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基于ADSL技术的某高炮通信Modem设计

作　者: 张遥
导　师: 杜国平
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 非对称数字环路(ADSL) 离散多音频(DMT) 可编程逻辑器件快速傅立叶变换(FFT) 数字信号处理器(DSP)
分类号: TN915.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本课题内容来源于实际军品工程项目，属于数字信号处理(DSP)技术在通信领域的应用范畴。该课题的主要任务是应用ADSL技术设计一个时分双工、数话同传的专线通信Modem，是民用技术改造用于其它领域的一次尝试。尽管ADSL技术现在已经非常成熟，但是要应用于实时专线通信系统还存在许多技术难点需要解决，软硬件结构上都需要相当程度的改造。本次设计摒弃了复杂的MCU＋DSP＋模拟前端结构，仅使用一块可编程DSP实现线上调制功能，是ADSL技术应用的有益的改造。本文首先分析比较了铜线传输技术特点，阐明了ADSL调制解调技术的技术原理；其次，根据功能特性设计了Modem的三个基本模块，并估算了数字信号处理模块作为核心部分的运算负担，从处理速度角度论证了方案的可行性。本文的核心在于硬件设计和DMT调制技术关键算法的研究。硬件方面包括与主机的通信接口、DSP芯片外围电路及存储器扩展、模拟前端芯片及其外围、线路驱动，4、2线混合模块和语音分离器等模块设计；软件设计方面，重点研究了DMT调制技术中的FFT、IFFT和比特分配算法，并用对算法的性能做了相关仿真。实现了Modem的异步串行通信软件。本设计基本达到了部队某高炮系统实时通信Modem的技术指标，为整个项目的后续技术改造奠定了基础。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-14
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 铜线通信技术分析  9-12
    1.2.1 传统Modem应用及其特点  10
    1.2.2 Cable Modem应用及其特点  10-11
    1.2.3 ISDN应用及其特点  11
    1.2.4 ADSL应用及其特点  11-12
    1.2.5 远距离通信方案的选择  12
  1.3 论文主要内容  12-14
2 ADSL的系统结构和关键技术  14-20
  2.1 ADSL的发展现状  14
  2.2 ADSL的系统结构  14-16
  2.3 ADSL Modem的关键技术  16-18
    2.3.1 离散多音频编码调制技术  16-17
    2.3.2 回声抵消技术  17
    2.3.3 语音分离技术  17-18
  2.4 本章小结  18-20
3 Modem总体设计  20-26
  3.1 通信系统结构  20-21
  3.2 Modem功能模块的划分  21-24
    3.2.1 数字信号处理单元  21-23
    3.2.2 模拟前端单元  23
    3.2.3 线路驱动混合单元  23-24
  3.3 单DSP构建DMT收发机的可实现性分析  24-25
  3.4 本章小结  25-26
4 Modem硬件设计  26-50
  4.1 硬件总体设计  26-27
  4.2 数字信号处理模块  27-38
    4.2.1 TMS320VC6211b芯片特性  27-28
    4.2.2 DSP时钟模块介绍  28-29
    4.2.3 DSP外部存储器接口设计  29-32
      4.2.3.1 Flash Rom接口设计  29-31
      4.2.3.2 SDRAM接口设计  31-32
    4.2.4 通信模块设计  32-38
      4.2.4.1 RS232接口设计  32-33
      4.2.4.2 PC104与C6211 HPI接口设计  33-38
  4.3 模拟前端设计  38-43
    4.3.1 SN8951简介  38-40
    4.3.2 SN8951与DSP的接口设计  40-43
      4.3.2.1 SN8951与DSP的并行数据接口  40-41
      4.3.2.2 SN8951与DSP的SPI接口设计  41-43
  4.4 线路驱动和语音分离器设计  43-45
  4.5 系统电源和复位电路设计  45-48
    4.5.1 电源设计  45-47
    4.5.2 复位电路和电源监控电路设计  47-48
  4.6 硬件抗干扰设计  48-49
    4.6.1 电源去耦  48
    4.6.2 元件布局和走线  48-49
    4.6.3 数模混合电路的串扰抑制  49
  4.7 本章小结  49-50
5 软件设计  50-70
  5.1 DSP应用软件设计  50-55
    5.1.1 软件开发环境  50-51
    5.1.2 各功能模块的初始化  51-55
      5.1.2.1 DSP的初始化  52
      5.1.2.2 UART芯片的初始化  52-54
      5.1.2.3 模拟前端的初始化设置  54-55
  5.2 Modem通信软件设计  55-59
    5.2.1 循环队列缓冲区的开辟  55-57
    5.2.2 硬件中断  57
    5.2.3 时钟进程  57-59
  5.3 DMT技术中关键模块和算法的实现  59-68
    5.3.1 信道初始化  59-61
      5.3.1.1 初始化流程  60
      5.3.1.2 测试伪随机序列的产生  60-61
    5.3.2 比特分配  61-64
      5.3.2.1 子信道速率  61-62
      5.3.2.2 子信道比特分配算法  62-63
      5.3.2.3 比特分配算法的仿真  63-64
    5.3.3 256点FFT的实现  64-68
      5.3.3.1 FFT基的选择  64-66
      5.3.3.2 时间抽取和频率抽取  66
      5.3.3.3 输入序列倒序  66-67
      5.3.3.4 基4DIT-FFT的编程实现  67-68
      5.3.3.5 用FFT核心算法实现IFFT  68
  5.4 本章小结  68-70
6 结束语  70-72
致谢  72-74
参考文献  74-76

基于ADSL技术的某高炮通信Modem设计

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