視頻QoS。問題是如何容錯地支持易差錯的無線移動網絡？為了解決無線移動信道視頻的容錯傳輸，我們將采用如前向糾錯編碼及支持差錯復原的視頻壓縮編碼技術來解決。H.264編解碼器可以很好的解決易差錯信道的視頻容錯傳輸。在3GPP/3GPP2的傳輸環(huán)境下通過選擇適當的條帶長度使H.264編解碼器和無線移動信道的網絡特性得到很好的匹配，實現無線移動信道視頻的容錯傳輸。H.264標準適用于無線網絡傳輸的主要原因之一就是在概念上分為兩層：視頻編碼層VCL(VideoCodingLayer)和網絡抽象層NAL(NetworkAbstractionLayer)，其中VCL負責高效的視頻內容表示，它被設計成盡可能獨立的網絡，NAL負責對編碼信息進行打包封裝并通過指定網絡進行傳輸。H.264中還定義了兩種新的幀編碼類型，即SP幀和SI幀來完成不同流的切換，可以根據傳輸網絡和用戶終端的具體情況自適應地在不同碼率的視頻流之間切換，這大大改善了視頻流對3G網絡的適應性。

一、3G視頻通信中容錯技術的應用

3G通信技術的出現使對話式無線視頻業(yè)務成為可能，雖然3G網絡在移動環(huán)境下的帶寬可達384kbps，在靜止環(huán)境下的帶寬可以達到2Mbps，但是由于信道衰減、建筑物遮擋、終端移動、多用戶干涉等原因影響，使得信道是時變且高誤碼的，因此，在3G網絡上傳輸視頻流時，僅僅追求高的壓縮效率是不夠的，必須有一定的容錯和錯誤掩蓋措施。最新的3GPP/3GPP2標準要求3G終端支持H.264/AVC視頻編解碼技術，同時由于硬件的限制，3G終端只支持部分H.264/AVC的容錯工具。H.264中雖然提供了一些容錯工具，但是它們有各自不同的用途和目的，即在不同的場合需要選擇不同的組合來使用。

1.1錯誤隱藏技術由于錯誤隱藏技術能夠利用接收到的數據來恢復丟失的數據，因此一般都應用在解碼器端。在無線網絡環(huán)境中，解碼器的這種能力尤其重要，因為無線網絡環(huán)境中誤碼率高，很多RTP包在傳輸中被網關或者路由器丟棄，而這些丟失的數據又必須在解碼器端根據空間和時間上的相關性來恢復。錯誤隱藏技術的實現方法也很多，在JVT參考軟件中，就使用了一種空間相關性的方法，即使用被丟失宏塊周圍的4個宏塊來恢復被丟失的數據，其選用的標準是使恢復后邊緣數據的SAD(sumofabsolutedifference)差最小。這種方法的效果雖不是最好，但是計算簡單有效。

1.22Slice結構為了滿足MTU大小的要求，在3G網絡視頻傳輸中對視頻進行分片壓縮顯得尤其重要。經過分片壓縮后的視頻中每個RTP包中包含一個片，一般每個slice中包含一個或者幾個宏塊，并以RTP包的大小滿足MTU的要求為準。

1.3幀內編碼塊刷新由于幀內編碼不依賴時間上相鄰幀的數據，所以幀內編碼塊能有效地阻止由于包丟失甚至幀丟失而引起的錯誤傳播。對于對話式視頻業(yè)務來說，由于實時性要求高，而且I幀刷新的頻率較低，因此可以用幀內編碼塊來部分代替I幀的作用。H.264／AVC提供了兩種幀內編碼塊刷新(intrablockrefreshing)模式；其中，一種是隨機模式，即用戶可以選擇幀內編碼塊的數目，而由編碼器隨機決定哪些哪些位置上的宏塊實行幀內編碼；另一種是行刷新模式，即編碼器在圖像中依次選擇一行進行幀內編碼，但圖像分辨率大小不同，每次需要幀內編碼塊的數目也不同，例如在QCIF格式圖像中，每次需要選擇一行，即11個宏塊進行幀內編碼，而在CIF格式圖像中，這個數字變成22。

1.4參數集(ParameterSets)H.264標準中，取消了序列層和圖像層，將原本屬于序列和圖像頭部的大部分句法元素分離出來形成序列參數集SPS(SequenceParameterSet)和圖像參數集PPS(PictureParame2terSet)。序列參數集包括了與一個圖像序列有關的所有信息，如編碼所用的檔次和級別、圖像大小等，應用于視頻序列。圖像參數集包含了屬于一個圖像的所有片的信息，如嫡編碼方法、FMO，宏塊到片組的映射方式等，應用視頻序列中的一個或多個獨立的圖像。多個不同序列參數集和圖像參數集被解碼器正確接收后，被存儲于不同的己編碼位置，解碼器依據每個己編碼片的片頭的存儲位置選擇合適的圖像參數集來使用。

1.5冗余片(RedundantSlice)H.264編碼器除了對片內的宏塊進行一次編碼外，還可以采用不同的編碼參數對同一個宏塊進行一次或多次編碼，生成冗余片，冗余片的信息也被編碼進同一個視頻流中。解碼器在能夠使用主片的情況下會拋棄冗余片，反之如果主片丟失，也可以通過冗余片來重構質量。

1.6靈活的宏塊排序(FMO)FMO技術通過片組(slicegroup)技術來實現。片組是由一個或者多個片組成，而每個片中通常包括一系列的宏塊。采用FMO進行視頻編碼的好處在于，可以使因信道傳輸而引起的錯誤分散。具體實施方法是：幀圖中的宏塊可以組成一個或幾個片組，每一個片組單獨傳輸，當一個片組發(fā)生丟失時，可以利用與之臨近的已經正確接收到的另一片組中的宏塊進行有效的錯誤掩蓋。片組組成方式可以是矩形方式或有規(guī)則的分散方式(例如，棋盤狀)，也可以是完全隨機的分散方式。采用FMO提高了碼流的容錯能力，卻使編碼效率有所降低，同時也會增加編碼延遲時間。

二、結論

通信技術的飛速發(fā)展，第三代數字無線移動通信網絡以及多媒體信息服務(MMS)的興起為無線移動環(huán)境下的多媒體通信業(yè)務(特別是視頻)提供了應用和發(fā)展的需求．多媒體業(yè)務是3G的基本業(yè)務之一，然而視頻通信業(yè)務對3G網絡還是一種挑戰(zhàn)，這是由于無線網絡是一種易錯網絡，容易受到多徑干擾、陰影衰落等多種條件的影響，致使視頻傳輸流中的RTP包會大量丟失，因此對于3G無線網絡中的視頻通信業(yè)務，容錯技術是不容忽視的。H.264／AVC視頻編碼標準本身提供了許多容錯工具，可以很好的解決易差錯信道的視頻容錯傳輸，提高3G視頻通信的可用性。

參考文獻：

[1]潘全衛(wèi).DHCP服務器容錯方案[J].網管員世界.2009.(5)：55-56.

第2篇：現代數字通信范文

一、我市地籍管理工作的現狀

我市地籍管理工作較薄弱，全市城鎮(zhèn)地籍調查工作沒有徹底結束；城鎮(zhèn)基準地價體系建設尚需完善；我市首輪土地利用現狀調查工作于92年底完成，長期以來首輪土地利用現狀調查的成果為我市土地管理提供了重要技術依據，但年度土地變更調查工作做的不夠詳細，地籍檔案的管理不夠完善，為查閱帶來不便；近期第二次土地調查的成果已經移交，但還未全面投入使用。地籍管理工作大多是沿用傳統的手工模式，地籍信息化進程緩慢。

1.我市首輪土地利用現狀調查工作結束于1992年，第二次農村土地利用現狀調查工作成果，已于近期通過驗收。全市共形成土地利用現狀圖（1：1萬標準分幅）186張，土地利用權屬界線圖（1：1萬標準分幅）186張。以上圖件資料為我市土地管理提供了翔實的依據，為我們進行全市耕地評等定級、基本農田保護區(qū)劃定、坡耕地及耕地后備資源調查、土地利用總體規(guī)劃及土地開發(fā)、整理規(guī)劃提供了工作基礎圖件。

2.我市國有土地登記發(fā)訌工作始于89年底，市土地勘測規(guī)劃隊（后演變?yōu)殂~川市規(guī)劃設計院）作為市土地管理部門指定的土地登記機構，承擔著市規(guī)劃建成區(qū)的國有土地登記發(fā)證工作，各區(qū)縣土地管理部門負責區(qū)內的國有土地登記發(fā)證工作。歷年來，受理申報用地一萬三千多宗，共核發(fā)《國有土地使用證》近六千宗。在當時情況下，基本上滿足了土地管理的要求，創(chuàng)造了一定的經濟效益和社會效益。但由于全市范圍內沒有進行城鎮(zhèn)地籍調查，造成以上土地登記存在一些弊端，如土地登記沒有按轄區(qū)、街道系統進行，土地登記較凌亂，登記區(qū)內缺少完整、具有現勢性的登記圖件，由于城鎮(zhèn)居民的宗地圖是現場鋼尺勘文，界址點沒有統一的坐標，宗地圖精度不高，相鄰宗地間界址吻合性差，往往引發(fā)土地爭議。

1999年底我市開展了城鎮(zhèn)地籍調查，全市共完成調查41.9 km2，完成調查宗數13451宗，其中市規(guī)劃建成區(qū)共調查面積21.5 km2，調查宗地6777宗（其中區(qū)4671宗，印臺區(qū)2106宗），所有宗地圖形都已用RDMS瑞得數字化軟件完成地形、地籍測量，地籍權屬資料齊備。在第二次土地調查工作中，我們根據全市具體情況，進行了城鎮(zhèn)地籍變更調查和新增城市用地補充調查，現成果已通過初審。根據國家及省上的安排，我市印發(fā)了集體土地所有權登記發(fā)證工作實施方案，集體土地所有權發(fā)證工作已成為今明兩年的地籍管理工作重點，工作中我們可結合第二次農村土地調查的最新成果，將集體土地所有權發(fā)證的有關內容錄入數據庫中。我市城鄉(xiāng)一體化的城鎮(zhèn)地籍信息系統已初具雛形。

3.由于機構變動等原因，申報、發(fā)證的檔案材料及各種地籍統計資料圖件的管理不很完善，大部分的地籍檔案材料委托市檔案局管理，為日常的地籍變更查閱帶來諸多不便。

二、進行地籍信息管理系統建設是社會發(fā)展的要求，是大勢所趨

地籍信息管理系統（ Cadastral Information System，簡稱CIS），是一個在計算機和現代信息技術支持下，以宗地信息的產生和變更為主線，高效能地采集、存儲、處理、輸出和傳輸地籍信息及相關的辦公公文信息的一個多用途信息系統。該系統首先面向土地的行政管理工作，為相關科室日常辦公業(yè)務提供一個工作平臺。由于輸入該系統的信息是經過標準格式加工的，能夠實現信息資源共享，減少了工作流程，加快了科室文件傳遞速度和準確度。所以，地籍信息系統的應用將大大提高國土管理的工作效率，并提高工作的透明度，將進一步加強勤政廉政建設。我市傳統的地籍管理手工作業(yè)方式，已不能適應社會的發(fā)展和國土管理的需要。銅川市急需進行地籍信息化的建設，工作中要以銅川市國土資源管理、城鄉(xiāng)建設發(fā)展輔助決策為目標，以多種比例尺圖件、多種應用層面的地籍信息管理系統為構成的地籍信患自動化為手段，綜合匯總各宗土地的位置、權屬關系、用途（地類）、面積及土地價格等信息，建立以測量子系統、圖形子系統、權屬子系統、土地利用現狀子系統、檔案子系統和Inter網應用子系統等為構成的銅川市地籍信息管理系統。

1.國土資源部要求，土地管理要以地籍信息管理系統建設為突破口，全面實現地籍信息采集、處理、儲存、應用自動化，實現地籍管理方式的根本轉變，要完成大城市和部分市、縣城鎮(zhèn)的城鄉(xiāng)地籍管理信息系統建設，初步形成全國地籍管理信息系統網絡。

2.進行地籍信息管理系統的建設是社會經濟發(fā)展的要求，隨著社會經濟的發(fā)展及土地儲備等土地有償使用的推行，涉及到大量的土地產權關系，十分復雜，客觀要求我們科學管理，為正確處理土地使用者之間、土地使用者于國家、集體之間的關系，提供可靠的法律依據，并對土地進行產權狀況、利用狀況等進行科學分析，為城鄉(xiāng)建設、土地儲備提供輔助決策支持。由于地籍信息的數據量大、內容復雜，傳統的手工作業(yè)方式已很難滿足社會發(fā)展的需要，這就迫切需要在計算機網絡下，借助于地籍信息管理系統的手段加以解決。

3.進行地籍信息管理系統的建設，建立我市現代數字化地籍是地籍管理工作的需要銅川市土地面積3882.6 km2，國有土地約有1188.05 km2，集體土地所有權、集體土地使用權需登記宗地約有九萬多宗，長期以來，地籍管理工作較薄弱，現全市城鎮(zhèn)地籍調查雖基本結束，但國有土地的登記工作量依然很大，而大面積的集體土地所有權村組發(fā)證及集體建設用地使用證發(fā)展工作進展較慢，要想盡快完成全市范圍的城鄉(xiāng)土地總登記，用常規(guī)的地籍管理手工作業(yè)方式是很難完成的。

地籍管理的工作對象是土地產權，直接涉及廣大用地者的切身利益，地籍管理是一種技術性工作，更是國家賦予權利的運用，地籍管理工作人員就是地籍管理的權利載體，不規(guī)范管理就有可能產生現象，實現地籍信息管理系統，是規(guī)范服務、杜絕腐敗的有力手段。

三、建設地籍信息管理系統建立銅川現代數字地籍的基本思路

1.我市地籍信息管理系統的建設已基本具備條件，由于各方重視，我市地籍管理的工作力量逐漸加強，市國土局成立了國土資源信息中心，專門從事地籍管理的有關技術工作，該中心配備了大容量的計算機、掃描儀及大幅面彩色繪圖儀等，并購買了經國土資源部測評合格的土地利用數據庫管理系統類軟件等。

全市已基本完成城鎮(zhèn)地籍調查工作，所有宗地圖形都已用完成地形、地籍測量，每一宗地進行了數宇化圖形編輯及屬性的錄入，為我們進行GIS數字化圖形系統建立創(chuàng)造了條件。地籍調查形成的檔案資料及以往形成的土地登記的檔案資料為我們進行隨后的城鎮(zhèn)地籍調查數據庫建設提供了條件。各區(qū)縣的土地利用現狀數據庫及城鎮(zhèn)地籍數據庫的建成及全市集體土地所有權發(fā)證工作的開展，為最終完成我市城鄉(xiāng)一體的地籍信息管理系統提供了保障。

2.建立銅川現代數字地籍，實現地籍管理信息自動化的基本步驟

根據銅川實際，我市地籍管理信息自動化建設應重點作好兩庫（城鎮(zhèn)地籍調查數據庫和土地利用現狀數據庫）建設和地籍管理網絡化建設，從而逐步實現由項目導向性向管理導向性導向性模式過渡，圓滿完成我市地籍管理信息系統的建設。

（1）項目導向性地籍管理信息模式的建立

以項目為導向的地籍信息系統有特定的目標，大多數具體狹窄，專業(yè)性較強，偏重于技術性的問題，以實現項目自身的目標為工作周期。項目導向性的地籍信息系統可以作為啟動模式，這樣做的好處是可以較快地獲得示范性的應用效果，同時培養(yǎng)人才。我市項目導向性的地籍信息系統應首先做好城鎮(zhèn)地籍調查數據庫和1：10000數據庫的蓮設。

①銅川市城鎮(zhèn)地籍調查數據庫建設

銅川市城鎮(zhèn)地籍調查工作歷時多年，現各項工作已基本完成，當務之急是盡快完成城鎮(zhèn)地籍調查數據庫建庫工作。首先完成市規(guī)劃建成區(qū)21 km2的城鎮(zhèn)地籍調查數據庫建庫工作。數據庫以區(qū)塊為單位，而不是以圖幅，即按區(qū)、街道、街坊、宗地的方式，區(qū)、街道、街坊、宗地原則上按地籍測量時所劃分為原則。全市各區(qū)縣按照省上要求，統一使用經蒼穹城鎮(zhèn)地籍管理信息系統類軟件進行建庫操作。其具體步驟為：a.建立全市統一分幅信息文件（.mif）；b.建立以街道為單位的街坊分界（EBP、EBF）信息；c.街坊數據的整理和入庫；d.道路、河流等非宗地信息的數據入庫；e.屬性資料的輸入，初始登記的通過登記調查檔案錄入，已發(fā)證的查閱檔案局材料后，將土地登記審批表、土地登記卡等掃描錄入。市級城鎮(zhèn)地籍調查數據庫建成后，使我們可方便的查閱市規(guī)劃建成區(qū)的各宗地圖件及屬性資料，為我們進行土地登記、土地變更登記及日常地籍檔案查詢帶來極大方便。同時在市級建庫后，總結經驗教訓，指導、幫助區(qū)縣建立地籍調查數據庫。

②1：10000數據庫的建設

全市第二次土地調查的順利完成，全市各區(qū)縣的農村土地利用數據現狀庫已全部建成，使用的軟件是和城鎮(zhèn)兼容的蒼穹農村版，arcgis操作平臺。我們要重點做好城鎮(zhèn)地籍調查數據庫與1：1萬農村土地利用數據庫的很好銜接，使城鄉(xiāng)接合部的國有、集體土地準確吻合。從而使1：1萬土地利用數據庫與城鎮(zhèn)地籍調查數據庫的有關內容如權屬界線、地類界線、地形地物等圖形數據及相關屬性數據做到無縫銜接，建立城鄉(xiāng)一體的地籍信息管理系統。

（2）管理導向性地籍管理信息模式的建立

長期運行的地籍信息系統應該是以管理為導向的模式。這種模式的地籍信息系統使用效率高，服務領域廣，維護費用高。管理導向性地籍管理信息模式的目標有兩個：多用途和業(yè)務化。在我們進行上述項目導向性地籍管理信息模式的數據庫建立中，應重點考慮系統的管理問題，數據庫的建設應從長遠考慮。當項目完成后，及時過渡到以管理為導向昀地籍信息系統，以求長期穩(wěn)定的發(fā)展。

①多用途系統的建立，在地籍數據多用途特性的基礎上，將系統建設成為能滿足用戶多種需求和滿足多種用戶的需求。在數據庫設計中要立足長遠，市區(qū)城鎮(zhèn)地籍調查中不僅進行了地籍測量，還進行了地形測量，在數據錄入中，將地形有關的要素盡可能全的輸入，對地籍元素的屬性輸入中，對初始申請的資料、已發(fā)證的資料或土地規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃、及有關的地質狀況信息的資料都詳細輸入，在完成基準地價的基礎上，將土地分等定級的結果也一并輸入整理，并安裝相應的規(guī)劃、城鎮(zhèn)測量軟件。使系統不僅能滿足土地初始登記、變更登記的地籍信息，還應給城市規(guī)劃、村鎮(zhèn)規(guī)劃、土地儲備、房屋、礦業(yè)產權登記及土地使用稅費的征收提供豐富的基礎數據和基本功能，給社會和政府提供決策依據。滿足不同部門的需要：土地使用稅費的征收、房地產權登記管理、土地利用規(guī)劃、房地產管理、房地產交易、城市規(guī)劃、建筑報批、土地征用等，另外還能滿足政府、單位組織決策功能的實現（如統計分析功能、規(guī)劃及建筑技術的輔助決策功能）。

②業(yè)務化運作系統的建立 我市最終應建成地籍信息的產生、變更應用均由計算機來完成的地籍信息系統，使以前由手工完成的地籍工作如：地籍調查、土地初始、變更登記、地籍資料的歸檔、查詢等日常工怍由計算機完成。使地籍管理工作人員真正從繁瑣的體力勞動中解放出來。

配合我省國土局域網建設，完善我市國土資源局網，實現市局內計算機網絡化，使各科室之間資源共享。建立GIS與辦公自動化（OA）為一體的圖文辦公信息系統，用于輔助進行日常業(yè)務辦公。使系統實現國土管理等業(yè)務數據的集成處理、聯網圖文查詢以及項目聯網辦案，按照統一的空間參照系統和規(guī)范的信息分類體系，對國土管理、建設項目審批管理等過程中產生的業(yè)務數據和圖件資料進行集成管理，形成基于計算機網絡環(huán)境的圖文集成數據庫，把大量分散的文本、圖形數據變成全局共享的綜合資源。國土部門的具體經辦人、科長、主管局長均可在自己的辦公室查閱相關的圖件資料和業(yè)務數據，并實行聯網辦案，在計算機支持下，進行項目材料的申請、初審表格填寫、審批后材料歸檔、打印制證等。其次利用WebGis技術在Inter網上各種宗地屬性數據的地籍信息，逐步實現與省、區(qū)縣的互聯，統一用網絡瀏覽器作為普通辦公界面，利用Internet及Web進行辦文信息等電子文件自動，實現日常地籍管理網絡化，為行政管理共示制和窗口制提供重要技術支撐。

四、我市地籍信息管理系統建設的保障措施及發(fā)展方向

1.我市地籍信息管理系統建設的保障措施

地籍信息管理系統建設是社會發(fā)展的必然，是進行國土管理的重要依據。

首先各級領導應予以充分重視，將地籍信息管理系統建設工作列入重要議事日程上來。地籍信息管理系統的地籍信息涵蓋了城鄉(xiāng)建設及經濟發(fā)展所必需的各種國土信息，通過對一系列土地信息分析評價，可為領導決策提供科學、準確的依據。地籍信息管理系統建設是需要耗費資金的，各級部門要高瞻遠矚，不要只顧眼前利益，要舍得加大資金投入，我市在進行地籍信息管理系統建設已經投入了不少資金，如信息中心的硬件購置、城鎮(zhèn)地籍調查的經費等，今后還要爭取領導的支持，繼續(xù)進行必要的投資，使地籍信息管理系統建設有一個良好的外部環(huán)境。

其次要加強各方合作，積極努力工作。地籍信息管理系統的建設是一個復雜的系統工程，各級土地管理部門要加強合作，積極工作，盡快完成城鎮(zhèn)地籍調查工作、1：1萬土地利用數據庫建設工作、國有、集體土地登記工作等日常地籍工作。

最后要加強學習，提高認識，建立一支高素質的地籍管理工作隊伍。地籍信息管理系統建設所需專業(yè)性、技術性較強。我市的地籍信息管理系繞要由單一的項目導向性模式過渡到相對復雜的管理導向性模式，勢必需要更多的知識，廣大地籍管理工作人員要加強學習，在項目導向性模式的建庫工作中積累經驗，以適應工作需要。

2.我市地籍信息管理系統建設的發(fā)展方向

以管理導向性模式而最終完成的銅川市地籍信息管理系統，將使我市地籍信息管理辦公實現自動化和信息化，對于我市國土管理及城市建設決策，發(fā)揮重要作用，必將成為我市國民經濟生活即社會發(fā)展的重要組成部分。

（1）地籍信息管理系統的建成，可使我們告別地籍管理傳統的手工作業(yè)方式，使我們從繁瑣的勞動中解放出來，逐步實現高效、規(guī)范、自動化的地籍信息管理系統，使地籍管理的深度和層次都得到提高。

（2）地籍信息管理系統的建成將成為我市國土資源管理不可分割的組成部分

在國土管理日常業(yè)務工作方面，地籍信息管理系統將提供大量現勢性的基礎資料，各種統計數據信息及各種專題圖件，是科學管理我市國土資源、依法進行土地登記的重要依據。在土地儲備方面為我們準確分析儲備地塊的位置、面積屬性等；在土地利用現狀與潛力調查方面，通過GIS和數據庫的結合，科學分析土地潛力及拓展方向，為土地利用總體規(guī)劃修編及土地開發(fā)整治規(guī)劃提供依據。

第3篇：現代數字通信范文

關鍵詞：NAVDAT海岸電臺 OFDM 軟件調制解調

1.NAVDAT的提出

隨著GMDSS現代化復審的不斷深入，作為GMDSS中主要承擔安全信息播發(fā)系統的NAVTEX，由于數據傳輸速率低、功能單一等缺點，制約了其在新環(huán)境下的應用。2012年ITU了工作在500 KHz 頻帶的中頻海上移動服務數字廣播系統 NAVDAT，播發(fā)由岸到船的與海上安全相關信息的技術建議書。

2.NAVDAT 技術特性

NAVDAT是一種新型的岸基海上數字廣播系統，它采用最新數字傳輸技術，在500kHz上播發(fā)海上安全信息和其他服務信息。NAVDAT通過播發(fā)消息、文本、文件或圖像，實現海圖改正信息等航行相關安全信息的快速推送，并實現與船舶信息系統的無縫連接。NAVDAT系統通過聯網播發(fā)，還可實現A2海區(qū)的覆蓋。因此，NAVDAT可增強海事信息業(yè)務能力，是GMDSS現代化和e航海中的關鍵系統。

NAV DAT采用了一種類似于NAVTEX的時隙分配方式，便于IMO以相同的方式進行協調。其也可以以單頻網絡的方式工作。

無論采用何種播發(fā)方式，NAVDAT都會提供廣播、選擇性播發(fā)、特定播發(fā)等三種不同的播發(fā)模式。此外，NAVDAT 還提供對于任意種類的岸到船信息的加密廣播服務。

由于NAVDAT采用了數字編解碼技術，使得在10KHz帶寬的頻道上，數據傳輸速率高達15-25kb/s，是NAVTEX系統的300倍。正是NAVDAT高速的數據傳輸能力，使得它擴大了安全信息的播發(fā)范圍，能夠播發(fā)諸如海圖，氣象云圖，數據等等。NAVDAT能夠以友好的交互方式在接收端顯示，并能夠將信息整合至導航設備（ECDIS、INS）。

3.NAVDAT系統分析3.1試驗必要性

NAVTEX系統作為一個上世紀七十年代設計的系統，存在播發(fā)速率低、播發(fā)及時性差、不能滿足播發(fā)各類MSI數據的要求、不能滿足播發(fā)海事新業(yè)務數據的要求、不能播發(fā)多媒體信息、無法與船舶信息系統和設備無縫連接，需要人工操作等問題。

以廣州海岸電臺為例，廣州海岸電臺“全球海上遇險和安全系統”建設工程實施已近20年，現有NBDP/FEC廣播已很少船舶收聽，NAVTEX廣播又存在以上諸多缺陷，已無法滿足現代數字通信技術和船舶上用戶需求，亟需通過技術更新提高海上通信服務能力。NAVDAT在中頻500KHz有著良好的傳輸能力，可達250-300 nm，能有效覆蓋珠三角及粵東粵西沿海重要水域，同時滿足現代數字通信技術要求。利用廣州海岸電臺現有播發(fā)能力，僅需要對信號的調制解調過程加以干預，就能進行NAVDAT的試播發(fā)。3.2NAVDAT系統架構

NAVDAT系統主要由信息及管理系統SIM（System of Information and Management）、岸臺網絡、岸臺發(fā)射機、傳輸通道、船臺接收五部分構成。

下圖為NAVDAT的詳細的系統架構圖1。

在SIM模塊中，岸臺在收到各個數據源（氣象局，海洋局，VTS，RCC等）信息后，通過文件復用器進行數據處理，主要是優(yōu)先級和時間有效性的設置，對于需要加密服務的消息的加密，消息向岸基網絡的傳輸等。文件復用管理和岸基發(fā)射管理主要通過特定的人機交互接口完成。

岸臺網絡可以是高速連接、低速的數據連接或者文件共享系統。

在岸基發(fā)射系統中，控制器主要用于檢查發(fā)射前頻帶是否空閑，通過同步時鐘同步岸臺信號，控制發(fā)射參數、時間和發(fā)射計劃，排版消息文件（分割成包）。

作為整個系統中重點的調制解調技術，調制器主要有3種輸入信息流：調制信息流（MIS）、發(fā)射信息流（TIS）、數據流。MIS主要用來提供頻譜占有信息以及發(fā)射信息流和數據流的調制模式（4、16或者64 QAM）。為了在接收端有良好的解調，MIS流通常也在4-QAM子載體上編碼。TIS主要是接收端的信息，比如數據流的錯誤編碼（由于中頻波白天主要通過地波傳輸，晚上通過地波+電波的方式傳播，這個值會不同），發(fā)射機ID，時間和日期等。TIS流可以在4或者16-QAM上編碼。數據流主要包括需要傳輸的消息文件。

在船端接收系統中，接收天線可以是磁場天線或者電場天線。射頻前端包括射頻濾波、射頻放大和基帶輸出，對于射頻前端，高敏感性和高動態(tài)范圍是必須的。接收系統中的解調模塊對基帶OFDM信號進行解調，重構包含發(fā)射信息文件的數據流。它提供時間/頻率同步，信道判斷，自動調制恢復，糾錯等功能。文件解復用器接收來自控制器的文件，審核消息文件是否正確，如有需要解密消息文件，使消息文件對終端應用可用，刪除過期文件等。消息文件應存儲在船臺服務器中，并通過特定人機交互接口和其他終端應用交互。

在OFDM生成階段可以采用硬件設備，也可以采用軟件無線電方式，在服務器或者發(fā)射器前端實現報文的調制。同樣在接收機端，也可以通過軟件解調接收信號。這里介紹軟件調制解調的過程，如下圖2所示。

用軟件方式實現消息、報文、圖以及岸臺發(fā)射機信息等數據的OFDM信號調制，可以通過以下3個步驟：

1）將待發(fā)射數據編碼轉換為二進制碼元，再對比特流進行16-QAM映射；

2）之后根據得到的幅度、相位值生成150路子載波。為保證OFDM信號的正交性，相鄰子載波頻率偏移41.66Hz，然后生成OFDM波形；

3）進行保護間隔、峰均比抑制等保護處理后保存為WAV文件。

在接收端還原具體信息，有以下2個步驟：

①接收WAV音頻文件，根據OFDM導頻信號鎖定OFDM音頻信號；根據OFDM解調原理，將音頻波形解調為二進制碼元；

②對二進制碼元進行轉換，根據固定子載波中的信息生成報文、圖文件、調制信息以及臺站發(fā)射機標識信息等。

4.試驗目標

NAVDAT系統是GMDSS現代化和e航海中的關鍵系統，NAVDAT系統是海事信息播發(fā)上的一次數字化革命，將增強海事信息服務能力。GMDSS現代化尚處于論證和設計階段，我國海岸電臺應抓住這一機會，加快技術研究和系統研制，并盡快進行實驗和測試驗證，形成符合國際標準框架的NAVDAT信息播發(fā)和接收的國內技術標準，增強我國在GMDSS現代化中的地位，亦符合我國海洋強國戰(zhàn)略目標的要求。

5.總結

本文對NAVDAT的應用技術進行了分析和建議，對海岸電臺進行GMDSS現代化改造建設提供些許的參考。

參考文獻：

[1]ITU.ITU-R M.2010 Characteristics of a digital system，named Navigational Data for broadcasting maritime safety and security related information from shore-to-ship in the 500 KHz band[S]. Geneva：Electronic Publication，2012： 2-8.

第4篇：現代數字通信范文

關鍵詞:功率譜;高斯濾波器;調制;移動通信

中圖分類號:TN919.3文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-073-03

Simulation Analysis and Application of MSK,GMSK in Modulation System

ZHANG Qijing,SUI Zhiyong

(Heilongjiang Institude of Science and Technology,Harbin,150000,China)

Abstract:Minimum shift keying(MSK) is a method of modern digital modulation method,MSK′s power spectrum is simulated.The result shows that MSK modulation method doesn′t fit for digital mobile communication,it should be improved.So modulation method of Gaussian Minimum Shift Keying(GMSK) is proposed.The result is good.At present,GMSK modulation method is adopted in GSM.In this article,GMSK modulation method about different parameters are simulated,a very good result is achived.It is beneficial theories leading in application towards GMSK in practice.

Keywords:power spectrum;Gauss wave filter;modulation;mobile communication

0 引 言

現代社會要求通信方式能使消息幾乎在任意距離上實現迅速、有效、準確、可靠的傳遞?？筛鶕诺乐兴鶄鬏數男盘柕奶卣?把通信系統分為模擬通信系統和數字通信系統[1]。模擬通信系統的應用比較早,也比較廣泛,但數字通信系統以其顯著的優(yōu)越性得到了迅速的發(fā)展。隨著通信技術和計算機技術的飛速發(fā)展,計算機數字通信技術顯得越來越重要,甚至有替代模擬通信的優(yōu)勢。但是,目前常用的數字通信傳輸信道仍為模擬信道,為了能使數字信號可靠、有效地在模擬信道中傳輸,就必須將數字信號調制到模擬信道的載波上。在大多數數字通信系統中,可獲得的信道帶寬是有限的,因此,系統設計人員在選擇用來發(fā)送信息的調制技術時,必須考慮由信道帶寬限制造成的約束。由此,確定數字調制信號的頻譜成份非常重要。由于信息序列是隨機的[2],因此數字調制信號是一個隨機過程,應確定這樣的隨機過程的功率密度譜。由功率密度譜就能確定用來發(fā)送攜帶信息的信號所需要的帶寬。故需要對調制信號的功率譜進行分析,近年來計算機仿真技術的發(fā)展為調制信號的功率譜分析提供了新的手段,并逐漸獲得廣泛的應用。下面就調制指數為1/2及不同脈沖形狀二進制的連續(xù)相位調制信號功率密度譜進行了分析。

1 MSK調制

為了避免使用具有較大頻譜旁瓣的信號,攜帶信息的信號頻率調制單一的載波,載波頻率是連續(xù)變化的,所得的頻率調制信號是相位連續(xù)的,因此稱為CPFSK[3]。

為了表示CPFSK信號,以PAM開始,有:

d(n)=∑Ing(t-nT)

(1)

式中:{In}表示幅度序列,它是由信息序列{an}的k比特二進制數字組映射到幅度電平±1,±3,…,±(M-1)得到的;g(t)是一個幅度為1/2T,持續(xù)時間為T s的矩形脈沖;信號d(t)用來對載波進行頻率調制,從而等效低通波形v(t),可表示為:

v(t)=2ε/Texp{j[4πTfd∫t-∞d(τ)dτ+φ0]}

(2)

式中:fd是峰值頻率偏移;φ0是載波的初始相位。對應于式(2)的載波調制信號可表示為:

s(t)=Re[v(t)e2πfct=

2ε/Tcos[2πfct+φ(t,I)+φ0]

(3)

式中:φ(t,I)表示載波的時變相位,定義為:

φ(t,I)=4πTfd∫t-∞d(τ)dτ=

θn+2πhInq(t-nT)

(4)

式中:h=2fdT;θn=πh∑n-1k=-∞Ik;q(t)是某個歸一化波形g(t)的波形。對CPFSK推廣,得到更一般的連續(xù)相位調制(CPM),其一般載波相位是:

φ(t,I)=2π∑nk=-∞Ikhkq(t-kT), nT≤t≤(n+1)T

(5)

顯而易見,通過選擇不同的脈沖形狀g(t),改變調制指數和符號數目M,可以產生無窮多種CPM信號[4]。畫出由信息序列{In}值產生的一組相位軌跡φ(t,I)是很有用的。例如,CPFSK的相位樹是分段性的,較平滑的相位軌跡和相位樹可以通過使用不含躍變的脈沖獲得,例如使用升余弦脈沖。為了便于比較,對二進制CPFSK的相位軌跡和基于長度為3T升余弦脈沖的二進制部分響應CPM的相位軌跡進行仿真[5]。

圖1是依據式(5)得出的圖形?？梢钥闯?基于長度為3T升余弦脈沖的二進制部分響應CPM的相位軌跡明顯比二進制CPFSK的相位平滑。MSK在無線領域有廣泛的應用[6]。

2 功率譜估計

既然相位已知,恒定幅度CPM信號可以表示為:

s(t,I)=Acos[2πfct+φ(t,I)]

(6)

根據這個信號就可以進行功率譜分析,一般CPM信號的帶寬占用取決于調制指數h的選擇、脈沖形狀g(t)和信號數目M[7]。小h值導致CPM信號具有小的帶寬占用,而大h值導致信號具有較大的帶寬占用。如果采用平滑的脈沖,例如升余弦脈沖,其公式為:

g(t)=12LT1-cos2πtLT, 0≤t≤LT

0,其他

(7)

式中:對全響應有L=1,而對部分響應有L>1?，F對h=1/2時具有不同部分升余弦脈沖的二進制CPM以及二進制CPFSK的功率譜進行Matlab仿真,首先根據隨機函數RAND產生80個隨機符號(+1或-1)賦給Ik,依據上面的公式求出等效低通信號v(t),然后再根據PSD函數求出其功率譜密度,讓此仿真循環(huán)400多次,再將功率譜密度求和取平均才得到圖2中比較精確的曲線。從圖1,圖2中可以看出,L增加時,脈沖g(t)更平滑,而且相應的信號頻譜占用減少,這導致較小的帶寬占用以及由此比采用矩形脈沖得到更大的帶寬效率。此結果理論上分析比較困難,通過計算機仿真,很容易分析。

圖1 二進制CPFSK的相位(虛線)和基于長度為

3T升余弦脈沖的二進制部分響應CPM的相位軌跡

圖2 具有h=1/2及不同脈沖形狀

二進制軌跡CPM的功率密度譜

3 GMSK調制及功率譜估計

眾所周知,MSK調制是調制指數為0.5的二元數字頻率調制,它具有很好的特性。比如恒定包絡,相對窄的帶寬,并可以相干檢測。但是,在移動數字通信中采用高傳輸速率時,要求有更緊湊的功率譜才能滿足鄰道帶外輻射功率低于-60～+80 dB的指標。為此,要尋求進一步壓縮帶寬的方法。實際上,MSK是二電平矩形基帶信號進行調頻得到的。如果用某種低通濾波器對矩形波濾波,得到平滑后的某種新波形,通過調頻后可能得到良好的頻譜特性。那么,作為預調基帶濾波器應該具有以下特性[8]:

(1) 窄帶,銳截止,便于抑制高頻分量;

(2) 脈沖響應的過沖量小,防止瞬時頻偏過大;

(3) 保持濾波器輸出的脈沖面積(對應π/2相移)不變,以利于采用相干檢測。

高斯低通濾波器滿足上述特性,以它作為預調基帶濾波器的高斯最小移頻鍵控GMSK方式具有良好的帶外輻射抑制和誤比特率性能。GMSK是在MSK調制器之前加入一高斯低通濾波器作為MSK調制的前置濾波器,如圖3所示。

圖3 GMSK調制的原理方框圖

GMSK預調制濾波器的脈沖響應公式為:

hG(t)=παexp-π2α2t2

(8)

傳輸函數:

HG(t)=exp(-α2f2)

(9)

參數α與B和HG(f)的3 dB基帶帶寬有關,即:

α=ln 22B=0.588 7B

(10)

高斯濾波器矩形脈沖響應如圖4所示,GMSK信號的功率譜密度如圖5所示。

圖4 高斯濾波器矩形脈沖響應

圖5 GMSK信號的功率譜密度

4 結 語

在給定信道條件下,尋找性能優(yōu)越的高效調制方式一直是重要的研究課題。該文主要討論了幾種調制

信號的功率譜特性,在實際應用中,使用較多的也是以下幾種連續(xù)相位調制方式:CPFSK連續(xù)相位頻移鍵控、MSK最小頻移鍵控、GMSK高斯最小頻移鍵控等,這些方式的調制信號均為相位連續(xù),即調制后的信號相位連續(xù)具有最小功率譜占用率,這就使得調制信號所占用的頻帶率及資源利用率比變通的調制方式大大提高。而通過上面的仿真圖可以看出,GMSK具有比MSK更緊湊的功率譜,進一步壓縮了帶寬,更適用于移動通信的高速率傳輸,而且不同參數的GMSK信號,其功率譜密度曲線也不一樣。

參考文獻

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第5篇：現代數字通信范文

實驗舉例

增量調制系統Systemview實驗利用Systemview軟件實現增量調制系統，波形圖可見，輸入信號與編碼輸出序列符合該調制系統的特性，波形清晰、正確。有利于學生采用現代計算機輔助設計工具取代傳統硬件實驗箱實現通信系統信號的模擬。同時，該軟件信號調節(jié)參數方便，既讓學生了解了計算機輔助分析和設計的方法和優(yōu)勢,又能借助于軟件豐富的功能給善于思考的學生以更多發(fā)揮的空間。采用實驗箱實現增量調制系統觀察波形。實驗中，學生了解了增量調制系統編/譯碼硬件電路組成，各部分主要功能，理解增量調制輸入模擬信號與編碼輸出數字序列之間一一對應的調制關系。信號測試簡單，方便觀察實現現象，但系統穩(wěn)定性和精確度一般。增量調制系統Matlab設計實驗采用Matlab對增量調制系統進行設計[4]，通過查閱文獻資料結合數學分析，學生深入分析不同量化噪聲的產生機理。經新算法實現后，實驗結果對PCM系統一般量化噪聲無明顯改善。而M系統量化寬度固定時，易產生過載量化，采用自適應間隔量化算法則減小了信號誤差，克服了固定量化臺階的自身不足。Matlab計算能力強大，設計算法較為靈活，可滿足訓練學生開展拓展性系統設計要求。

改革效果

學生積極參加學校及全國的各項大學生創(chuàng)新活動。基于通信原理眼圖分析系統性能的選題簡易數字信號傳輸性能分析儀獲得2011年9月的大學生電子設計競賽全國二等獎。2009年至今，通信工程專業(yè)學生參加教師科研項目和畢業(yè)設計后獲獎10項以上，申報獲批江蘇省大學生創(chuàng)新計劃8項，4篇，申請發(fā)明專利和實用新型專利6項，參加全國大學生電子設計競賽共計6人次獲得全國二等獎，30多人獲得江蘇省賽區(qū)一等獎、二等獎，學生就業(yè)率均在95%以上，受到了用人單位的廣泛好評。

結語

第6篇：現代數字通信范文

關鍵詞： CORDIC算法； AM調制； Verilog； IP核

中圖分類號： TN919?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）13?0162?02

Reserch and realization of AM modulation IP based on CORDIC algorithm

SUN Shu?long

（Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology， Chinese Academy of Sciences， Shanghai 200050 China）

Abstract： According to the principles of AM modulation technology and CORDIC algorithm for digital communication， a synthesizable IP core described with Verilog language is desiged. The whole system is compiled and simulated in the platform Modelsim6.2b， and then downloaded onto the EP3C5E144C8 FPGA to realize the expected funcion. It has a great engineering application value.

Keywords： CORDIC algorithm； AM modulation； Verilog； IP core

0 引 言

坐標旋轉式數字計算機（CORDIC）是在1959年由J.D.VolderJ提出的，它可以用來計算三角函數，雙曲線函數，指數函數，對數函數等，這個電路結構通過使用加法和移位運算來取代相應的乘法運算，從而避免了使用向量的乘法操作，同時也無需三角函數、平方、反三角運算等復雜的運算，大大降低了系統的硬件成本。利用數控振蕩器產生正余弦波形是傳統的方式，在數字系統中NCO是重要的組成部分[1]，它可以用來產生正弦波形，作為正弦信號發(fā)生器使用，然而傳統的NCO是采用一個相位角度作為地址，相位角對應的正弦值作為數據的存儲器，在輸入相位累加的過程中，不斷輸出對應的正弦波形，所以需要大量的存儲資源[2]，基于CORDIC算法的正弦信號發(fā)生器避免使用查找表方式[3]，大大節(jié)約了硬件資源，而且，基于Pipeline結構的CORDIC處理器又具有吞吐速率高[4?5]，抗干擾能力強的優(yōu)勢，所以，在數字信號處理[6?7]，無線通信[8?9]，調制解調[[10]]等領域，CORDIC算法得到越來越廣泛的應用。本文正是基于Pipeline結構的CORDIC處理器設計了一種AM調制系統。

1 CORDIC算法原理

如圖1所示，如果坐標順時針旋轉角度[θn，]則點[Μ]由坐標[（X[n]，][Y[n]）]轉變?yōu)樽鴺薣（X[n+1]，][Y[n+1]]），旋轉方程則為：

[Xn+1Yn+1=cosθn-sinθnsinθncosθnXnYn] （1）

圖1 直角坐標系下的向量旋轉

單獨的一個旋轉可由式（1）給出，對式（1）變換得到式（2）：

[Xn+1Yn+1=cosθn1-tanθntanθn1XnYn] （2）

這樣使所選步長角的正切值的絕對值為2的冪次方，即：

[θn=arctan 2-n， n=0，1，2，…] （3）

所有旋轉角度之和就為所需要旋轉的角度[φ，]就有：

[φ=n=0∞δnarctan 2-n] （4）

為-1表示逆時針旋轉，為+1表示順時針旋轉。

結合式（1）～式（4）得到：

[Xn+1Yn+1=cosθn1，-δn2-nδn2-n1XnYn] （5）

式中：

[cosθn=11+δ2n2-2n=11+2-2n] （6）

[K=n=0∞11+2-2n=0.607 253] （7）

原坐標（[X[0]，][Y[0]]）經過[n]次迭代轉化為[（X[n]，][Y[n]），]旋轉的角度為[φ，]即：

[XnYn=cosφ-sinφsinφcosφX0Y0] （8）

2 AM調制原理

由式（8）可以看出：

[Xn=X0cosφ-Y0sinφ] （9）

[Yn=Y0cosφ+X0sinφ] （10）

令[X0=x（n）+H，] [Y0=0，][φ=delta*nT，]其中[H]為常數，得到調幅信號：

[Xn=（x（n）+H）cos（delta*nT）] （11）

[Yn=（x（n）+H）sin（delta*nT）] （12）

基于CORDIC結構的AM調制原理框圖如圖2所示，delta是頻率控制字，在系統時鐘的控制下，累加器以delta為步長進行相位累加，這樣頻率控制字代表已調信號的頻率，累加器的輸出就是載波信號的瞬時相位，CORDIC模塊的輸出就是最終的已調信號。此處，CORDIC處理器采用全流水線設計，經過16級迭代，一個時鐘輸出一個正/余弦波形值，調制之后的波形幅度正比于[X[n]]和常數[H]的代數和。

3 仿真與硬件實現

用verilog語言編寫CORDIC算法AM調制器IP核，其中CORDIC模塊采用級流水線結構，是由CORDIC單元級聯復用而成。大大提高了系統的數據吞吐率，在AM調制方式下，delta輸入端作為頻率控制字可以給定一常數，delta的大小決定了載波信號的頻率，CORDIC模塊的輸出端輸出的信號頻率正比于delta，其幅度是[X[n]]和[H]常量之和，在Modelsim6.2b軟件上調試并仿真通過，如圖3所示，該IP核實現了對載波的AM調制。結果表明，該方案是可行的。

圖2 基于CORDIC結構的AM調制原理框圖

圖3 數字AM調制仿真波形

最后選用Altera公司CycloneⅢ系列的 EP3C5E144C8FPGA，在QuartusⅡ開發(fā)工具上將可綜合的IP核下載到該器件上，完成系統的綜合與實現。EP3C5E144C8內部有5 136個邏輯單元，830個寄存器單元，93個pin引腳，423 936 b存儲器資源，該IP綜合之后的頂層網表如圖4所示。綜合結果表明，該設計用到了一個15 b加法器和一個32 b累加器，一個CORDIC流水線處理器，其中CORDIC處理器是由16個CORDIC單元串行級聯而成，整個系統輸出波形采用16位二進制表示，將輸出的中頻信號經過DAC數據轉換器發(fā)送到射頻前段后由發(fā)射機調制到射頻段便可以經天線發(fā)送出去，在接收端可以用相應的解調電路提取出基帶信號，大大降低了系統的復雜度，利于硬件實現。

圖4 數字AM調制頂層網表

4 結 語

本文詳細闡述了CORDIC算法的基本原理，并詳細論述了基于CORDIC算法在AM信號調制系統中的應用，應用Verilog語言設計了一款系數靈活可調的全數字AM調制器，只要改變端口設置也可用于其他調制方式，避免了傳統的DDS信號發(fā)生器大量使用存儲器資源的弊端，同時采用流水線結構的CORDIC處理器，大大提高了數據吞吐率，使用這一結構將混頻和本振結合到一起，無需另外的乘法器，因此，相比于傳統的數字AM調制方法，這一結構不僅大大降低了硬件資源，同時也大大提高了系統性能，具有廣泛的應用價值。

參考文獻

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第7篇：現代數字通信范文

當選擇正弦波作為載波，用一個二進制基帶信號對載波信號的振幅進行調制時，產生的信號就是二進制振幅鍵控通信信號(2ASK)。例如用電建控制一個載頻振蕩器的輸出，使它時斷時續(xù)輸出，這便是一部振幅鍵控的發(fā)報機。由于振幅鍵控信號抗噪聲性能不夠理想，逐步被FSK和PSK代替。但是，作為一種最古老的調制方式，它還是具有很高的參考價值。特別是在近幾年隨著對信息速率要求的提高，要在叫窄的頻帶內實現較高的信息速率的傳輸，多進制的數字振幅鍵控(MAK)又得到了運用，在信道條件較好而頻帶又較緊張的恒參信道中優(yōu)先采用它。

1 2ASK調制方法

調制信號為二進制數字信號時，對載波信號的振幅進行調制，這種調制稱為振幅鍵控調制即ASK(Amplitude Shift Keying)。在2ASK調制中，載波的幅度只有兩種變化狀態(tài)，即利用數字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波不連貫的輸出。有載波輸出的部分用“1”表示，無載波輸出的部分用“0”表示。

2ASK(二進制振幅鍵控)信號的碼元可以表示為：

e0(t)=b(t)cosωct (1-1)

式中，wc為載波角頻率，s(t)為單極性NRZ矩形脈沖序列

b(t)=ang(t-nTb) (1-2)

其中，g(t)是持續(xù)時間為Tb、高度為的矩形脈沖，常稱為門函數;an為二進制數字，當an=1，出現概率為P;當an=0，出現概率為(1-P)。

在二進制數字振幅調制中，載波的幅度隨著調制信號的變化而變化，實現這種調制的方式有兩種：

1.1 相乘法

通過相乘器直接將載波信號coswct和數字信號s(t)相乘，得到輸出信號，輸出的信號稱為調制信號，這種直接利用二進制數字信號的振幅來調制正弦載波的方式稱為相乘法。相乘器用來進行信號的頻率搬移的，相乘后輸出的信號通過濾波器濾除高頻諧波和低頻干擾信號，從而得到振幅鍵控信號。

1.2 開關法

開關法又稱鍵控法，是2ASK的一種常用的方式。這種方法是使載波在二進制信號“1”和“0”來控制開關，當基帶信號為高頻信號“1”時，開關打開，當基帶信號為低頻信號“0”時，開關關閉，模擬雙向開關在電路中起接通信號或斷開信號的作用，這種二進制振幅鍵控方式稱為開關鍵控方式，以二進制數字信號去控制一個初始相位為0的正弦載波幅度，可得其時域表達式如下：

e(t)=As(t)coswct (1-3)

式中的各參數含義如下：A為載波振幅，s(t)為二進制數字調制信號，Wcω為載波角頻率，e(t)為2ASK已調波。

2 2ASK調制電路總體設計

如圖1所示。

ASK編碼調制原理是：當基帶信號為0時，不輸出，當基帶信號為“1”時，則輸出。本案例基于FPGA進行電路設計。從上文公式可以看出，ASK為模擬信號，而要用FPGA技術實現ASK的調制解調，而FPGA只能產生數字信號，就需要用到FPGA產生分頻器、M序列產生器、跳變檢查電路、正弦波信號產生電路，除此之外，還有一個獨立的DAC數模變換器。

首先，針對分頻電路，對時鐘信號進行分頻作為載波信號，對該正弦信號進行抽樣，每個有效周期內采100點，然后進行計數得到輸出。

m序列是最常用的偽隨機序列，是由一個帶有兩個反饋抽頭的3級以為寄存器，這樣就使m序列具備隨機特性，預先可確定性，循環(huán)特性等特點，通過移位寄存，得到多項式F(x)=x3+x+1，最后得到“1110010”循環(huán)序列，在電路中，通過變化始終的頻率，可以方便的改變輸入碼元的速率。

為了在示波器上面[第一論文 網專業(yè)提供論文寫作和教育的服務，歡迎光臨DYLW.NET]顯示一個連續(xù)的波形，便于觀察，采用跳變檢測器，在基帶信號上升沿或者是下降沿到來的時候，對應輸出波形位于正弦波形的sin0處。

基帶信號只需要計數器對時鐘信號進行技術，就可以得到所需要的序列信號。

2ASK是模擬調制，這里采用DAC變換器可以滿足要求，根據奈奎斯特定理可以知道，當以fs》2f進行抽樣時，可以保留原始信號的所有信息，調制系統中，調制信號和已調信號都是模擬信號，所以在實驗中對正弦信號每個周期抽樣100個點，相當于fs=100f，完全可以顯示出模擬正弦波信號。

參考文獻

[1]樊昌信，曹麗娜主編.通信原理(第六版)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005.

[2]黃仁欣主編.EDA技術實用教程[M].北京：清華大學出版社，2008.

第8篇：現代數字通信范文

關鍵詞： DDS； 波形設計； FSK； PSK； 線性掃描調制； AD9958

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）14?0001?03

Waveform design based on DDS

WANG Xin

（China Research Institute of Radio Wave Propagation， Qingdao， 266107， China）

Abstract： In consideration of the characteristics of the digital baseband signal and requirements of communication system for signal transmission， the digital frequency synthesis technique of direct digital synthesizer （DDS） is utilized for waveform design. ADI's AD9958 chip is used as the core to design and achieve all?digital frequency synthesizer. A digital communication system with FSK modulation， PSK modulation and linear scan function was built. The main components of the communication system and software control mode to implement all?digital waveform design are introduced in detail， so that the communication system has a variety of signal forms， wide operating frequency band， and waveform transform functions according to its need for

operation at any time. The system has the advantages of reusable programming and dynamic reconfiguration， which make the system easy to modify， flexible and controllable. It can be widely applied to communication engineering field.

Keyword： DDS； waveform design； FSK； PSK； linear sweep modulation； AD9958

0 引 言

目前在各類通信系統中的波形設計，通常是指調制波形的設計問題。一個完善的通信系統通常有多種信號形式、較寬的輸出工作頻帶、根據工作需要隨時變換波形，以達到最好的工作效果。

直接數字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS）是近年來隨著數字集成電路和微電子技術的快速發(fā)展而迅速興起的一種新的頻率合成技術。它將先進的數字信號處理理論和方法引入到頻率合成領域中，有效解決許多模擬合成技術無法解決的問題。模擬的方法最大的問題是不能實現波形捷變，而數字的方法解決了這個問題，而且還可以進行幅相補償，良好的靈活性使得數字波形的產生方法越來越受到重視。

1 DDS工作原理

DDS頻率合成技術具有ns量級的捷變頻時間，mHz量級頻率分辨率，相對帶寬較寬，高優(yōu)良的相位噪聲性能，可以方便的實現各種調制，是一種全數字化、高集成度、可編程的系統。其工作原理如圖1所示。

圖1 DDS工作原理

DDS應用于各類通信系統時，參考頻率源fr多采用穩(wěn)定的晶體振蕩器，以得到頻譜純凈的工作時鐘。累加器由多個級聯的加法器和寄存器組成，當參考頻率源fr輸入一個時鐘脈沖時，它的輸出增加一個步長的增量值，增量的大小隨頻率控制字Kf的不同而變化。當用這個增量的數據進行尋址查表時，正弦查表就把存儲在累加器中的抽樣數字值轉換成近似正弦波幅度的數字量函數，D/A轉換器就把數字量轉化成模擬量，低通濾波器進一步平滑近似正弦波的鋸齒階梯函數。

DDS技術與大多數的數字信號處理技術一樣，基礎仍然是奈奎斯特采樣定理。該定理指出當抽樣頻率大于或者等于模擬信號最高頻率的兩倍時，可以由抽樣得到的離散序列無失真地恢復出原始模擬信號。DDS技術不是對模擬信號進行抽樣，而是一個假定抽樣過程已經發(fā)生且抽樣值已經量化完成，如何把已經量化的數值重建原始信號的問題，理論上最大輸出頻率不會超過系統時鐘頻率fr的，但在實際應用中由于DDS系統中的低通濾波器非理想特性，由通帶到阻帶之間存在著一個過渡帶，工程中DDS最高輸出頻率只取fr的40%左右。

由于受到控制字長N的限制，累加器累加到一定值后，就會產生一次累加溢出，溢出頻率即為合成信號的頻率?？梢?，頻率控制字Kf越大，累加器產生溢出的速度越快，輸出頻率也就越高。故在參考頻率fr不變的條件下， 改變頻率字就可以改變輸出信號的頻率。輸出信號的頻率分辨率及輸出信號頻率計算如下：

（1）

同理，根據以上查表和累加溢出的原理，對相位和幅度（電流）也有同樣的計算，可得出相位分辨率及輸出信號相位控制字計算如式（2）所示，輸出信號幅度（電流）分辨率及輸出信號幅度（電流）控制字計算如式（3）所示。

（2）

（3）

式中：KP為相位控制字；P為相位累加器位數長度；KA為幅度（電流）控制字；A為幅度累加器位數長度，Imax為輸出最大電流。

2 基于AD9958的波形設計

2.1 系統原理框圖

DDS這種類似與查表直接輸出信號的合成方式，使其更適用于波形捷變的調制要求。在進行波形設計時，應根據需要選用功能完備的芯片，不僅要求具備控制幅度、相位、頻率的能力，還要從整個系統的角度出發(fā)進行選擇。

為實現某一帶寬信號的PSK調制、FSK調制或線性掃頻，以ADI公司的DDS芯片AD9958應用為例，設計一款雙通道波形生成器，系統的原理框圖如圖2所示。

圖2 系統原理框圖

AD9958是ADI公司的一款高度集成的雙通道直接數字頻率合成器，其性能特點如下：

（1）具備2路可同步、可獨立控制的信號通道，2路10位的DAC，通道隔離度大于72 dB；

（2）集成了32位頻率累加器，14位相位累加器，10位的幅度控制字。可編程的通道控制對由于模擬處理（例如濾波、放大）或者PCB布線的失配而產生的不均衡進行校正；

（3）具備三種可編程的工作模式：單頻模式、調制模式和掃描模式；

（4）具備線性頻率、相位、幅度的掃描功能；

（5）支持最高16進制的ASK，FSK和PSK直接調制功能和相應控制電路；

（6）串行控制接口速度高達800 Mb/s；

（7）具備正余弦波形表，可編程4～20倍的REFCLK倍增器電路，最高500 MHz的系統時鐘。

2.2 DDS硬件電路設計

系統采用61.44 MHz的晶振，作為控制器和DDS的輸入時鐘。在DDS內部啟用REFCLKP倍增器電路，采用7倍的倍增系數，因此DDS系統時鐘fr=430.08 MHz。

圖3 AD9958設計原理圖

在設計中該芯片的編程接口采用多線制串行控制，分別為時鐘線SCLK和數據線SDIO_0～SDIO_3，其中SCLK最高速度可達200 Mb/s，當SDIO_0～ SDIO_3全部用作數據線時，控制數據速率最高可達到800 Mb/s。以2線制控制接口為例，設置控制參數CSR=00，則SCLK作為時鐘信號，SDIO_0作為數據信號。

2.3 各類波形設計

2.3.1 單頻點模式

AD9958具備兩路輸出，分別為CH0：70～100 MHz，CH1：110 MHz，頻率控制字長度N=32，相位控制字長度P=14，幅度控制字長度A=10。分別計算出各自通道的頻率控制字，寫入32位頻率控制字CTW0。由式（1）得到頻率控制字計算如下：

同理可根據信號相位和幅度的輸出要求，根據式（2）和式（3）計算得出相位控制字Po和幅度控制字Io，分別寫入相位控制字CPW0的低14位和幅度控制字ACR的低10位， 即可實現2路獨立單頻信號的輸出。

2.3.2 調制模式

AD9958支持2/4/8/16進制的ASK，FSK和PSK直接調制功能和相應控制電路，設置調制模式寄存器CFR和調制階數寄存器FR1。調制參數寫入32位控制寄存器CTW0～CTW15，接口P0～P3在調制模式下輸入數字調制的數據。

以BPSK調制模式為例，調制相位+1.1 rad或-1.1 rad，調制速率800 b/s，設置參數：

CFR=110； //相位調制

FR1=00；//存在+1.1rad或?1.1rad兩種相位，是2階調制

//相位參數+1.1 rad

//相位參數?1.1 rad

當CH0通道產生調制信號時，P2控制口作為調制數據輸入控制，二進制數據“1”對應+1.1 rad相位，數據“0”對應-1.1 rad相位，當P2口的二進制數據進行變化時，輸出的模擬信號相應的產生相位變化。嚴格控制P2口的二進制數的速率，讓每一位二進制數據的保持時間為。

以4FSK調制模式為例，調頻頻率為4個，分別為F0～F3，調制速率800 b/s，設置參數：

CFR=100； //頻率調制

FR1=01； 在4種調制頻率，是4階調制

CTW0=F0； //調頻參數1

CTW1=F1； //調頻參數2

CTW2=F2； //調頻參數3

CTW3=F3； //調頻參數4

當CH0通道產生調制波形時，P0和P1控制口作為4進制調制數據控制口，< P1：P0>=00時，輸出信號頻率為F0；< P1：P0>=01時，輸出信號頻率為F2，< P1：P0>=10時，輸出信號頻率為F3，< P1：P0>=11時，輸出信號頻率為F4，根據P0和P1的數據變化完成4進制FSK調制。嚴格控制P0和P1口的二進制數的速率，讓每一位二進制數據的保持時間為。

2.3.3 線性掃描模式

AD9958 對幅度、頻率和相位都具備線性掃描功能，當線性掃頻模式時，其原理圖如圖4所示。

圖4 線形頻率掃描原理圖

設置線性掃頻模式CFR=101，其掃頻上升和下降捷變時間參數分別為RSRR和FSRR，都是8位寄存器，因此最小捷變頻時間，最大捷變頻時間，可根據需要將控制字寫入RSRR和FSRR。

掃頻頻率步進Δf=1 kHz ，其掃頻上升階段和下降階段頻率控制參數分別為RDW和FDW，圖4中，頻率控制參數：

用控制接口P2作為CH0通道的線性掃頻控制接口，當P2=1時完成上升線性掃頻階段， P2=0時完成下降線性掃頻階段。

3 結 語

DDS 全數字結構控制功能使它具備多種數字調制能力，如相位調制、頻率調制、幅度調制以及I/Q 正交調制等，合成信號時具有超寬的相對帶寬、超高的捷變速度、超細的分辨率、連續(xù)的相位特性、可以輸出寬帶的正交信號等諸多優(yōu)越性能，因此該技術在現代數字通信領域中有廣闊的應用前景，是眾多應用電子系統實現高性能的關鍵。該系統具有可重復編程和動態(tài)重構的優(yōu)點，使其易于修改，靈活可控，可廣泛適用通信工程實踐中。

參考文獻

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[6] 徐明遠.無線電信號頻譜分析[M].北京： 科學出版社， 2008.

第9篇：現代數字通信范文

【關鍵詞】電力系統；載波通信

中圖分類號：TM92

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）03-108-01

一、載波技術發(fā)展歷程

20世紀80年代末至90年代中。在此階段，電能表以機械電能表為主，采樣方式主要采用脈沖采樣和機械采樣，存在一定誤差，系統所采集的電能數據準確度較低，系統應用效果不夠理想。

從上世紀90年代中到2001年，此階段采集器向上傳送的信道以電力線載波和無線微功率方式為主，電力線載波傳輸抗干擾問題仍是本階段的技術難點，無線微功率受傳輸距離、建筑物阻擋、無線干擾等原因影響，抄表成功率也較低。

白2003年開始，隨著電力線載波通信物理層調制/解調與糾錯技術的不斷發(fā)展以及半導體集成規(guī)模的不斷擴大，采用復雜數字信號處理技術的超大規(guī)模電力線載波通信集成電路所能達到的抗干擾能力與其前幾代產品相比，有了極大提高。

從2005年開始，國內幾家大的電表供應商開始了以網絡神經元芯片為核心技術的第二代載波通信產品的研發(fā)。部分企業(yè)開始采用先進的數字信號處理與信道編碼技術，對通信頻帶做白適應選擇的窄帶調制/解調方式，芯片內部嵌入式微處理器來進行網絡傳輸與信息安全控制等方式提高電力線載波通信芯片的質量，應用效果有待現場的考驗。

二、電網環(huán)境對電力線通信的影響

根據國內將近二十年的現場探索與信道研究，制約低壓載波通信覆蓋率的主要原因是低壓載波信道的信道衰減與干擾。據國內學者現場的不完全測試，從配電變壓器到電網末端，在500khz窄帶載波范圍內，最大信道衰減可以高達130db；最大干擾源的幅度也能夠達到90db，甚至更高。尤其嚴重的是信道的衰減與干擾是隨機變化的，而且動態(tài)變化范圍極大。

這是因為：電力線是給用電設備傳送電能，而不是用來傳送數據的，所以電力線對數據傳輸有許多限制：首先，配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內傳送。其次，二相電力線間有很大信號損失（lOdB-30dB），一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸。第二，不同信號耦合方式使電力載波信號的損失不同，耦合方式有線一地耦合，線一中線耦合。第四，電力線白身的脈沖干擾，加大了應用難度。第五，電力線對載波信號有高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實踐中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸到幾公里以外，但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。第六，電力線上有高噪聲。電力線上接有各種各樣的用電設備，阻性的、感性的、容性的；有大功率的、小功率的。各種用電設備經常頻繁開閉，就會給電力線上帶來各種噪聲干擾，而且幅度比較大。第七，電力線可使數據信號變形。電力線是一個分布參數的網絡，不同點對數據信號影響不一樣，同時電力線是時刻動態(tài)變化的，不同時間對數據信號影響也不一樣，這就使發(fā)出的規(guī)則數據信號，經過電力線后，發(fā)生嚴重變形，必須加以特殊處理。

三、現有載波通訊技術路線分類

現有的低壓載波通信芯片的技術可以從調制方式、傳輸速率、帶寬等幾個方而來分類。

從使用的帶寬角度來說，電力線載波通信分為寬帶電力線載波通信和窄帶電力線載波通信。電力線寬帶通信技術是利用電力線傳輸高速數據和話音信號的一種通信技術，是目前研究“四網（寬帶數據網、電話線、有線電視和低壓配網）融合”的關鍵技術之一。所謂窄帶電力線載波通信技術就是指帶寬限定在3-500kHZ，通信速率小于lMbit/s的電力線載波通信技術。

從技術發(fā)展的角度來說，電力線載波通信分為傳統的頻帶傳輸技術和目前流行的擴頻通信（SSC）技術：所謂頻帶傳輸就是用載波調制的方法將攜帶信息的數字信號的頻譜搬移到較高的載波頻率上。其基本的調制方式分為幅值鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相位鍵控（PSK）以及相關派生的調制技術。

四、載波通信在電力系統典型應用

集中抄表系統是以計算機應用、現代數字通信、電力線載波數據傳輸技術等為基礎的信息采集處理系統，由主站、集中器、采集器、電能表，以及主站與集中器、集中器與采集器或電能表之間的數據傳輸信道組成。

集中抄表基本系統由主站、集中器、采集器、電能表四大部分組成：

?主站通常由通信前置機、后臺工作站和數據庫服務器和組成，可根據系統的規(guī)模進行合理的配置。

?集中器是系統中的中心通信節(jié)點，一個臺區(qū)域通常配置一個，一個集中器可以采集該臺區(qū)下的所有電能表、采集器的計量數據，并能控制它們的運行狀態(tài)，并采集臺區(qū)變壓器運行參數。