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關(guān)鍵詞:二維信號(hào)處理
隨著集成電路的運(yùn)算速度更快,集成度更高,就有可能耐復(fù)雜目益增加均一些多維數(shù)字信號(hào)處理。所它在最近才開始出現(xiàn)的一個(gè)新領(lǐng)域。盡管如此,多維信號(hào)處埋仍然對(duì)以下一些間提了解決的辦法,這些問題是:計(jì)算機(jī)輔動(dòng)斷層成術(shù)(CAT),即綜合來自不同方向的X射線的投影,以重建人體某一部分的三維圖,源聲納陣列的設(shè)計(jì)及通過人造衛(wèi)星地球資源。多維數(shù)字信號(hào)處理除具有許多引人注目和淺顯易行的應(yīng)用之外,它還具有堅(jiān)賣的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).,這不僅使我們能了解它的實(shí)現(xiàn)情況,而且當(dāng)新問題出現(xiàn)時(shí),也當(dāng)及時(shí)解決。
典型的信號(hào)處理任務(wù)就是把信息從一種信號(hào)傳遞到另一種信號(hào)上,例如,可將一張照片加以掃描、抽樣,并將共存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中。在這種情況下,信息是從可變的銀粒密度轉(zhuǎn)換戌可見光束,再變成電的波形,最后變戍數(shù)字的序列,隨后該數(shù)字序列用。磁盤上磁疇的排列來表示CAT掃描器是一個(gè)比較復(fù)雜,經(jīng)過處理,最后顯赤射線管(CRT)的熒光屏上或膠片上。數(shù)字處理能增加信息,但可以重新排列信息,使觀察者能更方便地理解它.觀察者不必觀看多個(gè)不同測(cè)面的投影而可直接觀察截面圖。
人們感興趣的是信號(hào)所包含的信息,而不管信號(hào)本身是什么形式。也許可以概括地說,信號(hào)處理涉及兩個(gè)基本任務(wù)一一信息的重新排列和信息的壓縮。
數(shù)字信號(hào)處理涉及到用數(shù)的序列表示的信號(hào)的處理,而多維數(shù)字信號(hào)處理則涉罰用多維陣列表示的信號(hào)的處理,例如對(duì)同時(shí)從幾個(gè)傳感器所接收的抽樣圖像和抽樣的時(shí)間波形的處理。由于信號(hào)是因而它可以用數(shù)字硬件處理,同時(shí)可以將信號(hào)處理的運(yùn)算規(guī)定為算法。促使人們采用數(shù)字方法的是不言而喻的。數(shù)字方法既有效靈活。我們可以用數(shù)字系統(tǒng)使其有自適應(yīng)性并易于重新組合??梢院芊奖愕匕褦?shù)字算法由一個(gè)廠商的設(shè)備上轉(zhuǎn)換到另一個(gè)廠商的設(shè)備上去,或者把專用數(shù)字硬件來實(shí)現(xiàn)。同樣,數(shù)字算法也可用來處理作為時(shí)間函數(shù)或空間信號(hào),數(shù)字算法自然地和邏輯算符如模式分類相聯(lián)系。數(shù)字信號(hào)能夠長時(shí)間無差錯(cuò)地存儲(chǔ)。對(duì)很多種應(yīng)用而言,數(shù)字方法Ⅸ其它方法更為簡單,對(duì)另外一些應(yīng)用,則可能根本不存在其他方法。多維信號(hào)處理是不同于一維信號(hào)處理,想在多維序列上實(shí)現(xiàn)的多運(yùn)算,例如抽樣、濾波和交換等,用于一維序列,然而,嚴(yán)格芯說,我們不得不說多終信號(hào)處理與一維信弓有很大差別的。
信號(hào)處理與一維信號(hào)處理還是有很大差別的,這是由三個(gè)因素造成的;(l)二維通常比一維問題包含的數(shù)據(jù)量大得多;(2)處理多維系統(tǒng)在數(shù)些上不如處理一維系統(tǒng)那樣完備;(3)多維信號(hào)處理有更多的自由度,這給系統(tǒng)設(shè)計(jì)音以一維情況中無法比擬的靈活性。雖然所有遞歸數(shù)字濾波器都是用差分方程實(shí)現(xiàn)的,一維情況下差分方程是全有序的,而在多維情況下差分方程僅是部分有序的,岡而就存在著靈活性,在一維情況小,離散傳里旰變換CDET)可以用快速傅里葉變換CEPT)算法來計(jì)算,而在多維情況下,有多且每一個(gè)OFT又可用多種AFT算法來計(jì)算。在一維情況下,我們可以調(diào)整速率。而且也可以調(diào)整抽排列。從另一方面來說,多維多項(xiàng)式不能進(jìn)行因式分解,而一維多項(xiàng)式是可以進(jìn)行因式分解的。因而在多維情況下,我們不能論及孤立的極,氣、孤立的零點(diǎn)及孤立的根。所以,多維信號(hào)處理與一維信號(hào)處理有相當(dāng)大的差別。在20世紀(jì)60年代初期,用數(shù)字系統(tǒng)來模仿模擬系統(tǒng)的想法,使得一維數(shù)字信號(hào)處毫的各種方法得到了發(fā)展。這樣,仿照模擬系統(tǒng)理論,創(chuàng)立了許多離散系統(tǒng)理論.隨后,當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)可以很好地模仿模擬系統(tǒng)時(shí),人們認(rèn)識(shí)到數(shù)字系統(tǒng)同時(shí)也可以完成更多的功能。由丁這種認(rèn)識(shí)及數(shù)字硬件工藝的有力推動(dòng),數(shù)字信號(hào)處理得到了發(fā)展,而且現(xiàn)今很多通用的方法,已成為數(shù)字方法所特有的,沒有與其等效的模擬方法,在發(fā)展多維數(shù)字信號(hào)處理時(shí),可觀察到同一發(fā)展趨向。因?yàn)闆]有連續(xù)時(shí)間的(或模擬的)二維系統(tǒng)理論可以仿效,因而最初的二維系統(tǒng)是以一維系統(tǒng)為基礎(chǔ)的,80年代后期,多數(shù)二維信號(hào)處理都是用可分的二維系統(tǒng)??煞值亩S系統(tǒng)與用于二維數(shù)據(jù)的一維系統(tǒng)幾乎沒有差別。隨后,發(fā)展了獨(dú)特的多維算法,該算法相當(dāng)于一維算法的邏輯推理。這是一段失敗的時(shí)期,由干許多二維應(yīng)用要求數(shù)據(jù)量很大,且iT缺少二淮多項(xiàng)式太分解理論,很多一維方法不能很好地推廣到二維上來。我們現(xiàn)在正處于認(rèn)識(shí)的萌芽時(shí)代。計(jì)算機(jī)工業(yè)以其部件的小型化和價(jià)格日趨低廉而有助于我們解決數(shù)據(jù)量問題。盡管我們總是受限于數(shù)學(xué)問題,但仍然認(rèn)識(shí)到,多維系統(tǒng)也給了我們新的自由度。以上這些,使得該領(lǐng)域既富于挑戰(zhàn)性又無窮樂趣,電子信息技術(shù)的結(jié)合之軟件結(jié)臺(tái),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中可用電產(chǎn)信息技術(shù)的地方,仍然可以在生產(chǎn)或很低的條件下使用人力或傳統(tǒng)機(jī)械。電予信息技術(shù)應(yīng)到限制,在不同領(lǐng)域和不同水平有各種原因,但爛有一個(gè)共大原因是缺乏認(rèn)識(shí)。沒有認(rèn)識(shí),便沒有應(yīng)層。
事實(shí)上,在一維和二維信號(hào)處理理論之間有實(shí)質(zhì)性的差別,而在二維和更高維之間,除了計(jì)算上的復(fù)雜世方耐差異之外,似乎差別較小。
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論文關(guān)鍵詞:擴(kuò)頻通信原理特點(diǎn)發(fā)展應(yīng)用
論文摘要:擴(kuò)頻通信是現(xiàn)代通信系統(tǒng)中新的通信方式,它具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能,頻譜利用率高。本文介紹了擴(kuò)頻通信的工作原理、特點(diǎn)、及其發(fā)展應(yīng)用。
一、擴(kuò)頻通信的工作原理
在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號(hào),然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜,展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號(hào),變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò),再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出。可見,一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對(duì)被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò)),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對(duì)信號(hào)相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點(diǎn)。
二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點(diǎn)
擴(kuò)頻信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的、偽隨機(jī)的寬帶信號(hào),其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時(shí)接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。
1.抗干擾性強(qiáng)
擴(kuò)頻信號(hào)的不可預(yù)測(cè)性,使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾,干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信,擴(kuò)展的頻譜越寬,其抗干擾性越強(qiáng)。
2.低截獲性
擴(kuò)頻信號(hào)的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號(hào)的功率密度很低,偵察接收機(jī)很難監(jiān)測(cè)到,因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號(hào)與直達(dá)路徑信號(hào)相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程,利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴(kuò)時(shí),從多徑信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào),或?qū)⒍鄰叫盘?hào)中的相同碼序列信號(hào)疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號(hào)衰落現(xiàn)象,使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴(kuò)頻信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號(hào)功率譜密度極低,這樣信號(hào)可以在強(qiáng)噪聲背景下,甚至在有用信號(hào)被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進(jìn)一步檢測(cè)出信號(hào)的特征參數(shù)就更難了.所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。同時(shí),對(duì)不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實(shí)現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò),在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號(hào),這樣同一頻帶上許多用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。
三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號(hào)功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實(shí),擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī).幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號(hào)形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī).因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識(shí),人們就不難預(yù)測(cè)擴(kuò)頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個(gè)人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級(jí)而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請(qǐng)授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn):抗干擾性強(qiáng)、頻點(diǎn)問題容易處理、價(jià)格比較便宜.而且,擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對(duì)有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢(shì),在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面.語音接入(點(diǎn)對(duì)點(diǎn));數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
【關(guān)鍵詞】小水電;電能量數(shù)據(jù);完整率
1.概述
江門地區(qū)總面積為9541平方公里,丘陵廣布,山體起伏較大,落差大,溝脊、水系發(fā)育、水庫較多,小水電多分布在溝谷中。2013年,我局小水電共計(jì)196個(gè),由于地處偏遠(yuǎn),無公網(wǎng)信號(hào)或公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定等原因,造成負(fù)控終端長期處于離線狀態(tài)或上線不,導(dǎo)致數(shù)據(jù)上送不持續(xù),丟失嚴(yán)重,直接影響電能量數(shù)據(jù)的采集,難以滿足計(jì)量裝置遠(yuǎn)程監(jiān)控、抄核收、線損分析等計(jì)量營銷業(yè)務(wù)的需要。
2.原因分析
江門供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)公變、配變及集抄系統(tǒng)廣泛采用公網(wǎng)公司的GPRS無線數(shù)據(jù)VPN網(wǎng)絡(luò)。受網(wǎng)絡(luò)覆蓋的影響,部分終端不能上線采集。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查,2013年在接入計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的145臺(tái)小水電終端中,有41臺(tái)由于地處偏遠(yuǎn),處于公網(wǎng)信號(hào)盲區(qū)的原因,造成負(fù)控終端長期處于離線狀態(tài),10臺(tái)由于樹木、山石等障礙造成了信號(hào)衰減,導(dǎo)致公網(wǎng)信號(hào)不穩(wěn)定,數(shù)據(jù)丟失嚴(yán)重。我們抽取了2013年1月份到4月份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果如表1所示:
表1 2013年小水電終端運(yùn)行情況分析
月份 終端在線率 數(shù)據(jù)完整率
1月 74.5% 78.6%
2月 76.7% 80.2%
3月 78.6% 81.7%
4月 79.8% 83.5%
從上表可知,小水電終端對(duì)整體的在線情況和數(shù)據(jù)完整率的影響,未能達(dá)到98%以上;
3.各種通信解決方案分析和選擇
針對(duì)公網(wǎng)盲區(qū)及信號(hào)不穩(wěn)定問題主要可以通過以下方法解決。
(1)采用非公網(wǎng)上行方式,完全避免無線通信不穩(wěn)定性問題、電房電柜屏蔽問題,保證實(shí)時(shí)在線。非公網(wǎng)上行方式可考慮采用電話線通信、寬帶網(wǎng)絡(luò)通信、電力光纜等。
(2)采用公網(wǎng)上行方式,但通過其他通信方式接駁,如通過載波、485 通信、微功率無線等方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
(3)采用公網(wǎng)上行方式,但采用信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離。如通過同軸電纜信號(hào)放大、無線直放站、新建基站等方式。
3.1 非公網(wǎng)上行
非公共網(wǎng)主要有電話撥號(hào)接入方式、公共有線電視、光纜等。此種方式均需要布線,由于小水電地處偏遠(yuǎn),布線成本巨大,且環(huán)境惡劣,維護(hù)困難。
3.2 公網(wǎng)上行,其他通信方式接駁
(1)電力載波
電力載波方式是將終端通信模塊外置于能接收到公網(wǎng)信號(hào)位置,電表通過電力載波方式與終端交換數(shù)據(jù),該方案省卻了布線或無線信號(hào)干擾影響,但實(shí)際應(yīng)用存在信號(hào)衰減快、干擾大、不能跨變壓器、互感器等諸多問題。
(2)有線中繼接入
該方案采用終端側(cè)模塊和外置側(cè)模塊,通過以太網(wǎng)雙絞線RJ45接口連接。由于采用雙絞線,通信線路以100米為宜,最長不超過300米。
(3)無線中繼通信
該方案是通過微功率無線通信的方式傳輸數(shù)據(jù),中繼器采用470MHz 通信時(shí),通信距離經(jīng)測(cè)試在150 米以內(nèi),距離較遠(yuǎn)時(shí),可通過增加中繼的方式延長通信距離,目前可增加2級(jí)中繼。該方案的優(yōu)點(diǎn)是施工簡單,初次投入不大,且后續(xù)無運(yùn)行費(fèi)用,但需對(duì)GPRS 轉(zhuǎn)接器提供220V電源,如終端維護(hù)口協(xié)議非標(biāo)準(zhǔn)廣電規(guī)約,GPRS 轉(zhuǎn)接器處需對(duì)協(xié)議進(jìn)行處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),該方案理論上適用于任意廠家終端。
圖1 無線中繼實(shí)現(xiàn)方式示意圖
3.3 公網(wǎng)上行,信號(hào)增強(qiáng)擴(kuò)展公網(wǎng)通信距離
(1)無線放大器方案
無線放大器(也稱直放站)屬于同頻放大設(shè)備,其基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)功率增強(qiáng)器。該方案施工雖相對(duì)復(fù)雜,但無需對(duì)終端側(cè)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng),適用于所有廠家終端,可以一個(gè)無線放大器帶幾臺(tái)終端設(shè)備,通過共享設(shè)備,成本相對(duì)較低,更重要的是,不需后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用。但該方案也有其局限性,受到信號(hào)衰減影響,實(shí)際通信距離在40米內(nèi)(采用更好質(zhì)量的同軸電纜可適當(dāng)延長距離,但一般不超過100米)。
(2)運(yùn)營商建基站
運(yùn)營商建設(shè)新基站,增加信號(hào)的覆蓋范圍,對(duì)于局方來說,是一勞永逸的方式。但投資一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基站需要接近兩百萬元,同時(shí)該部分區(qū)域一般客戶數(shù)量較為稀少,出于對(duì)投資收益的考慮,運(yùn)營商短時(shí)間內(nèi)不會(huì)考慮投入,故短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)。
4.方案選擇及應(yīng)用
以上各種解決方案在特定場(chǎng)景均具備實(shí)際運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)和可行性。但結(jié)合供電局計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行以及運(yùn)維成本、通信可靠性等綜合考慮,采用“安裝無線中繼通信設(shè)備”方式投入成本小、安裝周期短、設(shè)備安裝方便靈活。因此本文選擇無線中繼方式,如圖1所示。
圖2 試點(diǎn)月在線時(shí)長對(duì)比圖
圖3 試點(diǎn)數(shù)據(jù)完整率對(duì)比圖
5.實(shí)際運(yùn)行效果
本文選取了5個(gè)試點(diǎn),使用無線中繼通信方式解決終端長期離線及數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定問題,結(jié)果表明終端在線時(shí)間和數(shù)據(jù)完整率大幅度提高。如圖2、圖3所示。
參考文獻(xiàn)
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隨著測(cè)控技術(shù)的迅猛發(fā)展,以嵌入式計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)己經(jīng)在測(cè)控領(lǐng)域中占到了統(tǒng)治地位。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)等操作。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能是把模擬信號(hào)變成數(shù)字信號(hào),并進(jìn)行分析、處理、存儲(chǔ)和顯示。
本論文工作所開發(fā)研制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由嵌入式微處理器、日歷時(shí)鐘芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、非易失性存儲(chǔ)器等器件組成。運(yùn)用最小功耗設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì),可以在電池供電的情況下長期采集和記錄數(shù)據(jù),可長時(shí)間處于工作狀態(tài)。通過具有報(bào)警輸出的日歷時(shí)鐘芯片等組成喚醒單元,可在設(shè)定時(shí)間開啟電源。上電后,采用單片機(jī)控制數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)以及對(duì)時(shí)鐘芯片的再設(shè)定等,而數(shù)碼管作為設(shè)定指示和時(shí)間、采集到模擬量信號(hào)的顯示。
系統(tǒng)通過仿真總線的方式擴(kuò)展較大容量外部存儲(chǔ)器,可存儲(chǔ)的多次采集時(shí)間和采集數(shù)據(jù)。而利用更換存儲(chǔ)器方式,或利用串行口通信方式可將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)發(fā)送到便攜式電腦中作進(jìn)一步處理。
關(guān)鍵字:單片機(jī),低功耗,數(shù)據(jù)采集,定時(shí)
摘要 1
Summary 2
第1章 文獻(xiàn)綜述 1
略………
第2章 定時(shí)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 18
略………
第3章 定時(shí)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 38
略………
第4章 系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì) 48
略………
第5章 定時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用介紹 51
結(jié)論 56
致謝 58
參考文獻(xiàn) 59
附錄1 60(程序)
附錄2 70(數(shù)字儀器)
附錄3 76(Digital Instruments)
(附錄不在論文字?jǐn)?shù)內(nèi))
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[關(guān)鍵詞]相干解調(diào);載波恢復(fù);相位誤差檢測(cè);QPSK解調(diào)
中圖分類號(hào):TN81.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2016)04-0306-02
1 引言
衛(wèi)星和以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的通信系統(tǒng)自1965年開始實(shí)用以來已經(jīng)有了顯著的發(fā)展。因其具有覆蓋地域廣、通信距離遠(yuǎn)、通信容量大、傳輸質(zhì)量好等特點(diǎn),已成為現(xiàn)代信息社會(huì)的一種重要通信手段[1]。解調(diào)器是衛(wèi)星通信地球站不可缺少的一個(gè)重要組成部分,解調(diào)器性能的好壞對(duì)整個(gè)接受系統(tǒng)的性能有著決定性的影響。載波恢復(fù)是相干解調(diào)的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。相干解調(diào)中,首先要在接受端恢復(fù)相干載波,這個(gè)相干載波應(yīng)與發(fā)送載波在頻率上同頻,在相位上保持同步的關(guān)系。載波恢復(fù)就是要實(shí)現(xiàn)這一過程,它是相干解調(diào)的先決條件[2]。
2 載波相位誤差檢測(cè)算法
載波恢復(fù)主要包括載波相位誤差檢測(cè)、載波恢復(fù)環(huán)路濾波器以及VCO[3]。載波相位誤差檢測(cè)能夠檢測(cè)出發(fā)端所發(fā)送的QPSK調(diào)制信號(hào)載波相位與本地VCO產(chǎn)生的相干載波相位之間的誤差,載波恢復(fù)環(huán)路濾波器則對(duì)此誤差信號(hào)進(jìn)行濾波,VCO在濾波后的誤差信號(hào)控制下輸出與發(fā)端載波同頻同相的相干載波。本論文采用的載波恢復(fù)環(huán)路是基于最大后驗(yàn)概率估計(jì)的判決反饋環(huán)[4]。算法的原理如圖1所示。
輸入信號(hào)是中頻信號(hào),頻率為140MHz,符號(hào)速率為2-45Mbaud可變[5]。I-Q解調(diào)包括一對(duì)匹配的混頻器及π/2移相電路,輸入中頻經(jīng)I-Q解調(diào)、匹配濾波得到I、Q兩路基帶信號(hào)。、分別為其對(duì)應(yīng)的硬判決。判決的過程為:首先根據(jù)匹配濾波器輸出的、信號(hào)得到一個(gè)值為的相角。然后將這個(gè)相角與MPSK信號(hào)的每一個(gè)調(diào)制角度()相比較,從中選出一個(gè)與其最接近的角度作為所發(fā)送符號(hào)對(duì)應(yīng)的調(diào)制相位的估值。則和即為其對(duì)應(yīng)的同相和正交分量、。這樣得到的發(fā)端所發(fā)送符號(hào)對(duì)應(yīng)的調(diào)制相位估值是其最大后驗(yàn)概率估計(jì)。
圖3和圖4所示分別為QPSK及8PSK信號(hào)在不同信噪比情況下,利用MATLAB編程語言實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)路模型仿真得到的鑒相特性與理論計(jì)算得到的鑒相特性對(duì)比圖。
由這圖3和圖4可以看出,信噪比越高,鑒相特性曲線的線性范圍越大,仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果吻合得越好。這主要是因?yàn)樾旁氡鹊慕档蜁?huì)造成判決誤差的增大,從而環(huán)路的鑒相特性也就受到影響。此外,從圖中還可看出,鑒相特性具有的周期性,這表明仿真結(jié)果與理論分析是一致的。
5 結(jié)束語
衛(wèi)星通信的諸多特點(diǎn)使其在現(xiàn)代通信中已占有舉足輕重的地位,且隨著人類對(duì)信息資源需求的不斷增加,衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)量將會(huì)成倍增長。解調(diào)是衛(wèi)星通信地球站進(jìn)行信號(hào)接收與處理的前提,解調(diào)器性能的好壞對(duì)整個(gè)接收系統(tǒng)有著決定性的影響。
本文對(duì)衛(wèi)星通信用高速解調(diào)器中載波恢復(fù)環(huán)路進(jìn)行分析,首先給出了載波恢復(fù)環(huán)的結(jié)構(gòu)形式及所采用的算法;然后對(duì)其原理、環(huán)路的鑒相增益特性等環(huán)路的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了認(rèn)真分析與研究。最后結(jié)合MATLAB仿真,得到的鑒相特性與利用理論公式計(jì)算得到的鑒相特性對(duì)比圖。
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在發(fā)端輸人的信息先調(diào)制形成數(shù)字信號(hào),然后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列去調(diào)制數(shù)字信號(hào)以展寬信號(hào)的頻譜,展寬后的信號(hào)再調(diào)制到射頻發(fā)送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號(hào),變頻至中頻,然后由本地產(chǎn)生的與發(fā)端相同的擴(kuò)頻碼序列去相關(guān)解擴(kuò),再經(jīng)信息解調(diào),恢復(fù)成原始信息輸出??梢?,一般的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)都要進(jìn)行3次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)。一次調(diào)制為信息調(diào)制,二次調(diào)制為擴(kuò)頻調(diào)制,三次調(diào)制為射頻調(diào)制,以及相應(yīng)的信息解調(diào)、解擴(kuò)和射頻解調(diào)。與一般通信系統(tǒng)比較,多了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。擴(kuò)頻通信應(yīng)具備如下特征:(1)數(shù)字傳輸方式;(2)傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關(guān)的函數(shù)(擴(kuò)頻函數(shù))對(duì)被傳信息的信元重新進(jìn)行調(diào)制實(shí)現(xiàn)的;(4)接收端用相同的擴(kuò)頻函數(shù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)(解擴(kuò)),求解出被傳信息的數(shù)據(jù)。用擴(kuò)頻函數(shù)(也稱偽隨機(jī)碼)調(diào)制和對(duì)信號(hào)相關(guān)處理是擴(kuò)頻通信有別于其他通信的兩大特點(diǎn)。
二、擴(kuò)頻通信技術(shù)的特點(diǎn)
擴(kuò)頻信號(hào)是不可預(yù)測(cè)的、偽隨機(jī)的寬帶信號(hào),其帶寬遠(yuǎn)大于要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(信息)帶寬,同時(shí)接收機(jī)中必須有與寬帶載波同步的副本。擴(kuò)頻系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)。
1.抗干擾性強(qiáng)
擴(kuò)頻信號(hào)的不可預(yù)測(cè)性,使擴(kuò)頻系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進(jìn)行干擾,干擾起不了太大作用。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下,仍能不受干擾、高質(zhì)量地進(jìn)行通信,擴(kuò)展的頻譜越寬,其抗干擾性越強(qiáng)。
2.低截獲性
擴(kuò)頻信號(hào)的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號(hào)的功率密度很低,偵察接收機(jī)很難監(jiān)測(cè)到,因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號(hào)與直達(dá)路徑信號(hào)相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程,利用擴(kuò)頻碼序列間的相關(guān)特性,在接收端解擴(kuò)時(shí),從多徑信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào),或?qū)⒍鄰叫盘?hào)中的相同碼序列信號(hào)疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號(hào)衰落現(xiàn)象,使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴(kuò)頻信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號(hào)功率譜密度極低,這樣信號(hào)可以在強(qiáng)噪聲背景下,甚至在有用信號(hào)被噪聲淹沒的情況下進(jìn)行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進(jìn)一步檢測(cè)出信號(hào)的特征參數(shù)就更難了.所以擴(kuò)頻系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)隱蔽通信。同時(shí),對(duì)不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴(kuò)頻系統(tǒng)具有高保密性。
5.易于實(shí)現(xiàn)碼分多址
在通信系統(tǒng)中,可充分利用在擴(kuò)頻調(diào)制中使用的擴(kuò)頻碼序列之間良好的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò),在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶的信號(hào),這樣同一頻帶上許多用戶可以同時(shí)通話而互不干擾。
三、擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
在過去由于技術(shù)的限制,人們一直在走增加信號(hào)功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn),但作為相關(guān)器的“碼環(huán)”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規(guī)模集成電路的發(fā)展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發(fā)生器及其相關(guān)部件都已成為現(xiàn)實(shí),擴(kuò)頻通信獲得極其迅速的發(fā)展.通信的發(fā)展史又到了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),由用信噪比換帶寬的年代進(jìn)入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統(tǒng)的角度看擴(kuò)頻通信.最佳通信系統(tǒng)一最佳發(fā)射機(jī)+最佳接收機(jī).幾十年來,最佳接收理論已經(jīng)很成熟,但最佳發(fā)射問題一直沒有很好解決,偽碼擴(kuò)頻是一種最佳的信號(hào)形式和調(diào)制制度,構(gòu)成了最佳發(fā)射機(jī).因此,有了最佳通信系統(tǒng)一偽碼擴(kuò)頻+相關(guān)接收這種認(rèn)識(shí),人們就不難預(yù)測(cè)擴(kuò)頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴(kuò)頻通信和自適應(yīng)通信的年代.?dāng)U頻通信的熱浪已經(jīng)波及短波、超微波、微波通信和衛(wèi)星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個(gè)人通信以及各種無線本地環(huán)路,發(fā)揮越來越大的作用.接入網(wǎng)是由傳統(tǒng)的用戶線、用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng),逐步發(fā)展、演變和升級(jí)而形成的.現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng).由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展的“瓶頸”,各國都很重視接入網(wǎng)的發(fā)展,因此各類接人技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經(jīng)營者和用戶不需申請(qǐng)授權(quán)就可以自由地使用這些頻段,而無線擴(kuò)頻技術(shù)所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協(xié)議架構(gòu)的無線局域網(wǎng)也大部分選用此頻段.在無線接人系統(tǒng)中,擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有著3個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn):抗干擾性強(qiáng)、頻點(diǎn)問題容易處理、價(jià)格比較便宜.而且,擴(kuò)頻微波接入技術(shù)相對(duì)有線接入技術(shù)來說,有成本低、使用靈活、建設(shè)快捷的優(yōu)勢(shì),在接入網(wǎng)中起著不可替代的作用.
擴(kuò)頻微波主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面.語音接入(點(diǎn)對(duì)點(diǎn));數(shù)據(jù)接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(wǎng)(Internet)接入。
四、結(jié)語
擴(kuò)頻通信是通信的一個(gè)重要分支和發(fā)展方向,是擴(kuò)頻技術(shù)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。本文主要論述了擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)、理論可行性及典型的工作方式。擴(kuò)頻通信的強(qiáng)抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點(diǎn),使它的應(yīng)用迅速從軍用擴(kuò)展到民用通信中,它的易于實(shí)現(xiàn)碼分多址的特點(diǎn),使它能與第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)完美結(jié)合,發(fā)展前景極為廣闊。
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關(guān)鍵詞:STM32F103,數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)通信
仿真駕駛模擬器是機(jī)械、電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的復(fù)雜系統(tǒng),該系統(tǒng)由駕駛室與電動(dòng)伺服裝置組成的仿真駕駛單元,計(jì)算機(jī)、投影機(jī)和環(huán)形幕組成顯示單元及駕駛數(shù)據(jù)采集模塊單元組成。仿真駕駛模擬器除可進(jìn)行模擬駕駛訓(xùn)練外,還具有汽車駕駛技能形成性評(píng)價(jià)、個(gè)性化培訓(xùn)計(jì)劃、交通事故經(jīng)典案例教學(xué)、駕駛案例性測(cè)評(píng)等的汽車駕駛應(yīng)用培訓(xùn)教學(xué)。論文格式。論文格式。其中數(shù)據(jù)采集單元實(shí)時(shí)采集仿真駕駛室內(nèi)的各操縱機(jī)構(gòu)狀態(tài),并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口傳送到上位機(jī),上位機(jī)通過汽車動(dòng)力學(xué)模型及當(dāng)前路況信息計(jì)算出當(dāng)前速度、加速度、方向、位置等信息作為計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成圖象和控制電動(dòng)伺服缸動(dòng)作依據(jù),同時(shí)依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)完成對(duì)駕駛行為過程回放、行為分析、技能等綜合評(píng)估。
1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
如圖1所示,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由各檢測(cè)模塊及檢測(cè)電路、單片機(jī)、采集芯片、通信接口和上位機(jī)組成。其中采集芯片是系統(tǒng)的核心部件,采用ARM核心的STM32F103芯片,采集芯片控制系統(tǒng)的變速器、轉(zhuǎn)向盤、加速踏板及各種開關(guān)等的位置狀態(tài),包括對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存取、時(shí)間參數(shù)設(shè)置與主機(jī)通信等。時(shí)鐘信號(hào)也是由采集芯片產(chǎn)生,定時(shí)對(duì)采集芯片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào),使主單片機(jī)完成一次數(shù)據(jù)采集,然后又進(jìn)入休眠狀態(tài)。其中轉(zhuǎn)向裝置采用光電編碼器和現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯正列(FPEG)組成數(shù)字式傳感器,通過RS232與STM32通信。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工作時(shí),對(duì)模擬數(shù)據(jù)首先要通過放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理后傳送到STM32F103的ADC模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),對(duì)開關(guān)量和數(shù)字傳感器信號(hào)通過I/O或通信接口傳送到STM32F103,最后采集來的信號(hào)按照一定的通信協(xié)議發(fā)送到上位機(jī)處理。
圖1 汽車模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2 硬件設(shè)計(jì)
仿真駕駛室內(nèi)的需要檢測(cè)各種模擬裝置的信號(hào)。這些狀態(tài)根據(jù)采用的傳感器可分為三類:數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。
2.1 模擬量的采集
加速踏板、離合器踏板和行車制動(dòng)踏板(三踏板)的踏板行程分別反映供油量大小、離合器結(jié)合程度及制動(dòng)力大小,所以傳感器應(yīng)采集出的是連續(xù)變化的量,即是模擬量。模擬量的采集要去抗干擾能力強(qiáng),在設(shè)計(jì)中選擇了線性位移傳感器與三踏板的機(jī)械連接組成。線性位移傳感器的阻值變化特性為直線型,能夠準(zhǔn)確反映三踏板行程的大小。
STM32 核心為CORTEX-M3,內(nèi)部集成了2個(gè)1Msps12bit的獨(dú)立ADC,2個(gè)ADC前端由兩個(gè)多路切換器組成16路的模擬輸入通道,并將每個(gè)模擬輸入通道的結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的16個(gè)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)寄存器(ADDR)中。并且內(nèi)部高達(dá) 72MHZ的主頻,高達(dá)1.25DMIPS/MHZ的處理速度,ADC最高速采樣的時(shí)候需要1.5+12.5個(gè)ADC周期,高速的DMA傳輸功能,靈活強(qiáng)大的4個(gè)TIMER等。加速踏板、離合器踏板和行車制動(dòng)踏板模擬信號(hào)經(jīng)多路模擬開關(guān)和信號(hào)調(diào)理電路經(jīng)相應(yīng)的控制電路與ADC0、ADC1和ADC2三個(gè)模擬通道相連,完成對(duì)信號(hào)的采樣與轉(zhuǎn)換。
2.2 開關(guān)量采集
模擬的操作有大量的開關(guān)量信號(hào)。組合開關(guān)、點(diǎn)火開關(guān)等采用EQ153型實(shí)車開關(guān)來實(shí)現(xiàn)仿真駕駛的開關(guān)操作功能,在實(shí)車開關(guān)上都有微動(dòng)開關(guān),主芯片可通過光電隔離器與微動(dòng)開關(guān)相連,提取開關(guān)量,并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平進(jìn)行處理。變速器采集模塊采用兩個(gè)PCB電路板構(gòu)成變速器模擬裝置,一個(gè)PCB電路板裝有4對(duì)發(fā)光二極管和光敏三極管,一對(duì)放光二極管和光敏三極管構(gòu)成一路采集,固定于變速器外殼內(nèi)與機(jī)械結(jié)合采集檔位桿操作動(dòng)作,變速器采集模塊與主控板I/O采集接口連接,當(dāng)有檔位使能動(dòng)作時(shí),主控單片機(jī)要實(shí)時(shí)采集到變速器的使能動(dòng)作。手制動(dòng)采集模塊選用行程開關(guān)模擬,采集手制動(dòng)動(dòng)作,行程開關(guān)安裝于手制動(dòng)控制桿底側(cè),手制動(dòng)采集模塊接線端子與主控板I/O接口連接,主控板能實(shí)時(shí)采集到手制動(dòng)操作使能。
2.3轉(zhuǎn)向盤關(guān)電編碼設(shè)計(jì)
轉(zhuǎn)向盤度采集模塊采集轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)的角度、方向??紤]在實(shí)際駕駛中轉(zhuǎn)向盤要求有一定的間隙,在采集時(shí),采集精度要低,所以選用了以光電編碼為原理的碼盤檢測(cè)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向立柱連接用于模擬轉(zhuǎn)向裝置,光電編碼為750個(gè)脈沖/圈,將轉(zhuǎn)向盤的角位移轉(zhuǎn)換為電脈沖輸出。光電編碼單獨(dú)采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)數(shù)據(jù)處理,F(xiàn)PGA不僅具有高精度的同步傳輸能力,而且具有速度高、體積小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。如圖2所示,由光電編碼器輸出的A相、B相和Z相脈沖信號(hào)經(jīng)光電耦合器抑制傳輸過程中的高頻噪聲信號(hào)后送入FPGA處理器,在FPGA中按照倍頻和鑒別方向設(shè)置等進(jìn)行計(jì)數(shù)處理,得到實(shí)時(shí)脈沖數(shù),最后通過RS232與采集芯片通信,并傳輸?shù)街骺匦酒琒TM32F103。
圖2 轉(zhuǎn)向盤光電編碼硬件設(shè)計(jì)
2.3 與主機(jī)的通信接口
由于數(shù)據(jù)采集單元與上位機(jī)的主控室距離較長,所以采用傳輸距離可達(dá)1000多米,傳輸速率10Mbs的RS485總線通信標(biāo)準(zhǔn)。通信接口芯片采用Sipex公司的SP3075E芯片,接口設(shè)計(jì)如圖3所示。論文格式。
圖3 通信接口連接圖
3軟件設(shè)計(jì)
模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集過程中,應(yīng)完成多路模擬信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換,在上位機(jī)指令下將采集到的數(shù)據(jù)按一定的通信協(xié)議向上位機(jī)發(fā)送,并根據(jù)上位機(jī)下傳的各種輸出信號(hào)直行相應(yīng)的操作并開始下一次數(shù)據(jù)采集,將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在采集系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中,等待上位機(jī)的上傳指令。按照采集任務(wù),主程序可分為多路AD轉(zhuǎn)換模塊、RS485通信模塊和中斷服務(wù)程序模塊,軟件流程圖如圖4所示。
圖4 主程序流程圖
3.1 AD信號(hào)采集程序片段及注釋
ADC1->CR2.B.ADON = 1; //開啟ADC
ADC1->SMPR1.W= 0; //設(shè)置每個(gè)通道的采樣時(shí)間
ADC1->SQR1.W= 0; //設(shè)置序列轉(zhuǎn)換長度和通道
ADC1->CR1.B.SCAN= 1; //掃描模式開啟
ADC1->SQR1.B.L= 5; //轉(zhuǎn)換長度為6
ADC1->CR2.B.DMA= 1; //使用DMA
ADC1->CR2.B.EXTTRIG= 1; //使用外部觸發(fā)信號(hào)
ADC1->CR2.B.CAL= 1; //開始ADC校準(zhǔn)
3.2通信接口程序片段及注釋
與上位機(jī)的通信模塊使用了兩個(gè)中斷,分別用于接收和發(fā)送中斷。通信模塊中還需設(shè)置破特率BRR。
USART1->BRR.W= UARTclk/Bud; //設(shè)置波特率
USART1->CR1.B.UE= 1; //使能UART1模塊
USART1->CR1.B.TE= 1; //使能UART1模塊發(fā)送功能
USART1->CR1.B.RE= 1; //使能UART1模塊接收功以
USART1->CR3.B.DMAT= 1; //發(fā)送使用DMA方式
USART1->CR1.B.TCIE= 0; //禁止UART1模塊發(fā)送完成中斷
USART1->CR1.B.RXNEIE= 1; //使能UART1模塊接收中斷
NVIC->ISER2.B.UART1= 1; //使能UART1的中斷
NVIC->ISER1.B.DMA1_CH4= 1; //使能DMA結(jié)束中斷
4 結(jié)束語
本文闡述了汽車仿真駕駛模擬器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì),經(jīng)實(shí)踐表明,STM32主控芯片具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理能力,保證了汽車仿真模擬駕駛器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠以高精度和高準(zhǔn)確度工作,完成對(duì)模擬器數(shù)據(jù)的采集。
參考文獻(xiàn):
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(1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),結(jié)合實(shí)際獨(dú)立完成課題的工作能力.
(2)對(duì)學(xué)生的知識(shí)面,掌握知識(shí)的深度,運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問題的能力,實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?外語水平,計(jì)算機(jī)運(yùn)用水平,書面及口頭表達(dá)能力進(jìn)行考核.
2.要求
(1)要求一定要有結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并要求技術(shù)含量較高.
(2)設(shè)計(jì)或論文應(yīng)該在教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的時(shí)限內(nèi)完成.
(3)書面材料:框架及字?jǐn)?shù)應(yīng)符合規(guī)定
3.成績?cè)u(píng)定
(1)一般采用優(yōu)秀,良好,及格和不及格四級(jí)計(jì)分的方法.
(2)評(píng)閱人和答辯委員會(huì)成員對(duì)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)或畢業(yè)論文的成績給予評(píng)定.
4.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
優(yōu)秀:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項(xiàng)目;能熟練地綜合運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識(shí); 有結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并有較高技術(shù)含量.
立論正確,計(jì)算,分析,實(shí)驗(yàn)正確,嚴(yán)謹(jǐn),結(jié)論合理,獨(dú)立工作能力較強(qiáng),科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn);畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)有一些獨(dú)到之處,水平較高.
文字材料條理清楚,通順,論述充分,符合技術(shù)用語要求,符號(hào)統(tǒng)一,編號(hào)齊全,書寫工整.圖紙完備,整潔,正確.
答辯時(shí),思路清晰,論點(diǎn)正確,回答問題基本概念清楚,對(duì)主要問題回答正確,深入.
(2)良好:按期圓滿完成任務(wù)書中規(guī)定的項(xiàng)目;能較好地運(yùn)用所學(xué)理論和專業(yè)知識(shí); 有一定的結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,并有一定的技術(shù)含量.立論正確,計(jì)算,分析,實(shí)驗(yàn)正確,結(jié)論合理;有一定的獨(dú)立工作能為,科學(xué)作風(fēng)好;設(shè)計(jì)〈論文〉有一定的水平.
文字材料條理清楚,通順,論述正確,符合技術(shù)用語要求,書寫工整.設(shè)計(jì)圖紙完備,整潔,正確.
答辯時(shí),思路清晰,論點(diǎn)基本正確,能正確地回答主要問題.
(3)及格:在指導(dǎo)教師的具體幫助下,能按期完成任務(wù),獨(dú)立工作能力較差且有一些小的疏忽和遺漏;能結(jié)合實(shí)際的某項(xiàng)具體項(xiàng)目的設(shè)計(jì)或?qū)δ尘唧w課題進(jìn)行有獨(dú)立見解的論證,但技術(shù)含量不高.在運(yùn)用理論和專業(yè)知識(shí)中,沒有大的原則性錯(cuò)誤;論點(diǎn),論據(jù)基本成立,計(jì)算,分析,實(shí)驗(yàn)基本正確.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基本符合要求.
文字材料通順,但敘述不夠恰當(dāng)和清晰;詞句,符號(hào)方面的問題較少i圖紙質(zhì)量不高,工作不夠認(rèn)真,個(gè)別錯(cuò)誤明顯.
答辯時(shí),主要問題能答出,或經(jīng)啟發(fā)后能答出,回答問題較膚淺.
(5)不及格:任務(wù)書規(guī)定的項(xiàng)目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.沒有本人結(jié)合實(shí)際的具體設(shè)計(jì)內(nèi)容或獨(dú)立見解的論證,只是一些文件,資料內(nèi)容的摘抄.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)未達(dá)到最低要求.
文字材料不通順,書寫潦草,質(zhì)量很差.圖紙不全,或有原則性錯(cuò)誤.
答辯時(shí),對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容闡述不清,基本概念糊涂,對(duì)主要問題回答有錯(cuò)誤,或回答不出.
對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)質(zhì)量要求
----論文內(nèi)容符合任務(wù)書要求
1.對(duì)管理類論文要求:
·對(duì)畢業(yè)論文的要求是一定要有結(jié)合實(shí)際的本人獨(dú)立論證的內(nèi)容.
·要求論點(diǎn)明確,立論正確,論證準(zhǔn)確,結(jié)論確切
·論證內(nèi)容要求有調(diào)查研究,有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)要有分析,歸納,總結(jié),
·根據(jù)總結(jié)得出結(jié)論.
·最后有例證說明
管理類論文畢業(yè)論文行文的邏輯要領(lǐng)
增強(qiáng)畢業(yè)論文行文的邏輯力量,達(dá)到概念明確,論證充分,條理分明,思路暢通,是寫好畢業(yè)論文的關(guān)鍵.提高畢業(yè)論文行文的邏輯性,需把握以下幾點(diǎn):
(1)要思路暢通
寫畢業(yè)論文時(shí),思維必須具有清晰性,連貫性,周密性,條理性和規(guī)律性,才能構(gòu)建起嚴(yán)謹(jǐn),和諧的邏輯結(jié)構(gòu).
(2)要層次清晰,有條有理寫畢業(yè)論文,先說什么,后說什么,一層一層如何銜接,這一點(diǎn)和論文行文的邏輯性很有關(guān)系.
(3)要論證充分,以理服人,寫畢業(yè)論文,最常用的方法是歸納論證,即用對(duì)事實(shí)的科學(xué)分析和敘述來證明觀點(diǎn),或用基本的史實(shí),科學(xué)的調(diào)查,精確的數(shù)字來證明觀點(diǎn).
(4)畢業(yè)論文行文要注意思維和論述首尾一貫,明白確切.
(5)文字書寫規(guī)范,語言準(zhǔn)確,簡潔.
2.對(duì)工程設(shè)計(jì)性論文要求:
·有設(shè)計(jì)地域的自然狀況說明和介紹
·有原有通信網(wǎng)概況介紹及運(yùn)行參數(shù)的說明
·有設(shè)計(jì)需求,業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)
·有具體的設(shè)計(jì)方案
·有相應(yīng)性能及參數(shù)設(shè)計(jì)和計(jì)算
·有完整的設(shè)計(jì)圖紙
例如: A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)方案
一,A市概況簡介
二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)
1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局?jǐn)?shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量
2, 存在的問題及擴(kuò)大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)
三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
1, 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2,設(shè)備簡介
3, 局間中繼電路的計(jì)算與分配
4, 局間中繼距離的計(jì)算
四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式
1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的基本原理
2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式的選擇及具體設(shè)計(jì)
五, SDH網(wǎng)同步
1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)
2, 定時(shí)信號(hào)的傳送方式
3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計(jì)
六, 方案論證,評(píng)估
3.計(jì)算機(jī)類型題目論文要求:
管理信息系統(tǒng)
·需求分析(含設(shè)計(jì)目標(biāo))
·總體方案設(shè)計(jì)(總體功能框圖,軟件平臺(tái)的選擇,運(yùn)行模式等)
·數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)(需求分析,概念庫設(shè)計(jì),邏輯庫設(shè)計(jì),物理庫設(shè)計(jì),E-R圖,數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及關(guān)系),
·模塊軟件設(shè)計(jì)(各模塊的設(shè)計(jì)流程),
·系統(tǒng)運(yùn)行與調(diào)試.
·附主要程序清單(與學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)的部分,目的是檢測(cè)是否是學(xué)生自己作的).
校園網(wǎng),企業(yè)網(wǎng)等局域網(wǎng)設(shè)計(jì)
·功能需求
·對(duì)通信量的分析
·網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
·設(shè)備選型,配置
·軟件配置
·子網(wǎng)及VLAN的劃分
·IP地址規(guī)劃
·接入Internet
·網(wǎng)絡(luò)安全
例如:××人事勞資管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)
1,開發(fā)人事勞資管理信息系統(tǒng)的設(shè)想
(1)人事勞資管理信息系統(tǒng)簡介
(2)人事勞資管理信息系統(tǒng)的用戶需求
2,人事勞資管理信息系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)
(1)系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
(2)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
—數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
—數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(3)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境簡介
3,人事勞資管理信息系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)
(1)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)
(2)應(yīng)用程序?qū)ο蟮膭?chuàng)建
(3)應(yīng)用程序的主窗口
(4)菜單結(jié)構(gòu)
(5)數(shù)據(jù)窗口對(duì)象的創(chuàng)建
(6)登錄程序設(shè)計(jì)
(7)輸入程序設(shè)計(jì)
(8)查詢程序設(shè)計(jì)
(9)報(bào)表程序設(shè)計(jì)
4,總結(jié)
設(shè)計(jì)報(bào)告格式與書寫要求
·設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)按統(tǒng)一格式裝訂成冊(cè),其順序?yàn)?封面,任務(wù)書,指導(dǎo)教師評(píng)語,內(nèi)容摘要(200~400字),目錄,報(bào)告正文,圖紙,測(cè)試數(shù)據(jù)及計(jì)算機(jī)程序清單.
·報(bào)告構(gòu)思,書寫要求是:邏輯性強(qiáng),條理清楚;語言通順簡練,文字打印清楚;插圖清晰準(zhǔn)確;文字字?jǐn)?shù)要求1萬字以上例如:(1) A市本地SDH傳輸網(wǎng)設(shè)計(jì)方案
一,A市概況簡介
二, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀(或PDH傳輸網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀)
1, A市本地網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),交換局?jǐn)?shù)量及位置,傳輸設(shè)備類型及容量
2, 存在的問題及擴(kuò)大SDH網(wǎng)的必要性(或建設(shè)SDH網(wǎng)的必要性)----需求及業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)
三, A市電信局SDH傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
1, 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2,設(shè)備簡介
3, 局間中繼電路的計(jì)算與分配
4, 局間中繼距離的計(jì)算
四, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式
1, SDH網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的基本原理
2, A市電信局SDH網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方式的選擇及具體設(shè)計(jì)
五, SDH網(wǎng)同步
1, 同步網(wǎng)概念與結(jié)構(gòu)
2, 定時(shí)信號(hào)的傳送方式
3, A市電信局SDH網(wǎng)絡(luò)同步方式具體設(shè)計(jì)
六, 方案論證,評(píng)估
(2 ) A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
一,A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信現(xiàn)狀
1,A地區(qū)概況;人口,地形,發(fā)展情況
2,系統(tǒng)現(xiàn)狀;現(xiàn)有基站,話務(wù)狀況
3,現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中存在的問題及分析
①接通率數(shù)據(jù)采集與分析
②掉話率數(shù)據(jù)采集與分析
③擁塞率數(shù)據(jù)采集與分析
4,話務(wù)預(yù)測(cè)分析計(jì)算
二,A 地區(qū)GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
1,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)
2,硬件配置及參數(shù)的優(yōu)化
3,基站勘測(cè)設(shè)計(jì)及安裝
4,交換局容量及基站數(shù)量
5,傳輸線路的設(shè)計(jì)
三,網(wǎng)絡(luò)性能及分析對(duì)比
1,優(yōu)化前網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況
2,數(shù)據(jù)采集與分析
3,撥打測(cè)試
四,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案評(píng)價(jià)
(3 ) A 市無線市話系統(tǒng)無線側(cè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)
一,無線市話網(wǎng)絡(luò)概述
1,A 市通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況
2,IPAS網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
二,A 市本地電活網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀
1,現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2,傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
三,無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案
1,A 市自然概況介紹
2,總體話務(wù)預(yù)測(cè)計(jì)算
3,IPAS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明
4,覆蓋區(qū)域劃分,基站數(shù)量預(yù)測(cè)計(jì)算
(l〉每個(gè)覆蓋區(qū)話務(wù)預(yù)測(cè)計(jì)算
(2)基站容量頻道設(shè)計(jì)
5,基站選址,計(jì)算覆蓋區(qū)域內(nèi)信號(hào)覆蓋情況
6,尋呼區(qū)的劃分
(1〉各個(gè)網(wǎng)關(guān)尋呼區(qū)的劃分
(2〉各個(gè)基站控制器尋呼區(qū)的劃分
7,網(wǎng)關(guān)及CSC的規(guī)劃
(1)網(wǎng)關(guān)到CSC側(cè) 2M 鏈路設(shè)計(jì)
(2)CSC到CS線路設(shè)計(jì)
四,基站同步規(guī)劃
(4 )A 市 GSM無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
一,GSM網(wǎng)絡(luò)概述
二,A市GSM網(wǎng)絡(luò)情況介紹
2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
2.2 網(wǎng)元配置
2.3 現(xiàn)網(wǎng)突出問題表現(xiàn)
三,GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作分類及流程
3. 1 GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作分類
3.2 交換網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程
3.3 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程
3.3.1 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程
3.3.2 無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化流程的實(shí)際應(yīng)用
四,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)
4.1接通率
4.2掉話率
4.3話務(wù)量
4.4長途來話接通率
4.5擁塞率
4.6 其它
五,無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)及調(diào)整
5.1 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)收集
5.2 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量優(yōu)化及參數(shù)調(diào)整
關(guān)鍵詞:光纖,光纖業(yè)務(wù),F(xiàn)TTH
計(jì)算機(jī)工業(yè)界很多人士引以為自豪的是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,同時(shí),數(shù)據(jù)通信速率也在快速發(fā)展,最終,在計(jì)算機(jī)能力和通信能力的競(jìng)賽過程中,通信贏了。數(shù)據(jù)通信傳輸速率的快速發(fā)展更是讓人難以想象,這樣的發(fā)展速度要依靠光纖作為傳輸媒介的問世。光纖技術(shù)現(xiàn)已相對(duì)成熟,下面就光纖的優(yōu)點(diǎn)和業(yè)務(wù)上的需求來研究一下光纖的發(fā)展趨勢(shì)。
一、光纖優(yōu)點(diǎn)
1。頻帶寬
頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高,可以傳輸信號(hào)的頻帶寬度就越大。目前,采用先進(jìn)的相干光通信可以在30000GHz范圍內(nèi)安排2000個(gè)光載波,進(jìn)行波分復(fù)用,可以容納上百萬個(gè)頻道。
2.重量輕
因?yàn)楣饫w非常細(xì),單模光纖芯線直徑一般為4um~10um,外徑也只有125um,。論文格式。比標(biāo)準(zhǔn)同軸電纜的直徑47mm要小得多,加上光纖是玻璃纖維,比重小,使它具有直徑小、重量輕的特點(diǎn),安裝十分方便。
3.抗干擾能力強(qiáng)
因?yàn)楣饫w的基本成分是石英,只傳光,不導(dǎo)電,不受電磁場(chǎng)的作用,故光纖傳輸對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾有很強(qiáng)的抵御能力。因此,在光纖中傳輸?shù)男盘?hào)不易被竊聽,因而利于保密。
4.保真度高
因?yàn)楣饫w傳輸一般不需要中繼放大,不會(huì)因?yàn)榉糯笠诵碌姆蔷€性失真。只要激光器的線性好,就可高保真地傳輸電視信號(hào)。
5.工作性能可靠
一個(gè)系統(tǒng)的可靠性與組成該系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)量有關(guān)。設(shè)備越多,發(fā)生故障的機(jī)會(huì)越大。因?yàn)楣饫w系統(tǒng)包含的設(shè)備數(shù)量少(不像電纜系統(tǒng)那樣需要幾十個(gè)放大器),可靠性自然也就高,故一個(gè)設(shè)計(jì)良好、正確安裝調(diào)試的光纖系統(tǒng)的工作性能是非??煽康?。
6.成本不斷下降
目前,有人提出了新摩爾定律,也叫做光學(xué)定律(Optical Law)。該定律指出,光纖傳輸信息的帶寬,每6個(gè)月增加1倍,而價(jià)格降低1倍。光通信技術(shù)的發(fā)展,為Internet寬帶技術(shù)的發(fā)展奠定了非常好的基礎(chǔ)。這就為大型有線電視系統(tǒng)采用光纖傳輸方式掃清了最后一個(gè)障礙。由于制作光纖的材料(石英)來源十分豐富,隨著技術(shù)的進(jìn)步,成本還會(huì)進(jìn)一步降低;而電纜所需的銅原料有限,價(jià)格會(huì)越來越高。顯然,今后光纖傳輸將占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),成為建立全省、以至全國有線電視網(wǎng)的最主要傳輸手段。
7.損耗低
在同軸電纜組成的系統(tǒng)中,最好的電纜在傳輸800MHz信號(hào)時(shí),每公里的損耗都在40dB以上。相比之下,光導(dǎo)纖維的損耗則要小得多,傳輸1、31um的光,每公里損耗在0.35dB以下若傳輸1.55um的光,每公里損耗更小,可達(dá)0.2dB以下。這就比同軸電纜的功率損耗要小一億倍,使其能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。此外,光纖傳輸損耗還有兩個(gè)特點(diǎn),一是在全部有線電視頻道內(nèi)具有相同的損耗,不需要像電纜干線那樣必須引人均衡器進(jìn)行均衡;二是其損耗幾乎不隨溫度而變,不用擔(dān)心因環(huán)境溫度變化而造成干線電平的波動(dòng)。
二、業(yè)務(wù)上的需求和市場(chǎng)的競(jìng)爭
伴隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)目在不斷的增加,Internet用戶數(shù)量也在不斷增加,使得通信容量不斷的加大,因此,數(shù)據(jù)通信的帶寬要求顯得更加重要。目前,為了解決數(shù)據(jù)能夠在主干網(wǎng)絡(luò)中順利的傳輸,在通信介質(zhì)方面,對(duì)于主干網(wǎng)絡(luò)都采用了光纖作為傳輸媒介。光纖作為主干網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介,解決了主干線路數(shù)據(jù)負(fù)載問題,使得數(shù)據(jù)能夠順利傳輸。光纖在主干網(wǎng)絡(luò)中取代了傳統(tǒng)的銅線介質(zhì),但“最后一英里”問題上,還沒有完全的普及光纖,這就造成本地回路成為主干網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。隨著3G網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,用戶“最后一英里”問題應(yīng)該盡快解決。目前,采用的接入方式有:FTTH、FTTB、FTTC。
相關(guān)數(shù)據(jù)表明,2002年至2006年,我國寬帶上網(wǎng)用戶比例由9%上升到52%。寬帶用戶成為大多數(shù),這標(biāo)志著我國互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入寬帶時(shí)代。寬帶接入已經(jīng)成為固網(wǎng)運(yùn)營商增長的第一驅(qū)動(dòng)力。而寬帶業(yè)務(wù)的需求必然刺激相關(guān)寬帶技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,光纖具有近似于無限的帶寬,端到端的全光網(wǎng)絡(luò)是寬帶接入的最終解決方案。隨著光纖接入成本不斷下降、銅纜接入網(wǎng)運(yùn)維成本的攀升,運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)將向以寬帶為特征的下一代網(wǎng)轉(zhuǎn)型。論文格式。隨著今后更多高帶寬業(yè)務(wù)的出現(xiàn),F(xiàn)TTH上馬也是大勢(shì)所趨。論文格式。
正是基于這種共識(shí),各固網(wǎng)運(yùn)營商在鋪網(wǎng)時(shí)都遵循光進(jìn)銅退的準(zhǔn)則,將投資重心轉(zhuǎn)向光纖接入網(wǎng)。新建商業(yè)樓宇與住宅區(qū)原則上采用光纖覆蓋,控制銅纜投資。FTTH已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室中走出,真正貼近普通用戶,迎來了快速增長的新時(shí)期。
在最近幾年,F(xiàn)TTH已經(jīng)出現(xiàn)了良好的發(fā)展勢(shì)頭。FTTH,一方面受到了企業(yè)用戶和高端家庭用戶的歡迎,與將來可能需要一次次地帶寬升級(jí)相比,一勞永逸的光纖接入更受他們的青睞。FTTH使得在家里能享受各種不同的寬帶服務(wù),如VOD、在家購物、在家上課等。 另一方面,銅線和光纖價(jià)格的一漲一跌,也使得部署FTTH的成本正呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。長遠(yuǎn)來看,DSL的成本已經(jīng)基本上達(dá)到了極值點(diǎn),但FTTH還有很大的下降空間,而且從運(yùn)維成本上來說,與DSL相比FTTH有更加明顯的優(yōu)勢(shì)。
三、結(jié)束語
總之,作為寬帶接入的最終發(fā)展方向,F(xiàn)TTH在中國,乃至亞太地區(qū)的發(fā)展尤為迅猛。我們可以預(yù)期,憑借著層出不窮的寬帶應(yīng)用以及日益龐大的用戶規(guī)模,中國、亞太地區(qū)FTTH將率先成為寬帶接入的主流,引領(lǐng)全球光接入產(chǎn)業(yè)的騰飛。應(yīng)該說,光纖網(wǎng)絡(luò)在未來的發(fā)展空間是很廣泛的,光纖作為傳輸媒介,應(yīng)該主宰未來的通信市場(chǎng)
參考文獻(xiàn)
【1】 潘愛民?!队?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》【M】清華大學(xué)出版社,2004年8月
【2】 及燕麗?!冬F(xiàn)代通信系統(tǒng)》電子工業(yè)出版社,2005年12月
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):全國優(yōu)秀科技期刊
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
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