基础电子之通信专题数据包（二）

2011-08-15 16:08:03 作者：cadmin 来源： 浏览次数：0

应用WirelessUSB技术，可以实现一个价格低廉、功能实用、可扩展性强的家庭智能化系统。 本文通过构建家庭监控系统，对将WirelessUSB技术应用到家庭智能化中进行了研究。 作者将家庭监控系统划分为三个主要部分：一、家庭监控网络；二、监控中心；三、监控协议与监控软件。 在家庭监控网络部分，本文通过构建WirelessUSB通信网络来构建家庭监控网络，为WirelessUSB通信网络设计了简单的网络通信协议，重点研究了介质访问控制层的协议，设计了信道管理方式、设备工作模式、抗干扰方式并定义了各种帧结构。 在监控中心部分，设计了监控中心与家庭监控网络的数据交互格式与交互方式，并设计了服务端对已注册终端列表的相关管理操作。 在监控协议与监控软件部分，监控协议方面，对系统中的三种数据（状态数据、监控指令和特殊指令）的格式进行了分类、定义和说明，规定了各种指令的执行方式；监控软件方面，设计了根据终端设备信道k值与开关掩码来识别每一个开关量的方法，设计了监控软件的操作界面和操作方式等。

2.62 应用于无线局域网802.11a和卫星通信的功率放大器设计与实现

随着无线通信技术的不断发展，无线应用如手机、无线局域网等已广泛应用于日常生活。 无线局域网和卫星通信成为现代无线通信中极其重要的一种通信方式。 射频功率放大器位于发射机的末端，将调制和变频后的信号进行功率放大并通过天线传输出去，是无线通信系统中的关键模块之一，因此研制射频集成功率放大器对无线局域网和卫星通信具有重要的意义。 本文采用SMIC0．18μm RFCMOS工艺，设计了一个应用于IEEE802．11a无线局域网的射频集成功率放大器。 该功率放大器采用三级A类差分放大器的级联结构。 后仿真结果表明，当电源电压为3．3V，中心频率为5．25GHz时，此功率放大器能达到18．6dB的功率增益，22．6dBm的输出1dB压缩点（OP1dB）以及16％的功率附加效率（PAE）。 此外，本文采用WIN0．15μm InGaAs pHEMT工艺设计实现了应用于卫星通信系统的射频集成功率放大器。 该功率放大器采用二级放大电路级联结构实现，仿真结果表明，当电源电压为5V，中心频率为3．4GHz时，功率增益为33dB，输出1dB压缩点达到28．6dBm，功率附加效率为30％。 本课题的研究成果可以应用于无线局域网802．11a和3．4GHz卫星通信系统中。 相信在不久的将来，随着CMOS和pHEMT工艺水平的进一步提高，CMOS和pHEMT功率放大器将以其低廉的成本和良好的性能在无线通信领域有着更广泛的应用前景。

2.63 机械自动化控制系统中RS485-光-CAN通信模块设计与开发

本文以机械自动化系统为平台，对通信模块进行了研究与开发。 机械自动化系统中的通信方式通常在控制端采用RS485总线，而在执行端采用CAN总线方式，RS485-光-CAN通信模块的设计与开发主要任务是：将控制端的RS485通信方式转换成光通信方式和将执行端的CAN总线方式转换成光通信方式，即完成RS485总线转光子模块和光转CAN总线子模块的设计与开发。 首先介绍了RS485总线转光和光转CAN总线模块的总体设计，并对RS485总线转光子模块和光转CAN总线子模块分别进行了功能描述，并就子模块的各功能单元进行了详细地说明。 其次分别围绕硬件实现与软件实现两方面对RS485总线转光子模块和光转CAN总线子模块两个子模块进行研究。 在RS485总线转光子模块中，主要对FPGA及其外围电路、RS485接口电路和光收发器电路等的设计原理和设计思想进行了研究，软件方面对基于QuartusII的FPGA开发、Nios软核移植以及FPGA软件功能模块的设计。 在光转CAN总线子模块中，对光收发器电路、FPGA及其外围电路、单片机电路、CAN接口电路等的硬件设计进行了研究，软件方面除了介绍了FPGA软件功能模块开发与RS485总线转光子系统中FPGA软件开发的异同外，还详细的论述了基于AVR单片机C语言的开发以及相关的软件工作流程。 最后介绍了系统的调试方法和过程，同时对本设计的结果作出了说明，对系统的升级与改进做出了展望。

2.64 基于Android平台即时通信系统的设计与实现

即时通信系统产生以来，这种以网络为基础的、与其它在线用户进行信息交互的实时方式，以其方便快捷的特点，受到了对消息反馈即时性要求很高的商业和服务行业的青睐。 传统的即时通信应用大部分是在PC端实现的，但随着无线传输网络的发展，各种智能操作平台的推出提供了硬件基础，在移动设备上的即时通信系统的研究成为了3G业务新的亮点。 本文为解决移动设备与PC端即时通信以及通信协议缺乏统一标准的问题，分析了当前的研究现状，设计并实现一个Android平台上使用Jabber协议的移动即时通信系统。 本文采用软件工程的管理方法，对项目的需求进行了分析，完成了功能用例建模，从HTTP传输、Jabber协议解析到客户端的各个模块部分进行分析设计，提出了本系统的体系结构和整体架构设计方案，阐述了系统实现应用的关键技术，建立了可扩展的会话模型，采用松散耦合的方式设计、实现了Android平台上基于Jabber协议的移动即时通信系统。 经过测试运行，结果表明，系统完成的用户注册登录、好友管理、分组管理以及信息交互等即时通信功能能够顺畅运行，解决了与不同通信协议对接进行交互的问题，获得了良好的用户体验，已用于实际工程项目中。

2.65 超窄带通信接收滤波器设计

在信息社会里，通信正朝着宽带、超宽带（UWB）技术方向发展，占用的频带越来越宽，频谱利用率却未见明显提高。 频率资源是一种宝贵的资源，因此提高频带利用率有着重要的意义。 超窄带作为一种高效调制技术，从它诞生的那天起，就吸引了极大的关注，但它在原理上又难以解释同时又具有极大的争议性，而争论的核心就是特殊的零群时延滤波器。 本文从超窄带的一股概念出发，重点分析了EBPSK调制技术。 然后从Wlalker零群时延石英晶体滤波器展开讨论，研究了石英晶体特殊的物理性质和晶体振荡电路，分析了其串、并联谐振点的工作原理及其快速的稳频能力。 接着分析了Wallker关于此零群时延石英晶体滤波器的研究成果和进展，讨论了常规滤波器和低群时延滤波器对于超窄带信号迥异的处理结果，针对Walker对此的解释给出了自己的理解。 在深入理解Walker零群时延石英晶体滤波器的基础上，采用共轭极零点法逼近Walker零群时延滤波器，针对工作点选择的不同讨论了处理超窄带信号的一般规律，并在此基础上提出了“冲击滤波器”的概念，将其应用在接收系统中，取得了很好的效果。 文章还提出了零相位滤波器和神经网络相位均衡器用于补充设计，取得了不错的效果但也有着各自不同的弊端，还有待研究的继续深入。 最后介绍了基于Matlab/Simulink的EBPSK调制/解调系统仿真平台。 分别分析了基于锁相环的解调系统和基于幅度积分判决的解调系统，通过实验发现后者由于采用了“冲击”滤波器，不但有效改善了系统系能，更大大简化了接收机结构。

2.66 微机监测通信技术及通信总线分析系统研究

本文是基于微机监测系统通信相关技术的研究而展开的。 全文主要对微机监测通信系统、微机监测与自律机通信协议及微机监测通信总线分析系统三部分进行研究和设计。 本文在LPC2292嵌入式处理器为核心的硬件平台和μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统上设计了一个微机监测通信系统，为智能传感器和站机之间搭建了一个数据通道，实现Modbus协议和CAN协议之间的数据交换，并对设计的通信系统的性能进行了分析。 接下来对微机监测通信系统进行了具体应用，在其基础上开发了信号机回路电流采集机、道岔功率采集机和移频采集机，并进行了实验室和现场的反复调试。 本文在μC/OS-Ⅱ操作系统上设计了微机监测与自律机通信协议，详细分析了通信协议的具体内容，提出了通信协议的具体实现的方案，并编写了相应地程序。 然后将该协议应用于开关量采集机，使开关量采集机实现了将站场信息直接传送给自律机的功能。 最后对开关量采集机进行现场调试，对现场调试中出现的问题进行了分析和解决。 本文以微机监测系统安装调试中遇到的问题为切入点，从硬件和软件两方面设计了基于ARM9处理器和WinCE嵌入式操作系统的微机监测通信总线分析系统，文中对该系统的构思、设计和调试过程进行了具体介绍。 通信总线分析系统能够实现对CAN总线和RS485总线上的数据进行读取、初步分析、显示和保存，同时也能够向这两个总线发送数据。 本文在结论中总结了本论文的主要工作内容，并指出了不足之处和进一步的工作的方向。

2.67 LDPC码及其在中继通信环境下协作编码技术中的应用研究

无线信道中多径衰落是限制无线通信速率和质量提高的一个主要因素，分集技术是对抗无线信道中的多径衰落的有效方法。 作为一种典型的空间分集技术，多输入多输出(MIMO)技术不仅能够提高通信的可靠性，还能够改善通信的有效性。 但由于受到移动终端体积、功率、天线位置等因素的限制，MIMO技术往往难以在移动终端上直接应用。 近年来，基于中继的协作通信技术通过有效利用空间分集，显著改善通信系统的性能。 协作通信技术还可以利用纠错码以进一步提高系统性能。 作为一种能够逼近香农限的优异差错编码技术，基于低密度奇偶校验码(LDPC)及其在协作编码中的应用成为了近年来的一个研究热点。 本文的主要内容是分析LDPC编译码技术，研究中继通信环境下的基于LDPC码的协作编码技术方案。 论文首先系统和全面地介绍了LDPC编译码原理。 作为一种具有稀疏校验特性的线性分组码，LDPC码编码的关键在于构造出具有稀疏特性的校验矩阵，并在尽量保持校验矩阵稀疏校验特性的基础上，构造出相应的编码矩阵。 论文分析和介绍了规则与不规则LDPC编码、二元与多元LDPC编码基于随机构造、代数构造以及混合构造方法。 此外，论文分析了LDPC码概率域与对数域的和积译码算法，以及基于最小和的简化译码算法，并通过仿真验证了LDPC码的编译码方法及其性能。 论文接着分析了中继通信环境下的协作通信问题，在介绍中继通信理论与中继通信模型的基础上，论文结合放大转发AF与译码转发DF两类协作中继模式，分析和介绍了中继通信环境下基于LDPC码的协作编码研究现状。 论文针对时分半双工模式下基于LDPC码的协作编码技术方案，通过搭建仿真平台，仿真研究了中继节点距离源节点距离、中继节点的消息转发机制、中继节点数等因素对基于LDPC码的协作编码技术性能的影响。 论文的仿真研究表明：源节点到中继节点信道条件或距离是影响协作编码性能的关键要素，中继节点的个数、协作中继模式等都对系统性能有很大影响。 在分析和研究影响协作LDPC编译码性能关键因素的基础上，论文在针对译码转发中继模式下的中继通信环境，分析了基于协作节点自适应选择的协作编码方案和基于穿孔LDPC码基于校验符号转发的自适应协作编码方案。 研究结果表明：当协作区域中存在多个候选中继节点时，一个节点是否作为中继参与协作取决于源到该中继与该中继到目的节点的平均信道增益的乘积，另外，基于穿孔的LDPC协作编码在源节点到中继节点距离较远时对系统性能也有一定改善。