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数字信道模拟器关键技术研究

作　者: 吴亚玲
导　师: 郑林华
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 数字基带信道传输损伤误码抖动漂移数字信道模拟器多协议串行接口误码发生器
分类号: TP337
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

本文在分析数字信道特点的基础上，结合当前数字信道的重点研究方向，提出搭建一个数字信道模拟器平台的思想。课题涉及内容较多，包括：研究熟悉数字信道的特点，熟悉或实现各种通信接口标准，运用DSP技术，使用大规模集成电路技术等。其中既要考虑到具体实现的复杂性，选择适当手段方法，又要注意模拟器的通用性，可根据实际需求对其进行修改和升级，实现所需功能。论文具体分为以下几部分：第一部分主要是对数字信道的特点进行研究，重点对数字网传输损伤中的误码、抖动和漂移等度量指标进行理论研究和分析，提出一种和以往的信道模拟思路完全不同的方法，即把数字信道的主要特性映射到基带来模拟。同时分析了误码、抖动和漂移中的一些重要参数和性能指标。第二部分主要是根据第一部分的研究结果，提出对影响数字传输的主要因素如误码、抖动和漂移等的模拟算法。根据当前的数字通信发展的趋势，对一些模拟的性能指标进行调整，如对误码率的模拟可达到10^-10，比通常意义上的10^-6低得多，这样就使得数字信道模拟器所模拟的范围更大，精度更高。在抖动与漂移的模拟方法中，通过对两种实现方法的原理分析与具体实现相比较，选择了较为简单的电路实现方法，通过采用非均匀采样值的方法，较好地实现了对抖动信号的模拟，所产生的正弦波也更接近标准正弦波。第三部分主要是对数字信道模拟器的总体设计实现的研究。这部分的目的是构建一个具有较强的兼容性和可扩展性的硬件平台，实现基本的数字信道通路。在硬件设计中，采用DSP和CPLD等超大规模集成芯片，DSP的选型上充分考虑其优良的运算能力和强大的内／外部访问功能，而采用在系统可编程的CPLD实现抖动与漂移功能，更是使得系统简洁又灵活。软件设计时，坚持模块化的原则，不但在功能实现上显得清晰、明了，也利于今后的软件升级。这种通过软件、硬件及软硬件结合的方法实现数字信道模拟的算法，体现了系统的灵活性、通用性，也便于以后的扩展与升级。第四部分主要讨论了数字信道模拟器的接口实现问题，主要解决了串行接口电路和UART的实现。针对系统提出的多种协议串口的要求，作者没有简单地使用多个串口芯片堆砌，而是通过多方调研和选择，最终以SP507多协议串口芯片作为系统的接口芯片，实现了一个支持各种复杂物理层协议的接口电路，所设计的电路更灵活、方便和简单。在设计G.703接口电路时，巧妙利用所选择的DSP芯片支持T1／E1协议的特点，将G.703接口芯片直接与DSP相连。对UART部分国防科学技术大学研究生院学位论文的设计与实现则是系统设计的又一特点。本章中对UART的设计通过CPLD实现，一方面填补了目前常用的UART芯片的缺憾，如速率低、功能过于复杂等，另一方面能达到系统的一些特殊要求，如格式选择等，从而提高了整个系统的利用率，同时减小了资源的开支。关键词:数字基带信道传输损伤误码抖动漂移数字信道模拟器多协议串行接口误码发生器

全文目录

摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-15
  §1.1 课题建立的背景  13
  §1.2 课题研究的主要内容  13-14
  §1.3 课题研究的主要特点  14-15
第二章数字信道及其传输  15-32
  §2.1 概述  15-16
  §2.2 数字信号的基带传输  16-21
    2.2.1 基带信号  16-17
    2.2.2 数字基带传输系统模型  17-18
    2.2.3 传输系统的质量评估  18-19
    2.2.4 数字传输的损伤传递  19-21
  §2.3 误码  21-27
    2.3.1 误码定义  21-22
    2.3.2 误码的产生  22-24
    2.3.3 误码的影响  24-25
    2.3.4 误码的度量  25-27
  §2.4 抖动和漂移  27-31
    2.4.1 定义  27-28
    2.4.2 抖动量  28
    2.4.3 抖动的单位  28-29
    2.4.4 抖动的产生与影响  29-30
    2.4.5 漂移的产生和影响  30-31
  §2.5 小结  31-32
第三章各功能的实现方法  32-49
  §3.1 引言  32
  §3.2 误码的模拟  32-41
    3.2.1 设计实现的基本功能  32-33
    3.2.2 实现原理  33-39
    3.2.3 电路组成  39-40
    3.2.4 伪随机序列发生器的设计原理  40-41
  §3.3 抖动和漂移的模拟  41-48
    3.3.1 概述  41
    3.3.2 信号处理的实现方法  41-44
    3.3.3 电路实现方法  44-48
  §3.4 小结  48-49
第四章数字信道模拟器平台的总体设计  49-59
  §4.1 模拟器平台设计概述  49
  §4.2 系统硬件的总体设计  49-54
    4.2.1 系统设计原理  49-50
    4.2.2 DSP模块  50-51
    4.2.3 CPLD逻辑控制模块  51-53
    4.2.4 存储器模块  53-54
    4.2.5 I／O接口模块  54
  §4.3 硬件设计的重点技术  54-56
    4.3.1 充分利用核心芯片的特性  54-55
    4.3.2 系列标准协议的理解与实现  55
    4.3.3 采用CPLD技术实现异步串行通信  55-56
  §4.4 系统的软件实现  56-58
  §4.5 小结  58-59
第五章数字信道接口的设计  59-76
  §5.1 概述  59
  §5.2 串行接口电路的设计  59-68
    5.2.1 引言  59-60
    5.2.2 主要的串口通信协议的简单介绍  60-61
    5.2.3 各类数字接口及其信号线定义  61-62
    5.2.4 传统的多协议串口通信电路实现方法及其存在的问题  62-63
    5.2.5 使用多协议串口芯片实现串口通信  63-68
  §5.3 数字网络接口建议G.703  68-71
    5.3.1 G.703建议简述  68-69
    5.3.2 MT9075B芯片介绍  69-70
    5.3.3 G.703接口的设计与实现  70-71
  §5.4 UART的设计  71-75
    5.4.1 引言  71
    5.4.2 功能概述  71-72
    5.4.3 整体结构及各部分功能详述  72-73
    5.4.4 仿真结果  73-75
  §5.5 小结  75-76
结束语  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80

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