现代数字通信精选(九篇)

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第1篇：现代数字通信范文

关键词：3G视频通信H.264/AVC容错技术

传统的视频编码标准都是围绕比特流的概念组织的。实际上用于传送数字视频的大多数网络体系结构并不适合直接传输比特流。在许多网络体系结构中，比特流需要拆分为数据分组。这些分组的特性，如最小/最大尺寸、相关开销和差错属性等在网络体系结构间、甚至在某个给定的网络体系结构内也是很不相同的。假如视频编码器自身能和网络特性很好的匹配，将能够获得更好的视频QoS。问题是如何容错地支持易差错的无线移动网络？为了解决无线移动信道视频的容错传输，我们将采用如前向纠错编码及支持差错复原的视频压缩编码技术来解决。H.264编解码器可以很好的解决易差错信道的视频容错传输。在3GPP/3GPP2的传输环境下通过选择适当的条带长度使H.264编解码器和无线移动信道的网络特性得到很好的匹配，实现无线移动信道视频的容错传输。H.264标准适用于无线网络传输的主要原因之一就是在概念上分为两层：视频编码层VCL(VideoCodingLayer)和网络抽象层NAL(NetworkAbstractionLayer)，其中VCL负责高效的视频内容表示，它被设计成尽可能独立的网络，NAL负责对编码信息进行打包封装并通过指定网络进行传输。H.264中还定义了两种新的帧编码类型，即SP帧和SI帧来完成不同流的切换，可以根据传输网络和用户终端的具体情况自适应地在不同码率的视频流之间切换，这大大改善了视频流对3G网络的适应性。

一、3G视频通信中容错技术的应用

3G通信技术的出现使对话式无线视频业务成为可能，虽然3G网络在移动环境下的带宽可达384kbps，在静止环境下的带宽可以达到2Mbps，但是由于信道衰减、建筑物遮挡、终端移动、多用户干涉等原因影响，使得信道是时变且高误码的，因此，在3G网络上传输视频流时，仅仅追求高的压缩效率是不够的，必须有一定的容错和错误掩盖措施。最新的3GPP/3GPP2标准要求3G终端支持H.264/AVC视频编解码技术，同时由于硬件的限制，3G终端只支持部分H.264/AVC的容错工具。H.264中虽然提供了一些容错工具，但是它们有各自不同的用途和目的，即在不同的场合需要选择不同的组合来使用。

1.1错误隐藏技术由于错误隐藏技术能够利用接收到的数据来恢复丢失的数据，因此一般都应用在解码器端。在无线网络环境中，解码器的这种能力尤其重要，因为无线网络环境中误码率高，很多RTP包在传输中被网关或者路由器丢弃，而这些丢失的数据又必须在解码器端根据空间和时间上的相关性来恢复。错误隐藏技术的实现方法也很多，在JVT参考软件中，就使用了一种空间相关性的方法，即使用被丢失宏块周围的4个宏块来恢复被丢失的数据，其选用的标准是使恢复后边缘数据的SAD(sumofabsolutedifference)差最小。这种方法的效果虽不是最好，但是计算简单有效。

1.22Slice结构为了满足MTU大小的要求，在3G网络视频传输中对视频进行分片压缩显得尤其重要。经过分片压缩后的视频中每个RTP包中包含一个片，一般每个slice中包含一个或者几个宏块，并以RTP包的大小满足MTU的要求为准。

1.3帧内编码块刷新由于帧内编码不依赖时间上相邻帧的数据，所以帧内编码块能有效地阻止由于包丢失甚至帧丢失而引起的错误传播。对于对话式视频业务来说，由于实时性要求高，而且I帧刷新的频率较低，因此可以用帧内编码块来部分代替I帧的作用。H.264／AVC提供了两种帧内编码块刷新(intrablockrefreshing)模式；其中，一种是随机模式，即用户可以选择帧内编码块的数目，而由编码器随机决定哪些哪些位置上的宏块实行帧内编码；另一种是行刷新模式，即编码器在图像中依次选择一行进行帧内编码，但图像分辨率大小不同，每次需要帧内编码块的数目也不同，例如在QCIF格式图像中，每次需要选择一行，即11个宏块进行帧内编码，而在CIF格式图像中，这个数字变成22。

1.4参数集(ParameterSets)H.264标准中，取消了序列层和图像层，将原本属于序列和图像头部的大部分句法元素分离出来形成序列参数集SPS(SequenceParameterSet)和图像参数集PPS(PictureParame2terSet)。序列参数集包括了与一个图像序列有关的所有信息，如编码所用的档次和级别、图像大小等，应用于视频序列。图像参数集包含了属于一个图像的所有片的信息，如嫡编码方法、FMO，宏块到片组的映射方式等，应用视频序列中的一个或多个独立的图像。多个不同序列参数集和图像参数集被解码器正确接收后，被存储于不同的己编码位置，解码器依据每个己编码片的片头的存储位置选择合适的图像参数集来使用。

1.5冗余片(RedundantSlice)H.264编码器除了对片内的宏块进行一次编码外，还可以采用不同的编码参数对同一个宏块进行一次或多次编码，生成冗余片，冗余片的信息也被编码进同一个视频流中。解码器在能够使用主片的情况下会抛弃冗余片，反之如果主片丢失，也可以通过冗余片来重构质量。

1.6灵活的宏块排序(FMO)FMO技术通过片组(slicegroup)技术来实现。片组是由一个或者多个片组成，而每个片中通常包括一系列的宏块。采用FMO进行视频编码的好处在于，可以使因信道传输而引起的错误分散。具体实施方法是：帧图中的宏块可以组成一个或几个片组，每一个片组单独传输，当一个片组发生丢失时，可以利用与之临近的已经正确接收到的另一片组中的宏块进行有效的错误掩盖。片组组成方式可以是矩形方式或有规则的分散方式(例如，棋盘状)，也可以是完全随机的分散方式。采用FMO提高了码流的容错能力，却使编码效率有所降低，同时也会增加编码延迟时间。

二、结论

通信技术的飞速发展，第三代数字无线移动通信网络以及多媒体信息服务(MMS)的兴起为无线移动环境下的多媒体通信业务(特别是视频)提供了应用和发展的需求．多媒体业务是3G的基本业务之一，然而视频通信业务对3G网络还是一种挑战，这是由于无线网络是一种易错网络，容易受到多径干扰、阴影衰落等多种条件的影响，致使视频传输流中的RTP包会大量丢失，因此对于3G无线网络中的视频通信业务，容错技术是不容忽视的。H.264／AVC视频编码标准本身提供了许多容错工具，可以很好的解决易差错信道的视频容错传输，提高3G视频通信的可用性。

参考文献：

[1]潘全卫.DHCP服务器容错方案[J].网管员世界.2009.(5)：55-56.

第2篇：现代数字通信范文

一、我市地籍管理工作的现状

我市地籍管理工作较薄弱，全市城镇地籍调查工作没有彻底结束；城镇基准地价体系建设尚需完善；我市首轮土地利用现状调查工作于92年底完成，长期以来首轮土地利用现状调查的成果为我市土地管理提供了重要技术依据，但年度土地变更调查工作做的不够详细，地籍档案的管理不够完善，为查阅带来不便；近期第二次土地调查的成果已经移交，但还未全面投入使用。地籍管理工作大多是沿用传统的手工模式，地籍信息化进程缓慢。

1.我市首轮土地利用现状调查工作结束于1992年，第二次农村土地利用现状调查工作成果，已于近期通过验收。全市共形成土地利用现状图（1：1万标准分幅）186张，土地利用权属界线图（1：1万标准分幅）186张。以上图件资料为我市土地管理提供了翔实的依据，为我们进行全市耕地评等定级、基本农田保护区划定、坡耕地及耕地后备资源调查、土地利用总体规划及土地开发、整理规划提供了工作基础图件。

2.我市国有土地登记发讧工作始于89年底，市土地勘测规划队（后演变为铜川市规划设计院）作为市土地管理部门指定的土地登记机构，承担着市规划建成区的国有土地登记发证工作，各区县土地管理部门负责区内的国有土地登记发证工作。历年来，受理申报用地一万三千多宗，共核发《国有土地使用证》近六千宗。在当时情况下，基本上满足了土地管理的要求，创造了一定的经济效益和社会效益。但由于全市范围内没有进行城镇地籍调查，造成以上土地登记存在一些弊端，如土地登记没有按辖区、街道系统进行，土地登记较凌乱，登记区内缺少完整、具有现势性的登记图件，由于城镇居民的宗地图是现场钢尺勘文，界址点没有统一的坐标，宗地图精度不高，相邻宗地间界址吻合性差，往往引发土地争议。

1999年底我市开展了城镇地籍调查，全市共完成调查41.9 km2，完成调查宗数13451宗，其中市规划建成区共调查面积21.5 km2，调查宗地6777宗（其中区4671宗，印台区2106宗），所有宗地图形都已用RDMS瑞得数字化软件完成地形、地籍测量，地籍权属资料齐备。在第二次土地调查工作中，我们根据全市具体情况，进行了城镇地籍变更调查和新增城市用地补充调查，现成果已通过初审。根据国家及省上的安排，我市印发了集体土地所有权登记发证工作实施方案，集体土地所有权发证工作已成为今明两年的地籍管理工作重点，工作中我们可结合第二次农村土地调查的最新成果，将集体土地所有权发证的有关内容录入数据库中。我市城乡一体化的城镇地籍信息系统已初具雏形。

3.由于机构变动等原因，申报、发证的档案材料及各种地籍统计资料图件的管理不很完善，大部分的地籍档案材料委托市档案局管理，为日常的地籍变更查阅带来诸多不便。

二、进行地籍信息管理系统建设是社会发展的要求，是大势所趋

地籍信息管理系统（ Cadastral Information System，简称CIS），是一个在计算机和现代信息技术支持下，以宗地信息的产生和变更为主线，高效能地采集、存储、处理、输出和传输地籍信息及相关的办公公文信息的一个多用途信息系统。该系统首先面向土地的行政管理工作，为相关科室日常办公业务提供一个工作平台。由于输入该系统的信息是经过标准格式加工的，能够实现信息资源共享，减少了工作流程，加快了科室文件传递速度和准确度。所以，地籍信息系统的应用将大大提高国土管理的工作效率，并提高工作的透明度，将进一步加强勤政廉政建设。我市传统的地籍管理手工作业方式，已不能适应社会的发展和国土管理的需要。铜川市急需进行地籍信息化的建设，工作中要以铜川市国土资源管理、城乡建设发展辅助决策为目标，以多种比例尺图件、多种应用层面的地籍信息管理系统为构成的地籍信患自动化为手段，综合汇总各宗土地的位置、权属关系、用途（地类）、面积及土地价格等信息，建立以测量子系统、图形子系统、权属子系统、土地利用现状子系统、档案子系统和Inter网应用子系统等为构成的铜川市地籍信息管理系统。

1.国土资源部要求，土地管理要以地籍信息管理系统建设为突破口，全面实现地籍信息采集、处理、储存、应用自动化，实现地籍管理方式的根本转变，要完成大城市和部分市、县城镇的城乡地籍管理信息系统建设，初步形成全国地籍管理信息系统网络。

2.进行地籍信息管理系统的建设是社会经济发展的要求，随着社会经济的发展及土地储备等土地有偿使用的推行，涉及到大量的土地产权关系，十分复杂，客观要求我们科学管理，为正确处理土地使用者之间、土地使用者于国家、集体之间的关系，提供可靠的法律依据，并对土地进行产权状况、利用状况等进行科学分析，为城乡建设、土地储备提供辅助决策支持。由于地籍信息的数据量大、内容复杂，传统的手工作业方式已很难满足社会发展的需要，这就迫切需要在计算机网络下，借助于地籍信息管理系统的手段加以解决。

3.进行地籍信息管理系统的建设，建立我市现代数字化地籍是地籍管理工作的需要铜川市土地面积3882.6 km2，国有土地约有1188.05 km2，集体土地所有权、集体土地使用权需登记宗地约有九万多宗，长期以来，地籍管理工作较薄弱，现全市城镇地籍调查虽基本结束，但国有土地的登记工作量依然很大，而大面积的集体土地所有权村组发证及集体建设用地使用证发展工作进展较慢，要想尽快完成全市范围的城乡土地总登记，用常规的地籍管理手工作业方式是很难完成的。

地籍管理的工作对象是土地产权，直接涉及广大用地者的切身利益，地籍管理是一种技术性工作，更是国家赋予权利的运用，地籍管理工作人员就是地籍管理的权利载体，不规范管理就有可能产生现象，实现地籍信息管理系统，是规范服务、杜绝腐败的有力手段。

三、建设地籍信息管理系统建立铜川现代数字地籍的基本思路

1.我市地籍信息管理系统的建设已基本具备条件，由于各方重视，我市地籍管理的工作力量逐渐加强，市国土局成立了国土资源信息中心，专门从事地籍管理的有关技术工作，该中心配备了大容量的计算机、扫描仪及大幅面彩色绘图仪等，并购买了经国土资源部测评合格的土地利用数据库管理系统类软件等。

全市已基本完成城镇地籍调查工作，所有宗地图形都已用完成地形、地籍测量，每一宗地进行了数宇化图形编辑及属性的录入，为我们进行GIS数字化图形系统建立创造了条件。地籍调查形成的档案资料及以往形成的土地登记的档案资料为我们进行随后的城镇地籍调查数据库建设提供了条件。各区县的土地利用现状数据库及城镇地籍数据库的建成及全市集体土地所有权发证工作的开展，为最终完成我市城乡一体的地籍信息管理系统提供了保障。

2.建立铜川现代数字地籍，实现地籍管理信息自动化的基本步骤

根据铜川实际，我市地籍管理信息自动化建设应重点作好两库（城镇地籍调查数据库和土地利用现状数据库）建设和地籍管理网络化建设，从而逐步实现由项目导向性向管理导向性导向性模式过渡，圆满完成我市地籍管理信息系统的建设。

（1）项目导向性地籍管理信息模式的建立

以项目为导向的地籍信息系统有特定的目标，大多数具体狭窄，专业性较强，偏重于技术性的问题，以实现项目自身的目标为工作周期。项目导向性的地籍信息系统可以作为启动模式，这样做的好处是可以较快地获得示范性的应用效果，同时培养人才。我市项目导向性的地籍信息系统应首先做好城镇地籍调查数据库和1：10000数据库的莲设。

①铜川市城镇地籍调查数据库建设

铜川市城镇地籍调查工作历时多年，现各项工作已基本完成，当务之急是尽快完成城镇地籍调查数据库建库工作。首先完成市规划建成区21 km2的城镇地籍调查数据库建库工作。数据库以区块为单位，而不是以图幅，即按区、街道、街坊、宗地的方式，区、街道、街坊、宗地原则上按地籍测量时所划分为原则。全市各区县按照省上要求，统一使用经苍穹城镇地籍管理信息系统类软件进行建库操作。其具体步骤为：a.建立全市统一分幅信息文件（.mif）；b.建立以街道为单位的街坊分界（EBP、EBF）信息；c.街坊数据的整理和入库；d.道路、河流等非宗地信息的数据入库；e.属性资料的输入，初始登记的通过登记调查档案录入，已发证的查阅档案局材料后，将土地登记审批表、土地登记卡等扫描录入。市级城镇地籍调查数据库建成后，使我们可方便的查阅市规划建成区的各宗地图件及属性资料，为我们进行土地登记、土地变更登记及日常地籍档案查询带来极大方便。同时在市级建库后，总结经验教训，指导、帮助区县建立地籍调查数据库。

②1：10000数据库的建设

全市第二次土地调查的顺利完成，全市各区县的农村土地利用数据现状库已全部建成，使用的软件是和城镇兼容的苍穹农村版，arcgis操作平台。我们要重点做好城镇地籍调查数据库与1：1万农村土地利用数据库的很好衔接，使城乡接合部的国有、集体土地准确吻合。从而使1：1万土地利用数据库与城镇地籍调查数据库的有关内容如权属界线、地类界线、地形地物等图形数据及相关属性数据做到无缝衔接，建立城乡一体的地籍信息管理系统。

（2）管理导向性地籍管理信息模式的建立

长期运行的地籍信息系统应该是以管理为导向的模式。这种模式的地籍信息系统使用效率高，服务领域广，维护费用高。管理导向性地籍管理信息模式的目标有两个：多用途和业务化。在我们进行上述项目导向性地籍管理信息模式的数据库建立中，应重点考虑系统的管理问题，数据库的建设应从长远考虑。当项目完成后，及时过渡到以管理为导向昀地籍信息系统，以求长期稳定的发展。

①多用途系统的建立，在地籍数据多用途特性的基础上，将系统建设成为能满足用户多种需求和满足多种用户的需求。在数据库设计中要立足长远，市区城镇地籍调查中不仅进行了地籍测量，还进行了地形测量，在数据录入中，将地形有关的要素尽可能全的输入，对地籍元素的属性输入中，对初始申请的资料、已发证的资料或土地规划、城镇规划、及有关的地质状况信息的资料都详细输入，在完成基准地价的基础上，将土地分等定级的结果也一并输入整理，并安装相应的规划、城镇测量软件。使系统不仅能满足土地初始登记、变更登记的地籍信息，还应给城市规划、村镇规划、土地储备、房屋、矿业产权登记及土地使用税费的征收提供丰富的基础数据和基本功能，给社会和政府提供决策依据。满足不同部门的需要：土地使用税费的征收、房地产权登记管理、土地利用规划、房地产管理、房地产交易、城市规划、建筑报批、土地征用等，另外还能满足政府、单位组织决策功能的实现（如统计分析功能、规划及建筑技术的辅助决策功能）。

②业务化运作系统的建立 我市最终应建成地籍信息的产生、变更应用均由计算机来完成的地籍信息系统，使以前由手工完成的地籍工作如：地籍调查、土地初始、变更登记、地籍资料的归档、查询等日常工怍由计算机完成。使地籍管理工作人员真正从繁琐的体力劳动中解放出来。

配合我省国土局域网建设，完善我市国土资源局网，实现市局内计算机网络化，使各科室之间资源共享。建立GIS与办公自动化（OA）为一体的图文办公信息系统，用于辅助进行日常业务办公。使系统实现国土管理等业务数据的集成处理、联网图文查询以及项目联网办案，按照统一的空间参照系统和规范的信息分类体系，对国土管理、建设项目审批管理等过程中产生的业务数据和图件资料进行集成管理，形成基于计算机网络环境的图文集成数据库，把大量分散的文本、图形数据变成全局共享的综合资源。国土部门的具体经办人、科长、主管局长均可在自己的办公室查阅相关的图件资料和业务数据，并实行联网办案，在计算机支持下，进行项目材料的申请、初审表格填写、审批后材料归档、打印制证等。其次利用WebGis技术在Inter网上各种宗地属性数据的地籍信息，逐步实现与省、区县的互联，统一用网络浏览器作为普通办公界面，利用Internet及Web进行办文信息等电子文件自动，实现日常地籍管理网络化，为行政管理共示制和窗口制提供重要技术支撑。

四、我市地籍信息管理系统建设的保障措施及发展方向

1.我市地籍信息管理系统建设的保障措施

地籍信息管理系统建设是社会发展的必然，是进行国土管理的重要依据。

首先各级领导应予以充分重视，将地籍信息管理系统建设工作列入重要议事日程上来。地籍信息管理系统的地籍信息涵盖了城乡建设及经济发展所必需的各种国土信息，通过对一系列土地信息分析评价，可为领导决策提供科学、准确的依据。地籍信息管理系统建设是需要耗费资金的，各级部门要高瞻远瞩，不要只顾眼前利益，要舍得加大资金投入，我市在进行地籍信息管理系统建设已经投入了不少资金，如信息中心的硬件购置、城镇地籍调查的经费等，今后还要争取领导的支持，继续进行必要的投资，使地籍信息管理系统建设有一个良好的外部环境。

其次要加强各方合作，积极努力工作。地籍信息管理系统的建设是一个复杂的系统工程，各级土地管理部门要加强合作，积极工作，尽快完成城镇地籍调查工作、1：1万土地利用数据库建设工作、国有、集体土地登记工作等日常地籍工作。

最后要加强学习，提高认识，建立一支高素质的地籍管理工作队伍。地籍信息管理系统建设所需专业性、技术性较强。我市的地籍信息管理系绕要由单一的项目导向性模式过渡到相对复杂的管理导向性模式，势必需要更多的知识，广大地籍管理工作人员要加强学习，在项目导向性模式的建库工作中积累经验，以适应工作需要。

2.我市地籍信息管理系统建设的发展方向

以管理导向性模式而最终完成的铜川市地籍信息管理系统，将使我市地籍信息管理办公实现自动化和信息化，对于我市国土管理及城市建设决策，发挥重要作用，必将成为我市国民经济生活即社会发展的重要组成部分。

（1）地籍信息管理系统的建成，可使我们告别地籍管理传统的手工作业方式，使我们从繁琐的劳动中解放出来，逐步实现高效、规范、自动化的地籍信息管理系统，使地籍管理的深度和层次都得到提高。

（2）地籍信息管理系统的建成将成为我市国土资源管理不可分割的组成部分

在国土管理日常业务工作方面，地籍信息管理系统将提供大量现势性的基础资料，各种统计数据信息及各种专题图件，是科学管理我市国土资源、依法进行土地登记的重要依据。在土地储备方面为我们准确分析储备地块的位置、面积属性等；在土地利用现状与潜力调查方面，通过GIS和数据库的结合，科学分析土地潜力及拓展方向，为土地利用总体规划修编及土地开发整治规划提供依据。

第3篇：现代数字通信范文

关键词：NAVDAT海岸电台 OFDM 软件调制解调

1.NAVDAT的提出

随着GMDSS现代化复审的不断深入，作为GMDSS中主要承担安全信息播发系统的NAVTEX，由于数据传输速率低、功能单一等缺点，制约了其在新环境下的应用。2012年ITU了工作在500 KHz 频带的中频海上移动服务数字广播系统 NAVDAT，播发由岸到船的与海上安全相关信息的技术建议书。

2.NAVDAT 技术特性

NAVDAT是一种新型的岸基海上数字广播系统，它采用最新数字传输技术，在500kHz上播发海上安全信息和其他服务信息。NAVDAT通过播发消息、文本、文件或图像，实现海图改正信息等航行相关安全信息的快速推送，并实现与船舶信息系统的无缝连接。NAVDAT系统通过联网播发，还可实现A2海区的覆盖。因此，NAVDAT可增强海事信息业务能力，是GMDSS现代化和e航海中的关键系统。

NAV DAT采用了一种类似于NAVTEX的时隙分配方式，便于IMO以相同的方式进行协调。其也可以以单频网络的方式工作。

无论采用何种播发方式，NAVDAT都会提供广播、选择性播发、特定播发等三种不同的播发模式。此外，NAVDAT 还提供对于任意种类的岸到船信息的加密广播服务。

由于NAVDAT采用了数字编解码技术，使得在10KHz带宽的频道上，数据传输速率高达15-25kb/s，是NAVTEX系统的300倍。正是NAVDAT高速的数据传输能力，使得它扩大了安全信息的播发范围，能够播发诸如海图，气象云图，数据等等。NAVDAT能够以友好的交互方式在接收端显示，并能够将信息整合至导航设备（ECDIS、INS）。

3.NAVDAT系统分析3.1试验必要性

NAVTEX系统作为一个上世纪七十年代设计的系统，存在播发速率低、播发及时性差、不能满足播发各类MSI数据的要求、不能满足播发海事新业务数据的要求、不能播发多媒体信息、无法与船舶信息系统和设备无缝连接，需要人工操作等问题。

以广州海岸电台为例，广州海岸电台“全球海上遇险和安全系统”建设工程实施已近20年，现有NBDP/FEC广播已很少船舶收听，NAVTEX广播又存在以上诸多缺陷，已无法满足现代数字通信技术和船舶上用户需求，亟需通过技术更新提高海上通信服务能力。NAVDAT在中频500KHz有着良好的传输能力，可达250-300 nm，能有效覆盖珠三角及粤东粤西沿海重要水域，同时满足现代数字通信技术要求。利用广州海岸电台现有播发能力，仅需要对信号的调制解调过程加以干预，就能进行NAVDAT的试播发。3.2NAVDAT系统架构

NAVDAT系统主要由信息及管理系统SIM（System of Information and Management）、岸台网络、岸台发射机、传输通道、船台接收五部分构成。

下图为NAVDAT的详细的系统架构图1。

在SIM模块中，岸台在收到各个数据源（气象局，海洋局，VTS，RCC等）信息后，通过文件复用器进行数据处理，主要是优先级和时间有效性的设置，对于需要加密服务的消息的加密，消息向岸基网络的传输等。文件复用管理和岸基发射管理主要通过特定的人机交互接口完成。

岸台网络可以是高速连接、低速的数据连接或者文件共享系统。

在岸基发射系统中，控制器主要用于检查发射前频带是否空闲，通过同步时钟同步岸台信号，控制发射参数、时间和发射计划，排版消息文件（分割成包）。

作为整个系统中重点的调制解调技术，调制器主要有3种输入信息流：调制信息流（MIS）、发射信息流（TIS）、数据流。MIS主要用来提供频谱占有信息以及发射信息流和数据流的调制模式（4、16或者64 QAM）。为了在接收端有良好的解调，MIS流通常也在4-QAM子载体上编码。TIS主要是接收端的信息，比如数据流的错误编码（由于中频波白天主要通过地波传输，晚上通过地波+电波的方式传播，这个值会不同），发射机ID，时间和日期等。TIS流可以在4或者16-QAM上编码。数据流主要包括需要传输的消息文件。

在船端接收系统中，接收天线可以是磁场天线或者电场天线。射频前端包括射频滤波、射频放大和基带输出，对于射频前端，高敏感性和高动态范围是必须的。接收系统中的解调模块对基带OFDM信号进行解调，重构包含发射信息文件的数据流。它提供时间/频率同步，信道判断，自动调制恢复，纠错等功能。文件解复用器接收来自控制器的文件，审核消息文件是否正确，如有需要解密消息文件，使消息文件对终端应用可用，删除过期文件等。消息文件应存储在船台服务器中，并通过特定人机交互接口和其他终端应用交互。

在OFDM生成阶段可以采用硬件设备，也可以采用软件无线电方式，在服务器或者发射器前端实现报文的调制。同样在接收机端，也可以通过软件解调接收信号。这里介绍软件调制解调的过程，如下图2所示。

用软件方式实现消息、报文、图以及岸台发射机信息等数据的OFDM信号调制，可以通过以下3个步骤：

1）将待发射数据编码转换为二进制码元，再对比特流进行16-QAM映射；

2）之后根据得到的幅度、相位值生成150路子载波。为保证OFDM信号的正交性，相邻子载波频率偏移41.66Hz，然后生成OFDM波形；

3）进行保护间隔、峰均比抑制等保护处理后保存为WAV文件。

在接收端还原具体信息，有以下2个步骤：

①接收WAV音频文件，根据OFDM导频信号锁定OFDM音频信号；根据OFDM解调原理，将音频波形解调为二进制码元；

②对二进制码元进行转换，根据固定子载波中的信息生成报文、图文件、调制信息以及台站发射机标识信息等。

4.试验目标

NAVDAT系统是GMDSS现代化和e航海中的关键系统，NAVDAT系统是海事信息播发上的一次数字化革命，将增强海事信息服务能力。GMDSS现代化尚处于论证和设计阶段，我国海岸电台应抓住这一机会，加快技术研究和系统研制，并尽快进行实验和测试验证，形成符合国际标准框架的NAVDAT信息播发和接收的国内技术标准，增强我国在GMDSS现代化中的地位，亦符合我国海洋强国战略目标的要求。

5.总结

本文对NAVDAT的应用技术进行了分析和建议，对海岸电台进行GMDSS现代化改造建设提供些许的参考。

参考文献：

[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：现代数字通信范文

关键词:功率谱;高斯滤波器;调制;移动通信

中图分类号:TN919.3文献标识码:A

文章编号: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

现代社会要求通信方式能使消息几乎在任意距离上实现迅速、有效、准确、可靠的传递。可根据信道中所传输的信号的特征,把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统[1]。模拟通信系统的应用比较早,也比较广泛,但数字通信系统以其显著的优越性得到了迅速的发展。随着通信技术和计算机技术的飞速发展,计算机数字通信技术显得越来越重要,甚至有替代模拟通信的优势。但是,目前常用的数字通信传输信道仍为模拟信道,为了能使数字信号可靠、有效地在模拟信道中传输,就必须将数字信号调制到模拟信道的载波上。在大多数数字通信系统中,可获得的信道带宽是有限的,因此,系统设计人员在选择用来发送信息的调制技术时,必须考虑由信道带宽限制造成的约束。由此,确定数字调制信号的频谱成份非常重要。由于信息序列是随机的[2],因此数字调制信号是一个随机过程,应确定这样的随机过程的功率密度谱。由功率密度谱就能确定用来发送携带信息的信号所需要的带宽。故需要对调制信号的功率谱进行分析,近年来计算机仿真技术的发展为调制信号的功率谱分析提供了新的手段,并逐渐获得广泛的应用。下面就调制指数为1/2及不同脉冲形状二进制的连续相位调制信号功率密度谱进行了分析。

1 MSK调制

为了避免使用具有较大频谱旁瓣的信号,携带信息的信号频率调制单一的载波,载波频率是连续变化的,所得的频率调制信号是相位连续的,因此称为CPFSK[3]。

为了表示CPFSK信号,以PAM开始,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比特二进制数字组映射到幅度电平±1,±3,…,±(M-1)得到的;g(t)是一个幅度为1/2T,持续时间为T s的矩形脉冲;信号d(t)用来对载波进行频率调制,从而等效低通波形v(t),可表示为:

v(t)=2ε/Texp{j[4πTfd∫t-∞d(τ)dτ+φ0]}

(2)

式中:fd是峰值频率偏移;φ0是载波的初始相位。对应于式(2)的载波调制信号可表示为:

s(t)=Re[v(t)e2πfct=

2ε/Tcos[2πfct+φ(t,I)+φ0]

(3)

式中:φ(t,I)表示载波的时变相位,定义为:

φ(t,I)=4πTfd∫t-∞d(τ)dτ=

θn+2πhInq(t-nT)

(4)

式中:h=2fdT;θn=πh∑n-1k=-∞Ik;q(t)是某个归一化波形g(t)的波形。对CPFSK推广,得到更一般的连续相位调制(CPM),其一般载波相位是:

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

(5)

显而易见,通过选择不同的脉冲形状g(t),改变调制指数和符号数目M,可以产生无穷多种CPM信号[4]。画出由信息序列{In}值产生的一组相位轨迹φ(t,I)是很有用的。例如,CPFSK的相位树是分段性的,较平滑的相位轨迹和相位树可以通过使用不含跃变的脉冲获得,例如使用升余弦脉冲。为了便于比较,对二进制CPFSK的相位轨迹和基于长度为3T升余弦脉冲的二进制部分响应CPM的相位轨迹进行仿真[5]。

图1是依据式(5)得出的图形。可以看出,基于长度为3T升余弦脉冲的二进制部分响应CPM的相位轨迹明显比二进制CPFSK的相位平滑。MSK在无线领域有广泛的应用[6]。

2 功率谱估计

既然相位已知,恒定幅度CPM信号可以表示为:

s(t,I)=Acos[2πfct+φ(t,I)]

(6)

根据这个信号就可以进行功率谱分析,一般CPM信号的带宽占用取决于调制指数h的选择、脉冲形状g(t)和信号数目M[7]。小h值导致CPM信号具有小的带宽占用,而大h值导致信号具有较大的带宽占用。如果采用平滑的脉冲,例如升余弦脉冲,其公式为:

g(t)=12LT1-cos2πtLT, 0≤t≤LT

0,其他

(7)

式中:对全响应有L=1,而对部分响应有L>1。现对h=1/2时具有不同部分升余弦脉冲的二进制CPM以及二进制CPFSK的功率谱进行Matlab仿真,首先根据随机函数RAND产生80个随机符号(+1或-1)赋给Ik,依据上面的公式求出等效低通信号v(t),然后再根据PSD函数求出其功率谱密度,让此仿真循环400多次,再将功率谱密度求和取平均才得到图2中比较精确的曲线。从图1,图2中可以看出,L增加时,脉冲g(t)更平滑,而且相应的信号频谱占用减少,这导致较小的带宽占用以及由此比采用矩形脉冲得到更大的带宽效率。此结果理论上分析比较困难,通过计算机仿真,很容易分析。

图1 二进制CPFSK的相位(虚线)和基于长度为

3T升余弦脉冲的二进制部分响应CPM的相位轨迹

图2 具有h=1/2及不同脉冲形状

二进制轨迹CPM的功率密度谱

3 GMSK调制及功率谱估计

众所周知,MSK调制是调制指数为0.5的二元数字频率调制,它具有很好的特性。比如恒定包络,相对窄的带宽,并可以相干检测。但是,在移动数字通信中采用高传输速率时,要求有更紧凑的功率谱才能满足邻道带外辐射功率低于-60～+80 dB的指标。为此,要寻求进一步压缩带宽的方法。实际上,MSK是二电平矩形基带信号进行调频得到的。如果用某种低通滤波器对矩形波滤波,得到平滑后的某种新波形,通过调频后可能得到良好的频谱特性。那么,作为预调基带滤波器应该具有以下特性[8]:

(1) 窄带,锐截止,便于抑制高频分量;

(2) 脉冲响应的过冲量小,防止瞬时频偏过大;

(3) 保持滤波器输出的脉冲面积(对应π/2相移)不变,以利于采用相干检测。

高斯低通滤波器满足上述特性,以它作为预调基带滤波器的高斯最小移频键控GMSK方式具有良好的带外辐射抑制和误比特率性能。GMSK是在MSK调制器之前加入一高斯低通滤波器作为MSK调制的前置滤波器,如图3所示。

图3 GMSK调制的原理方框图

GMSK预调制滤波器的脉冲响应公式为:

hG(t)=παexp-π2α2t2

(8)

传输函数:

HG(t)=exp(-α2f2)

(9)

参数α与B和HG(f)的3 dB基带带宽有关,即:

α=ln 22B=0.588 7B

(10)

高斯滤波器矩形脉冲响应如图4所示,GMSK信号的功率谱密度如图5所示。

图4 高斯滤波器矩形脉冲响应

图5 GMSK信号的功率谱密度

4 结 语

在给定信道条件下,寻找性能优越的高效调制方式一直是重要的研究课题。该文主要讨论了几种调制

信号的功率谱特性,在实际应用中,使用较多的也是以下几种连续相位调制方式:CPFSK连续相位频移键控、MSK最小频移键控、GMSK高斯最小频移键控等,这些方式的调制信号均为相位连续,即调制后的信号相位连续具有最小功率谱占用率,这就使得调制信号所占用的频带率及资源利用率比变通的调制方式大大提高。而通过上面的仿真图可以看出,GMSK具有比MSK更紧凑的功率谱,进一步压缩了带宽,更适用于移动通信的高速率传输,而且不同参数的GMSK信号,其功率谱密度曲线也不一样。

参考文献

[1]樊昌信,詹道庸,徐炳祥,等.通信原理[M].北京:国防工业出版社,2000.

[2]柳承茂.Matlab 5X 入门与应用[M].北京:科学出版社,1999.

[3]John G Proakis.Digital Communications[M].北京:电子工业出版社,2002.

[4]祁玉生.移动通信系统[M].北京:人民邮电出版社,1996.

[5]章坚武.移动通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.

[6]王福昌.通信原理[M].北京:清华大学出版社,2006.

[7]吴伟陵,牛凯.移动通信原理[M].北京:电子工业出版社,2005.

[8]Hwang Jengkuang,Chen Chenyu,Chung Rilung.Unique-word-aided Linearized GMSK System with Frequency-domain Decision Feedback Equalizer[A].International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communications[C].Yonago,Japan,2006:456-459.

第5篇：现代数字通信范文

实验举例

增量调制系统Systemview实验利用Systemview软件实现增量调制系统，波形图可见，输入信号与编码输出序列符合该调制系统的特性，波形清晰、正确。有利于学生采用现代计算机辅助设计工具取代传统硬件实验箱实现通信系统信号的模拟。同时，该软件信号调节参数方便，既让学生了解了计算机辅助分析和设计的方法和优势,又能借助于软件丰富的功能给善于思考的学生以更多发挥的空间。采用实验箱实现增量调制系统观察波形。实验中，学生了解了增量调制系统编/译码硬件电路组成，各部分主要功能，理解增量调制输入模拟信号与编码输出数字序列之间一一对应的调制关系。信号测试简单，方便观察实现现象，但系统稳定性和精确度一般。增量调制系统Matlab设计实验采用Matlab对增量调制系统进行设计[4]，通过查阅文献资料结合数学分析，学生深入分析不同量化噪声的产生机理。经新算法实现后，实验结果对PCM系统一般量化噪声无明显改善。而M系统量化宽度固定时，易产生过载量化，采用自适应间隔量化算法则减小了信号误差，克服了固定量化台阶的自身不足。Matlab计算能力强大，设计算法较为灵活，可满足训练学生开展拓展性系统设计要求。

改革效果

学生积极参加学校及全国的各项大学生创新活动。基于通信原理眼图分析系统性能的选题简易数字信号传输性能分析仪获得2011年9月的大学生电子设计竞赛全国二等奖。2009年至今，通信工程专业学生参加教师科研项目和毕业设计后获奖10项以上，申报获批江苏省大学生创新计划8项，4篇，申请发明专利和实用新型专利6项，参加全国大学生电子设计竞赛共计6人次获得全国二等奖，30多人获得江苏省赛区一等奖、二等奖，学生就业率均在95%以上，受到了用人单位的广泛好评。

结语

第6篇：现代数字通信范文

关键词： CORDIC算法； AM调制； Verilog； IP核

中图分类号： TN919?34 文献标识码： A 文章编号： 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

坐标旋转式数字计算机（CORDIC）是在1959年由J.D.VolderJ提出的，它可以用来计算三角函数，双曲线函数，指数函数，对数函数等，这个电路结构通过使用加法和移位运算来取代相应的乘法运算，从而避免了使用向量的乘法操作，同时也无需三角函数、平方、反三角运算等复杂的运算，大大降低了系统的硬件成本。利用数控振荡器产生正余弦波形是传统的方式，在数字系统中NCO是重要的组成部分[1]，它可以用来产生正弦波形，作为正弦信号发生器使用，然而传统的NCO是采用一个相位角度作为地址，相位角对应的正弦值作为数据的存储器，在输入相位累加的过程中，不断输出对应的正弦波形，所以需要大量的存储资源[2]，基于CORDIC算法的正弦信号发生器避免使用查找表方式[3]，大大节约了硬件资源，而且，基于Pipeline结构的CORDIC处理器又具有吞吐速率高[4?5]，抗干扰能力强的优势，所以，在数字信号处理[6?7]，无线通信[8?9]，调制解调[[10]]等领域，CORDIC算法得到越来越广泛的应用。本文正是基于Pipeline结构的CORDIC处理器设计了一种AM调制系统。

1 CORDIC算法原理

如图1所示，如果坐标顺时针旋转角度[θn，]则点[Μ]由坐标[（X[n]，][Y[n]）]转变为坐标[（X[n+1]，][Y[n+1]]），旋转方程则为：

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

图1 直角坐标系下的向量旋转

单独的一个旋转可由式（1）给出，对式（1）变换得到式（2）：

[Xn+1Yn+1=cosθn1-tanθntanθn1XnYn] （2）

这样使所选步长角的正切值的绝对值为2的幂次方，即：

[θn=arctan 2-n， n=0，1，2，…] （3）

所有旋转角度之和就为所需要旋转的角度[φ，]就有：

[φ=n=0∞δnarctan 2-n] （4）

为-1表示逆时针旋转，为+1表示顺时针旋转。

结合式（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）

原坐标（[X[0]，][Y[0]]）经过[n]次迭代转化为[（X[n]，][Y[n]），]旋转的角度为[φ，]即：

[XnYn=cosφ-sinφsinφcosφX0Y0] （8）

2 AM调制原理

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]为常数，得到调幅信号：

[Xn=（x（n）+H）cos（delta*nT）] （11）

[Yn=（x（n）+H）sin（delta*nT）] （12）

基于CORDIC结构的AM调制原理框图如图2所示，delta是频率控制字，在系统时钟的控制下，累加器以delta为步长进行相位累加，这样频率控制字代表已调信号的频率，累加器的输出就是载波信号的瞬时相位，CORDIC模块的输出就是最终的已调信号。此处，CORDIC处理器采用全流水线设计，经过16级迭代，一个时钟输出一个正/余弦波形值，调制之后的波形幅度正比于[X[n]]和常数[H]的代数和。

3 仿真与硬件实现

用verilog语言编写CORDIC算法AM调制器IP核，其中CORDIC模块采用级流水线结构，是由CORDIC单元级联复用而成。大大提高了系统的数据吞吐率，在AM调制方式下，delta输入端作为频率控制字可以给定一常数，delta的大小决定了载波信号的频率，CORDIC模块的输出端输出的信号频率正比于delta，其幅度是[X[n]]和[H]常量之和，在Modelsim6.2b软件上调试并仿真通过，如图3所示，该IP核实现了对载波的AM调制。结果表明，该方案是可行的。

图2 基于CORDIC结构的AM调制原理框图

图3 数字AM调制仿真波形

最后选用Altera公司CycloneⅢ系列的 EP3C5E144C8FPGA，在QuartusⅡ开发工具上将可综合的IP核下载到该器件上，完成系统的综合与实现。EP3C5E144C8内部有5 136个逻辑单元，830个寄存器单元，93个pin引脚，423 936 b存储器资源，该IP综合之后的顶层网表如图4所示。综合结果表明，该设计用到了一个15 b加法器和一个32 b累加器，一个CORDIC流水线处理器，其中CORDIC处理器是由16个CORDIC单元串行级联而成，整个系统输出波形采用16位二进制表示，将输出的中频信号经过DAC数据转换器发送到射频前段后由发射机调制到射频段便可以经天线发送出去，在接收端可以用相应的解调电路提取出基带信号，大大降低了系统的复杂度，利于硬件实现。

图4 数字AM调制顶层网表

4 结 语

本文详细阐述了CORDIC算法的基本原理，并详细论述了基于CORDIC算法在AM信号调制系统中的应用，应用Verilog语言设计了一款系数灵活可调的全数字AM调制器，只要改变端口设置也可用于其他调制方式，避免了传统的DDS信号发生器大量使用存储器资源的弊端，同时采用流水线结构的CORDIC处理器，大大提高了数据吞吐率，使用这一结构将混频和本振结合到一起，无需另外的乘法器，因此，相比于传统的数字AM调制方法，这一结构不仅大大降低了硬件资源，同时也大大提高了系统性能，具有广泛的应用价值。

参考文献

[1] 田耘，徐文波.无线通信FPGA设计[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2] 胡中豫.现代短波通信[M].北京：国防工业出版社，2003.

[3] 樊昌信.通信原理[M].北京：国防工业出版社，2001.

[4] 段吉海，黄智伟.基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计[M].北京：电子工业出版社，2004.

[5] 尹常永.EDA技术与数字系统设计[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[6] VOIDER J. The CORDIC trigonometric computing technique [J]. IRE Transactions on Electronics Computers， 1959， 8（3）： 330?334.

[7] 赵林军.流水线CORDIC算法的FPGA实现[J].电脑知识与技术，2008（4）：716?717.

[8] 胡海华，杨芳，时华杰.基于CORDIC算法的AM基带解调方法[J].数据通信，2010（3）：39?41.

第7篇：现代数字通信范文

当选择正弦波作为载波，用一个二进制基带信号对载波信号的振幅进行调制时，产生的信号就是二进制振幅键控通信信号(2ASK)。例如用电建控制一个载频振荡器的输出，使它时断时续输出，这便是一部振幅键控的发报机。由于振幅键控信号抗噪声性能不够理想，逐步被FSK和PSK代替。但是，作为一种最古老的调制方式，它还是具有很高的参考价值。特别是在近几年随着对信息速率要求的提高，要在叫窄的频带内实现较高的信息速率的传输，多进制的数字振幅键控(MAK)又得到了运用，在信道条件较好而频带又较紧张的恒参信道中优先采用它。

1 2ASK调制方法

调制信号为二进制数字信号时，对载波信号的振幅进行调制，这种调制称为振幅键控调制即ASK(Amplitude Shift Keying)。在2ASK调制中，载波的幅度只有两种变化状态，即利用数字信息“0”或“1”的基带矩形脉冲去键控一个连续的载波，使载波不连贯的输出。有载波输出的部分用“1”表示，无载波输出的部分用“0”表示。

2ASK(二进制振幅键控)信号的码元可以表示为：

e0(t)=b(t)cosωct (1-1)

式中，wc为载波角频率，s(t)为单极性NRZ矩形脉冲序列

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

其中，g(t)是持续时间为Tb、高度为的矩形脉冲，常称为门函数;an为二进制数字，当an=1，出现概率为P;当an=0，出现概率为(1-P)。

在二进制数字振幅调制中，载波的幅度随着调制信号的变化而变化，实现这种调制的方式有两种：

1.1 相乘法

通过相乘器直接将载波信号coswct和数字信号s(t)相乘，得到输出信号，输出的信号称为调制信号，这种直接利用二进制数字信号的振幅来调制正弦载波的方式称为相乘法。相乘器用来进行信号的频率搬移的，相乘后输出的信号通过滤波器滤除高频谐波和低频干扰信号，从而得到振幅键控信号。

1.2 开关法

开关法又称键控法，是2ASK的一种常用的方式。这种方法是使载波在二进制信号“1”和“0”来控制开关，当基带信号为高频信号“1”时，开关打开，当基带信号为低频信号“0”时，开关关闭，模拟双向开关在电路中起接通信号或断开信号的作用，这种二进制振幅键控方式称为开关键控方式，以二进制数字信号去控制一个初始相位为0的正弦载波幅度，可得其时域表达式如下：

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

式中的各参数含义如下：A为载波振幅，s(t)为二进制数字调制信号，Wcω为载波角频率，e(t)为2ASK已调波。

2 2ASK调制电路总体设计

如图1所示。

ASK编码调制原理是：当基带信号为0时，不输出，当基带信号为“1”时，则输出。本案例基于FPGA进行电路设计。从上文公式可以看出，ASK为模拟信号，而要用FPGA技术实现ASK的调制解调，而FPGA只能产生数字信号，就需要用到FPGA产生分频器、M序列产生器、跳变检查电路、正弦波信号产生电路，除此之外，还有一个独立的DAC数模变换器。

首先，针对分频电路，对时钟信号进行分频作为载波信号，对该正弦信号进行抽样，每个有效周期内采100点，然后进行计数得到输出。

m序列是最常用的伪随机序列，是由一个带有两个反馈抽头的3级以为寄存器，这样就使m序列具备随机特性，预先可确定性，循环特性等特点，通过移位寄存，得到多项式F(x)=x3+x+1，最后得到“1110010”循环序列，在电路中，通过变化始终的频率，可以方便的改变输入码元的速率。

为了在示波器上面[第一论文 网专业提供论文写作和教育的服务，欢迎光临DYLW.NET]显示一个连续的波形，便于观察，采用跳变检测器，在基带信号上升沿或者是下降沿到来的时候，对应输出波形位于正弦波形的sin0处。

基带信号只需要计数器对时钟信号进行技术，就可以得到所需要的序列信号。

2ASK是模拟调制，这里采用DAC变换器可以满足要求，根据奈奎斯特定理可以知道，当以fs》2f进行抽样时，可以保留原始信号的所有信息，调制系统中，调制信号和已调信号都是模拟信号，所以在实验中对正弦信号每个周期抽样100个点，相当于fs=100f，完全可以显示出模拟正弦波信号。

参考文献

[1]樊昌信，曹丽娜主编.通信原理(第六版)[M].北京：国防工业出版社，2005.

[2]黄仁欣主编.EDA技术实用教程[M].北京：清华大学出版社，2008.

第8篇：现代数字通信范文

关键词： DDS； 波形设计； FSK； PSK； 线性扫描调制； AD9958

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 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

目前在各类通信系统中的波形设计，通常是指调制波形的设计问题。一个完善的通信系统通常有多种信号形式、较宽的输出工作频带、根据工作需要随时变换波形，以达到最好的工作效果。

直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer，DDS）是近年来随着数字集成电路和微电子技术的快速发展而迅速兴起的一种新的频率合成技术。它将先进的数字信号处理理论和方法引入到频率合成领域中，有效解决许多模拟合成技术无法解决的问题。模拟的方法最大的问题是不能实现波形捷变，而数字的方法解决了这个问题，而且还可以进行幅相补偿，良好的灵活性使得数字波形的产生方法越来越受到重视。

1 DDS工作原理

DDS频率合成技术具有ns量级的捷变频时间，mHz量级频率分辨率，相对带宽较宽，高优良的相位噪声性能，可以方便的实现各种调制，是一种全数字化、高集成度、可编程的系统。其工作原理如图1所示。

图1 DDS工作原理

DDS应用于各类通信系统时，参考频率源fr多采用稳定的晶体振荡器，以得到频谱纯净的工作时钟。累加器由多个级联的加法器和寄存器组成，当参考频率源fr输入一个时钟脉冲时，它的输出增加一个步长的增量值，增量的大小随频率控制字Kf的不同而变化。当用这个增量的数据进行寻址查表时，正弦查表就把存储在累加器中的抽样数字值转换成近似正弦波幅度的数字量函数，D/A转换器就把数字量转化成模拟量，低通滤波器进一步平滑近似正弦波的锯齿阶梯函数。

DDS技术与大多数的数字信号处理技术一样，基础仍然是奈奎斯特采样定理。该定理指出当抽样频率大于或者等于模拟信号最高频率的两倍时，可以由抽样得到的离散序列无失真地恢复出原始模拟信号。DDS技术不是对模拟信号进行抽样，而是一个假定抽样过程已经发生且抽样值已经量化完成，如何把已经量化的数值重建原始信号的问题，理论上最大输出频率不会超过系统时钟频率fr的，但在实际应用中由于DDS系统中的低通滤波器非理想特性，由通带到阻带之间存在着一个过渡带，工程中DDS最高输出频率只取fr的40%左右。

由于受到控制字长N的限制，累加器累加到一定值后，就会产生一次累加溢出，溢出频率即为合成信号的频率。可见，频率控制字Kf越大，累加器产生溢出的速度越快，输出频率也就越高。故在参考频率fr不变的条件下， 改变频率字就可以改变输出信号的频率。输出信号的频率分辨率及输出信号频率计算如下：

（1）

同理，根据以上查表和累加溢出的原理，对相位和幅度（电流）也有同样的计算，可得出相位分辨率及输出信号相位控制字计算如式（2）所示，输出信号幅度（电流）分辨率及输出信号幅度（电流）控制字计算如式（3）所示。

（2）

（3）

式中：KP为相位控制字；P为相位累加器位数长度；KA为幅度（电流）控制字；A为幅度累加器位数长度，Imax为输出最大电流。

2 基于AD9958的波形设计

2.1 系统原理框图

DDS这种类似与查表直接输出信号的合成方式，使其更适用于波形捷变的调制要求。在进行波形设计时，应根据需要选用功能完备的芯片，不仅要求具备控制幅度、相位、频率的能力，还要从整个系统的角度出发进行选择。

为实现某一带宽信号的PSK调制、FSK调制或线性扫频，以ADI公司的DDS芯片AD9958应用为例，设计一款双通道波形生成器，系统的原理框图如图2所示。

图2 系统原理框图

AD9958是ADI公司的一款高度集成的双通道直接数字频率合成器，其性能特点如下：

（1）具备2路可同步、可独立控制的信号通道，2路10位的DAC，通道隔离度大于72 dB；

（2）集成了32位频率累加器，14位相位累加器，10位的幅度控制字。可编程的通道控制对由于模拟处理（例如滤波、放大）或者PCB布线的失配而产生的不均衡进行校正；

（3）具备三种可编程的工作模式：单频模式、调制模式和扫描模式；

（4）具备线性频率、相位、幅度的扫描功能；

（5）支持最高16进制的ASK，FSK和PSK直接调制功能和相应控制电路；

（6）串行控制接口速度高达800 Mb/s；

（7）具备正余弦波形表，可编程4～20倍的REFCLK倍增器电路，最高500 MHz的系统时钟。

2.2 DDS硬件电路设计

系统采用61.44 MHz的晶振，作为控制器和DDS的输入时钟。在DDS内部启用REFCLKP倍增器电路，采用7倍的倍增系数，因此DDS系统时钟fr=430.08 MHz。

图3 AD9958设计原理图

在设计中该芯片的编程接口采用多线制串行控制，分别为时钟线SCLK和数据线SDIO_0～SDIO_3，其中SCLK最高速度可达200 Mb/s，当SDIO_0～ SDIO_3全部用作数据线时，控制数据速率最高可达到800 Mb/s。以2线制控制接口为例，设置控制参数CSR=00，则SCLK作为时钟信号，SDIO_0作为数据信号。

2.3 各类波形设计

2.3.1 单频点模式

AD9958具备两路输出，分别为CH0：70～100 MHz，CH1：110 MHz，频率控制字长度N=32，相位控制字长度P=14，幅度控制字长度A=10。分别计算出各自通道的频率控制字，写入32位频率控制字CTW0。由式（1）得到频率控制字计算如下：

同理可根据信号相位和幅度的输出要求，根据式（2）和式（3）计算得出相位控制字Po和幅度控制字Io，分别写入相位控制字CPW0的低14位和幅度控制字ACR的低10位， 即可实现2路独立单频信号的输出。

2.3.2 调制模式

AD9958支持2/4/8/16进制的ASK，FSK和PSK直接调制功能和相应控制电路，设置调制模式寄存器CFR和调制阶数寄存器FR1。调制参数写入32位控制寄存器CTW0～CTW15，接口P0～P3在调制模式下输入数字调制的数据。

以BPSK调制模式为例，调制相位+1.1 rad或-1.1 rad，调制速率800 b/s，设置参数：

CFR=110； //相位调制

FR1=00；//存在+1.1rad或?1.1rad两种相位，是2阶调制

//相位参数+1.1 rad

//相位参数?1.1 rad

当CH0通道产生调制信号时，P2控制口作为调制数据输入控制，二进制数据“1”对应+1.1 rad相位，数据“0”对应-1.1 rad相位，当P2口的二进制数据进行变化时，输出的模拟信号相应的产生相位变化。严格控制P2口的二进制数的速率，让每一位二进制数据的保持时间为。

以4FSK调制模式为例，调频频率为4个，分别为F0～F3，调制速率800 b/s，设置参数：

CFR=100； //频率调制

FR1=01； 在4种调制频率，是4阶调制

CTW0=F0； //调频参数1

CTW1=F1； //调频参数2

CTW2=F2； //调频参数3

CTW3=F3； //调频参数4

当CH0通道产生调制波形时，P0和P1控制口作为4进制调制数据控制口，< P1：P0>=00时，输出信号频率为F0；< P1：P0>=01时，输出信号频率为F2，< P1：P0>=10时，输出信号频率为F3，< P1：P0>=11时，输出信号频率为F4，根据P0和P1的数据变化完成4进制FSK调制。严格控制P0和P1口的二进制数的速率，让每一位二进制数据的保持时间为。

2.3.3 线性扫描模式

AD9958 对幅度、频率和相位都具备线性扫描功能，当线性扫频模式时，其原理图如图4所示。

图4 线形频率扫描原理图

设置线性扫频模式CFR=101，其扫频上升和下降捷变时间参数分别为RSRR和FSRR，都是8位寄存器，因此最小捷变频时间，最大捷变频时间，可根据需要将控制字写入RSRR和FSRR。

扫频频率步进Δf=1 kHz ，其扫频上升阶段和下降阶段频率控制参数分别为RDW和FDW，图4中，频率控制参数：

用控制接口P2作为CH0通道的线性扫频控制接口，当P2=1时完成上升线性扫频阶段， P2=0时完成下降线性扫频阶段。

3 结 语

DDS 全数字结构控制功能使它具备多种数字调制能力，如相位调制、频率调制、幅度调制以及I/Q 正交调制等，合成信号时具有超宽的相对带宽、超高的捷变速度、超细的分辨率、连续的相位特性、可以输出宽带的正交信号等诸多优越性能，因此该技术在现代数字通信领域中有广阔的应用前景，是众多应用电子系统实现高性能的关键。该系统具有可重复编程和动态重构的优点，使其易于修改，灵活可控，可广泛适用通信工程实践中。

参考文献

[1] 戈稳.雷达接收机技术[M].北京：电子工业出版社， 2005.

[2] 黄旭伟.DDS杂散抑制技术研究[D].重庆：重庆大学， 2007.

[3] 张博君.DDS任意波形发生器研究[J].现代电子技术，2012，35（14）：100?102.

[4] 李朋飞，王勇，黄秋兰.基于DDS的任意波信号发生器设计[J].现代电子技术，2012，35（17）：72?74.

[5] 王江涛，於洪标，张建增.低相噪DDS信号产生电路的设计[J].微波学报，2007，35（z1）：61?63.

[6] 徐明远.无线电信号频谱分析[M].北京： 科学出版社， 2008.

第9篇：现代数字通信范文

【关键词】电力系统；载波通信

中图分类号：TM92

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2015）03-108-01

一、载波技术发展历程

20世纪80年代末至90年代中。在此阶段，电能表以机械电能表为主，采样方式主要采用脉冲采样和机械采样，存在一定误差，系统所采集的电能数据准确度较低，系统应用效果不够理想。

从上世纪90年代中到2001年，此阶段采集器向上传送的信道以电力线载波和无线微功率方式为主，电力线载波传输抗干扰问题仍是本阶段的技术难点，无线微功率受传输距离、建筑物阻挡、无线干扰等原因影响，抄表成功率也较低。

白2003年开始，随着电力线载波通信物理层调制/解调与纠错技术的不断发展以及半导体集成规模的不断扩大，采用复杂数字信号处理技术的超大规模电力线载波通信集成电路所能达到的抗干扰能力与其前几代产品相比，有了极大提高。

从2005年开始，国内几家大的电表供应商开始了以网络神经元芯片为核心技术的第二代载波通信产品的研发。部分企业开始采用先进的数字信号处理与信道编码技术，对通信频带做白适应选择的窄带调制/解调方式，芯片内部嵌入式微处理器来进行网络传输与信息安全控制等方式提高电力线载波通信芯片的质量，应用效果有待现场的考验。

二、电网环境对电力线通信的影响

根据国内将近二十年的现场探索与信道研究，制约低压载波通信覆盖率的主要原因是低压载波信道的信道衰减与干扰。据国内学者现场的不完全测试，从配电变压器到电网末端，在500khz窄带载波范围内，最大信道衰减可以高达130db；最大干扰源的幅度也能够达到90db，甚至更高。尤其严重的是信道的衰减与干扰是随机变化的，而且动态变化范围极大。

这是因为：电力线是给用电设备传送电能，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制：首先，配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。其次，二相电力线间有很大信号损失（lOdB-30dB），一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。第二，不同信号耦合方式使电力载波信号的损失不同，耦合方式有线一地耦合，线一中线耦合。第四，电力线白身的脉冲干扰，加大了应用难度。第五，电力线对载波信号有高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实践中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里以外，但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。第六，电力线上有高噪声。电力线上接有各种各样的用电设备，阻性的、感性的、容性的；有大功率的、小功率的。各种用电设备经常频繁开闭，就会给电力线上带来各种噪声干扰，而且幅度比较大。第七，电力线可使数据信号变形。电力线是一个分布参数的网络，不同点对数据信号影响不一样，同时电力线是时刻动态变化的，不同时间对数据信号影响也不一样，这就使发出的规则数据信号，经过电力线后，发生严重变形，必须加以特殊处理。

三、现有载波通讯技术路线分类

现有的低压载波通信芯片的技术可以从调制方式、传输速率、带宽等几个方而来分类。

从使用的带宽角度来说，电力线载波通信分为宽带电力线载波通信和窄带电力线载波通信。电力线宽带通信技术是利用电力线传输高速数据和话音信号的一种通信技术，是目前研究“四网（宽带数据网、电话线、有线电视和低压配网）融合”的关键技术之一。所谓窄带电力线载波通信技术就是指带宽限定在3-500kHZ，通信速率小于lMbit/s的电力线载波通信技术。

从技术发展的角度来说，电力线载波通信分为传统的频带传输技术和目前流行的扩频通信（SSC）技术：所谓频带传输就是用载波调制的方法将携带信息的数字信号的频谱搬移到较高的载波频率上。其基本的调制方式分为幅值键控（ASK）、频率键控（FSK）和相位键控（PSK）以及相关派生的调制技术。

四、载波通信在电力系统典型应用

集中抄表系统是以计算机应用、现代数字通信、电力线载波数据传输技术等为基础的信息采集处理系统，由主站、集中器、采集器、电能表，以及主站与集中器、集中器与采集器或电能表之间的数据传输信道组成。

集中抄表基本系统由主站、集中器、采集器、电能表四大部分组成：

・主站通常由通信前置机、后台工作站和数据库服务器和组成，可根据系统的规模进行合理的配置。

・集中器是系统中的中心通信节点，一个台区域通常配置一个，一个集中器可以采集该台区下的所有电能表、采集器的计量数据，并能控制它们的运行状态，并采集台区变压器运行参数。