導語：如何才能寫好一篇數字通信，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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英文名稱：Digital Communication World

主管單位：信息產業部

主辦單位：電子工業出版社

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：

國際刊號：1672-7274

國內刊號：11-5154/TN

郵發代號：80-393

發行范圍：

創刊時間：2005

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期刊簡介

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1.1民用通信網絡管理的挑戰民用通信網絡管理在目前的數字通信網當中，屬于非常重要的一個模塊，同時對數字通信網的未來發展具有決定性的影響。首先，民用通信網絡的管理涉及到的工作很多，而且每一項工作都與人民大眾的工作和生活息息相關，如果說某一項工作沒有做好，勢必得不到大眾的青睞。普通群眾作為數字通信網的發展和運作基礎，對其影響是顯而易見的。目前的挑戰在于，民用通信網絡既要滿足工作上的需求，又要滿足生活上的需求。因為很多人不再尋求單一的網絡和通信環境，而是想要在任何環境下，都能夠擁有一個穩定、流暢的通信和網絡環境。其次，民用通信網絡管理的系統和技術需要革新。在網絡化普及程度較高的今天，很多人都對網絡有所了解，隨著上網人數的不斷增多，通信領域的不斷進步，高峰期似乎不再集中于某一個時間段，而是從每一天的開始到結束都處于“高峰期”?，F今的工作和生活，幾乎離不開網絡和通信，所以高峰期一直都存在。民用通信網絡管理的系統和技術必須從根本上進行革新，才能更好的滿足大眾和社會總體發展上的需求。

1.2軍用通信網管理系統的挑戰軍隊和大眾的距離比較遠，很多的事情只能從電視和新聞上了解。軍方之所以能夠擁有強大的武器和先進的技術，數字通信網發揮了很大的作用。比方說，軍方使用的衛星電話，即便是在信號極其不好的山林當中，也能夠通過一些特殊的波段來進行通話，即便是相隔千萬里，仍然能夠了解到較遠的情況。軍方通信網在目前的發展當中，也遇到了較大的挑戰。第一，很多的系統和技術仍然被國外所掌握，對本土構成了直接的威脅。再過一段時間，WindowsXP系統就會完全失去微軟的服務，同時撤出市場。在這種情況下，我國的軍用通信管理系統會受到一定的影響，小則威脅到軍方的日常辦公和訓練，大則威脅到國土安全。第二，軍用通信網管理系統在目前也面對很大的挑戰。隨著時間的推移和社會的不斷前進。冷兵器時代已經完全終結，即便是發生了戰爭，也是追尋高科技、高精尖的武器。我國目前的軍用通信網管理系統雖然沒有什么太大的漏洞，但是在更新過程中以及日常的維護當中，需要進一步提高相關的技術，同時必須讓系統能夠被內部人員熟練的掌握，在復雜和簡單之間尋找到一個最佳平衡點。

2數字通信網管理發展的趨勢

2.1民用通信網管理的趨勢為了對電信網實現網絡管理,就必須建立網絡管理系統，網絡管理系統是由多個網絡管理中心和傳輸線路組成的數據通信網。網絡管理系統如何組織，網絡管理中心分幾個等級、各網管中心如何設置等是建立網管系統時首先要考慮的，一個合理的系統結構，對發揮網管效能、提高網絡運行效率起著非常重要的作用。計算機網管理系統中各管理者與各者間的通信一般利用計算機網的業務通道，因此其管理信息網由此計算機網承載。計算機網管理系統的管理功能一般參考ISO定義的五大管理功能域即配置管理、故障管理、性能管理、計費管理和安全管理。特別注重：基于H.323的管理、拓撲管理、路由管理、策略管理、端端連接管理、SLA管理及IP使用管理等。從以上的闡述來看，民用通信網管理的發展趨勢還是比較理想的，并且在很多方面都能夠滿足大眾的需求，相信在日后的相關工作和項目的運作當中，能夠取得一個理想的結果。

2.2軍用通信網管理的發展趨勢軍用通信網管理在日后的相關工作當中，必須通過一系列的優化措施以及技術性的革新措施來完成。本文認為，今后的軍用通信網管理在發展的趨勢上，可以在戰術網絡管理系統以及戰略網絡管理系統上努力。典型的戰術通信網網絡管理系統一般采用三級管理體制，由第三級網管中心與網絡節點直接相連，每個節點配置一個三級網管中心，此三級網管中心負責管理本節點的節點交換機及此節點向外輻射的各個傳輸鏈路上的傳輸設備、保密機；全網按區域劃分設若干個二級網管中心，每區域一個。每個二級中心分區域管理此區域內各節點上的三級網管中心。全網設一個一級網管中心，一級中心管理各區域的二級網管中心。另一方面，由于戰略通信網越來越向平戰結合的方向發展，且戰時也需要部分民用網的配合共同完成某種任務，因此戰略通信網網絡管理系統的管理功能兼顧了電信網與戰術網管理功能的雙重特點，除對OSI五大管理功能進行適當裁剪外，特別應注意網絡規劃、路由管理、故障監控、傳輸鏈路質量監控、端端連接管理等方面的管理。從以上的表述來看，軍用通信網的管理發展趨勢還是比較積極的，并且在很多方面都表現出了細致化、結構精簡化的特點。隨著各項技術的不斷進步，相信軍用通信網管理在日后的發展中，會擁有一個更好的未來。

3結束語

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【關鍵詞】短波通信 主要技術

短波通信技術機動性好、通信距離遠、生存能力強、經濟有效，雖然目前衛星通信以及其他的通信技術發展的十分迅速，但是短波通信由于其優良的特性沒有被時代淘汰掉。短波通信技術和計算機技術相結合，能夠使短波通信在實施信道估算、自適應天線陣列等技術得到了很大的進步。短波通信的目標小，在戰爭爆發時，短波通信基站不易被摧毀，而衛星通信所使用的衛星極易被摧毀，所以在戰爭中短波通信的可靠性較高。與其他的技術相比，短波通信的成本低、體積小、便于移動，在軍事上使用的范圍更廣。短波通信能夠實現全球通信，在低緯度地區時可用的頻段較寬，可用頻率較高，受到其他因素影響較大。在電離層中，短波通信有著獨特的優勢，但是由于電離層受到季節、太陽活動影響較大，這樣會對短波通信的質量造成一定的影響，比如多徑傳輸會產生符號間干擾導致接收信號失真。面對這種情況，研究人員探索出很多提升短波通信性能的技術，本文主要介紹自適應均衡技術和信道編碼技術，它們即可以單獨使用，也可以結合使用。

1 自適應均衡技術

在段波數字通信中，在短波信道的相關帶寬信號的調制帶寬的情況下，會產生碼間干擾，調制信號也會隨之展寬。使用均衡技術可以有效消除碼間干擾，同時消除其對信道畸變進行補償，能夠在接收端正確地重建發送信號，是一種濾波技術。短波通信信道具有未知性和時變性的特征，所以在設計時，濾波器應該能夠對短波信道的改變進行適應和調整，能夠自動調節，所以這種技術叫做自適應均衡技術。

自適應均衡技術有兩類，第一種是傳統的自適應均衡，另一種是盲均衡。其中盲均衡可以用于無法發送訓練序列的情況中，也可以應用于實時性要求不高的情況，但是短波數字通信系統對實時性要求較高，所以傳統的自適應均衡技術仍然是短波通信的主要技術，其具有高性能的發送訓練序列，能夠滿足短波通信的要求。

傳統的自適應均衡需要發送一個訓練序列，能夠調整自適應均衡器的系數，使其能夠在大范圍內迅速收斂，也能夠保證在均衡過程中用來進行跟蹤，能夠更加逼近真實的信道。這種方法會降低傳輸速率，但是這種自適應算法會加快收斂速率，能夠達到較好的性能，而且算法易于實現。

在短波數字通信中信道均衡是一個十分重要的問題，數據在傳輸中會有碼間干擾的存在，使接收端的信號產生畸變，一些簡單的解調處理不能夠很好地恢復發送的數據，有可能會出現錯誤。為了克服信號失真和碼間干擾，信道均衡是最有效的方法，利用信號的先驗信息，采用相應的算法估計信道特性，來補償信號失真，能夠使數據在接收端得到正確的重現。由于短波信道的特性，均衡器必須要能夠跟蹤信道的時變特征，應該使用自適應均衡器。

自適應均衡器有兩種工作模式，一種是訓練模式，另一種是跟蹤模式。發射機首先發射一個定長序列，序列已知，這能夠使均衡器在接收機中可以適當地調整設置。典型的訓練序列是一個二進制的偽隨機信號，訓練序列之后是要傳輸的數據。自適應均衡器通過一定的算法來評估信道特性，并且對信道作出補償。設計訓練序列要求做到在最差的情況下也能夠獲得恰當的濾波系數，在訓練序列執行完后所獲得的濾波系數接近最佳值。接受用戶數據時自適應算法能夠適應不斷變化的信道，不斷改變濾波特性。

2 信道編碼技術

短波信道是一種衰落信道，短波信道中突發錯誤是不可忽略的，多徑信道的干涉相消會出現大衰落，錯誤的概率會非常大，糾正這些錯誤可以使用糾正突發錯誤的碼來實現。

2.1 交織

無線信道的變化相對于符號持續時間來說是緩慢的。典型的移動臺在衰落深陷區會持續幾十毫秒。一般的碼不能糾正大量錯誤，在使用交織后，每個符號會有獨立的衰落，即使有些符號較差，也能夠恢復出信息，如果沒有交織，有效性會下降很多。交織在與編碼結合時能夠減少平均誤比特率，對于沒有編碼的系統，交織器仍然能夠起到分散突發錯誤的作用，但是并不能減少平均誤比特率。交織會增加傳輸等待時間，在最大等待時間小于衰落深陷持續時間的情況下，交織器的有效性會大大降低。交織器有兩種，一種是分組交織，另一種是卷及交織。前一種與分組編碼一起使用，后一種與卷積編碼結合使用。

2.2 分組碼

最簡單的線性分組碼是漢明碼。分組碼將數據源分組，在分組內計算出一個更長的碼字并且進行傳輸，冗余度越高碼率越低，糾正錯誤的概率越強。分組碼的理論和實際已經很成熟，已經得到了廣泛的使用，但是還存在缺陷，比如分組碼是面向數據塊的編碼方式，要等到整個碼字全部接收完畢后才能進行譯碼，數據塊較長時會有較大的系統時延，分組碼對于幀同步的要求非常高，也會造成一定的增益損失，所以在低信噪比情況下分組碼的糾錯能力很弱。

2.3 卷積碼

卷積碼由連續輸入的信息序列得到連續輸出的編碼序列，利用了各碼組的相關性，在編碼器的復雜程度相同時，卷積碼獲得的增益更大，也能夠容易的實現最佳譯碼。卷積碼被廣泛的使用在數字通信系統中，發展前景很好，也已經成為了國際衛星通信的標準碼。

2.4 級聯碼

是一種利用短碼構造長碼的技術，在通信系統和數據存儲系統中得到了廣泛的應用，能夠減小譯碼的復雜度，獲得較高的可靠性。

2.5 Turbo碼

也成為并行級聯卷積碼，將卷積碼和隨機交織器相結合，實現了隨機編碼。Turbo碼能夠接近香農極限的譯碼性能，抗衰落干擾能力強。

3 總結

自適應均衡技術和信道編碼技術能夠有效地提高短波數字通信系統的可靠性和有效性，論文首先討論自適應均衡技術，然后分析了信道編碼技術，討論了這兩項技術的特點和具體技術。但是這些技術或多或少還是存在一些問題，所以還需要技術人員的共同努力，改善系統性能，提高系統有效性。

參考文獻

[1]藍富鐘.自適應均衡技術在通信中的作用探討[J].科學與財富，2014，（6）：278-278.

[2]范偉，朱家成，胡飛等.短波自適應通信的信道仿真算法研究[J].通信技術，2013，（2）：19-21.

[3]鄭學梅.無線通信的兩種自適應均衡算法仿真分析[J].河南科技，2014，（18）：14-15.

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現代通訊中數據通信越來越重要，評估誤碼率是評判傳輸系統性能的最終標準。誤碼率的測試都是作為一個系統指標主要集中在基帶信源碼的測試。隨著系統集成度的復雜性增加，系統功能的細化導致了在分機系統中也需要進行誤碼率的測試。接收機、發射機的誤碼測試已經越來越多地出現在我們面前。而誤碼率測試系統所面對的信號已經由傳統的信源信號轉變為模擬的中頻信號，甚至是射頻信號。針對不同階段的測試，RS均提供了相應的測試解決方案。

1.1接收機誤碼率BER測試解決方案接收機測試的目的是為了評估數字通信系統接收部分的整體性能是否符合設計和驗收要求。一般情況下，測試端口位于射頻輸入端口，采用標準信號源產生射頻測試信號，饋入接收機，然后將接收機輸出碼流反饋回信號源，完成接收機的誤碼率測試評估。接收機的測試項目很多，包括接收門限（或靈敏度）、載噪比C/N、動態選擇性、鄰信道選擇性等?；谝陨纤袦y試項目，其共同點就是每一個測試項目都是以誤碼率測試為參考。接下來詳細介紹基于羅德與施瓦茨公司的綜測儀和矢量信號源平臺，提供強大的誤碼率測試功能選件如何完成接收機誤碼率測試功能。（1）單端誤碼率（Single-EndedBER）測試通過綜測儀或者矢量信號源輸出射頻信號，饋入被測件，由被測件完成誤碼率測試，其測試平臺有兩種方式，具體參見圖1、2。該方法工作原理：通過信號源發送帶同步序列（如偽隨機序列或者帶Pattern的Datalist）的被測數據給DUT，DUT同步之后，解調數據并內部自己計算BER。此方法的特點如下：優點：由于BER計算由DUT完成，無需環回。缺點：DUT內部需要內置BER測量功能，工作量大、無法得到第三方認可。常見的例子：手機測試（非信令模式）、3G/LTE等通信制式的基站測試。適用的測試儀器：矢量信號源SMx或綜測儀CMU/CMW（2）環回誤碼率（LoopBackBER）測試常見的誤碼率測試環境需要借助第三方的儀表完成，主要通過環回的方式完成誤碼率BER測試。下面詳細介紹由羅德與施瓦茨公司提供的射頻環回和基帶環回測試解決方案。射頻環回誤碼率（RFLoopBackBER）測試射頻環回，該方法是信號源發送被測數據給被測件DUT，DUT解調（甚至解碼）后，再（編碼）調制到射頻，環回給測量儀器，由儀器測試誤碼率BER測試，由于要射頻環回，該測試往往由綜測儀來完成。測試平臺如圖3所示。由于無線通信綜測儀內置信號源和接收機，因此該方法使用起來極為方便，只需一臺綜測儀即可完成測量，完全采用射頻輸入/輸出連接方式，并提供直觀的測試結果顯示（見圖4）。常見的例子：手機測試（在信令模式，基于CMU/CMW）、GSM基站測試（基于CMD57或CMU300），適用的測試儀器：無線通信綜測儀CMU/CMW?；鶐Лh回誤碼率（BaseBandLoopBackBER）測試基帶環回（碼流環回）是本文重點介紹的測試方法，適用于除上面之外的情況，適用的測試儀器：矢量信號源SMx。原則上，基本的誤碼率測試裝置圖通常如圖5所示。羅德與施瓦茨公司的矢量信號源SMU200A可輸出如下信號：高性能調制質量（低EVM）；噪聲干擾、失真源及衰落。因此，使用SMU200A進行誤碼率測試，只需要將被測件的時鐘和數據反饋回SMU200A內，就可使用單臺儀表完成幾乎所有接收機性能測試項目，其最大的好處在于：方便、簡潔、可靠。例如，用戶可直接使用SMU200A完成載噪比C/N測試，由于SMU200A-K80可以直接測試誤碼率，SMU200A-K62可以直接在內置的高斯白噪聲模塊AWGN進行載噪比模擬，然后將接收機輸出的碼流反饋回SMU200A內，最終使用單表完成BER～C/N的測試，使得整個測試平臺及過程將會更加簡潔（見圖6）。系統接收機誤碼率的測試可分為兩種情況：一是通過發送已知的偽隨機碼；另外一種是通過發送用戶定制的數據類型。兩者略有不同，其過程如下：——通過偽隨機碼方式進行誤碼率BER測試上文提到，誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸的總碼數，因此要想得到傳輸中的誤碼，就一定需要知道傳輸的碼流是什么，在這個過程中，可以通過傳輸偽隨機碼來進行。例如，PN9序列就是一個長度為29-1=511bit的數據流，同時具備較好的隨機性，保證了數字基帶信號定位時的恢復能力。圖7是通過SMU200A，采用偽隨機碼方式完成DUT的誤碼率測試示意圖。原理：SMU發送射頻調制信號，調制特性根據DUT的配置來定，比如短距離無線數據通信ZigBee設備，可通過SMU200A的任意矢量調制模塊產生Zig-Bee設備需要的信號，如2.4GHz頻段的OQPSK信號（采用半正弦濾波成型）。數據類型為PRBSdata，發射信號可加噪聲模擬C/N，然后通過DUT解調，解調后的數據饋入SMU-K80接口，SMU將解調數據和原始數據進行比較，即可測出誤比特率情況；其特點如下：可支持的偽隨機序列有PN9、PN11、PN15、PN16、PN20、PN21、PN23；支持的最大傳輸速率可達60Mbit/s；可進行誤塊率測試BLER，支持CCITTCRC16類型的校驗碼；時鐘、數據輸入阻抗，支持1kΩ、50Ω兩種方式?！ㄟ^用戶定制數據方式進行誤碼率BER測試有時候，用戶需要測試設備在正常通信狀態下的誤碼率，而這類產品大多要求發送用戶定制的數據類型，而不一定是偽隨機碼，這就要求我們可以在用戶定制數據類型下進行誤碼率測試。圖8通過矢量信號源SMU200A采用Datalist格式發送用戶定制的數據，然后通過K80誤碼率測試模塊完成接收機誤碼率測試。原理：SMU發送射頻調制信號，調制特性根據DUT的配置來定，數據類型為Datalist格式，可通過ControlList作為Enable信號進行定制數據的控制以滿足客戶設備工作狀態的需要，然后通過DUT解調，解調后的數據饋入SMU-K80接口，SMU將解調數據和原始數據進行比較，即可測出誤比特率情況。另外，用戶定制的數據可編輯成*.txt格式，然后通過羅德與施瓦茨公司的工具ARBToolBox可非常方便地完成數據格式的轉換，其誤碼率測試設置框圖如圖9所示。

1.2發射機誤碼率BER測試解決方案如前文所說，接收機誤碼率測試是衡量數字通信系統傳輸質量的主要目標，接收機性能的好壞決定了是否可以正確接收傳輸信息。綜所周知，隨著數字通信的快速發展，無線通信的環境越來越復雜，傳輸的信息很容易受到外界的干擾，從而在發射機部分就已經產生誤碼，此時需要用戶首先判斷誤碼在什么時候、什么階段產生，比如有時誤碼的產生是由發射機本身性能不好而產生或者由于傳輸路徑受到干擾而產生的，所以發射機誤碼的測試也來越受到用戶的關注，如下面兩種情況：（1）發射機自身產生誤碼（此類情況，一般主要由發射機的時鐘誤差如時鐘抖動等，或者發射機的非線性所引起的誤碼，放大器\混頻器\等失真引起，如群時延），具體參見圖10。（2）傳輸信道引起誤碼（此類情況，一般主要由傳輸信道的惡化，如多徑干擾、噪聲疊加等信道失真所引起的誤碼），具體參見圖11。羅德與施瓦茨公司的矢量信號分析儀FSW、FSV都可以在任意矢量信號分析模式下提供此功能的測試，其基本工作原理如圖12所示。從圖12可以看出，首先被測件DUT需要發射一串已知數據，然后通過FSW/FSV記錄一個所有可能性的數據文件XML-File，最后將解調的數據與記錄的XML-File文件做對比，計算出誤碼率。數據文件XML-File產生原理如圖13所示。如圖13所示，其操作步驟如下：記錄工具RecordingTollforSequences.EXE采用TCPIP控制FSW/FSV。運行，此步驟完成所有可能性的數據記錄，取決于發送的數據序列長度以及調制方式的選擇，如發送偽隨機碼PN9序列、QPSK調制，由于QPSK有4種相位，因此最終的數據序列長度將達到（29-1）×4=2044。在RecordingTollforSequences.EXE工具運行完后，可通過StoreforK70產生需要的XML文件。然后導入已經記錄的XML文件，進行已知數據文件解調（見圖14）。最后，根據解調的總比特數和錯誤比特數，計算出發射機所產生的誤碼，具體參見圖15。至此，我們已經得到了發射機的誤碼率BER。此外，記錄的數據文件XML，還可帶來一個意想不到的用處—精確同步。顯然，以前的任意矢量解調軟件K70可以完成各種調制方式的解調，但如果仔細研究，會發現那是一種盲解，即未知數據解調。而通過FSW/FSV提供的誤碼率計算功能，還將帶來已知數據的解調功能，并且可提供一種精確同步的功能，具體參見圖16。實際測試案例：圖17為被測件在加入高斯白噪聲AWGN，其載噪比C/N=10dB情況下，發射機誤碼率測試結果顯示。

2誤碼率BER測試儀表介紹

RS提供了一系列的儀器以滿足不同的數字通信系統誤碼率測試需求，表1為本文中提到的測試儀器，包括接收機誤碼率和發射機誤碼率測試儀表介紹。

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所謂的數字通信就是將數字信號當成載體來對信息進行傳輸，還有就是使用數字信號對載波實施數字調制之后再進行傳輸的通信方式。數字通信的主要技術設備由傳輸介質、發射器和接收器三者組成。而數字通信系統采用的通信模式主要有模擬信號數字化傳輸通信系統、數字頻帶傳輸通信系統和數字基帶傳輸通信系統。

通過與傳統的模擬信號進行比較，數字信號這屬于一種不管是在幅度上還是在時間上都是離散的負載數據信息的信號。數字信號較之傳統的歐尼通信所具備的優勢有：一是所具備的抗干擾能力特別強，在傳輸信號的過程當中，由于受到系統內部和外部的噪聲干擾，導致通信的質量受到影響，而且這種干擾不可避免，其噪聲也會跟隨信號傳輸而放大?？墒窃跀底滞ㄐ畔到y當中，所傳輸的是數字信號屬于離散型，即便在整個傳輸過程當中也會受到噪聲的干擾，可是所產生的噪聲絕對值只是保留在一定范圍之內，那么就可以對噪聲干擾消除；二是如果信號傳輸屬于遠距離，那么依然能夠有效保證通信質量。這主要是由于在整個數字通信系統當中做到對再生中繼方式的使用，這樣就能夠將長距離傳輸過程當中對于數字信號的影響做到最大限度的消除，特別是與原先的數字信號一樣，再生的數字信息同樣可以繼續進行信息的傳輸，從就導致數字通信的質量并不因為增加舉例使得影響更為強烈，有鑒于此，通過與傳統的模擬信號進行對比，數字通信系統則更適合進行高質量的長距離通信；三是數字信號與模擬信號相比所具備的保密性更強，特別是從形式上來看能夠非常簡便的做到和現代技術相結合，通常來說，當前所使用的終端接口都是數字信號，與此同時，針對電話、圖像、電報和數據傳輸等各種類型的業務需求，數字通信系統顯得更加適應，通過普及數字通信系統，就能夠做到統一的綜合業務數字網的方便實現，這就提供可能去進行大規模繼承電路，也可以做到保密處理信息傳輸，對管理計算機通信網等優勢。

而變換模數這是進行數字通信的基本前提，也就是說，將信號發射器所發出的模擬信號將其轉換成為數字信號。這一過程當中所采用的基本方法是在連續型的模擬信號通過相等的時間間隔抽出模擬信號的樣值，隨后將這些抽取出來的樣值往最接近的數字值方向轉化。這主要是由于樣值在連續型的模擬信號當中抽取出來，即便是在時間上作出適當的離散化處理，可是依然有著連續型在幅度上，并且對其所實施的量化過程也就是從幅度上將這些樣值做出離散化處理。最后則是將這些良好之后的模擬信號樣值向一組二進制數字代碼上實施轉化，并且能夠做到對數字化轉變模擬信號，之后把這些數字信號放進通信網當中實施傳輸。而且在接收端這屬于一個還原過程，即將所收到的數字信號通過轉換成為模擬信號，借助于數據模變換對聲音和圖像的再現。黨在信號發射器所發出的信號本身就屬于數字信號，那么就可以省略數據模變換的過程，而直接進入到數字網當中實現數據的傳輸。

二、數字通信系統的應用分析

在整個數字通信系統當中，其中最為關鍵性的技術就是編碼、解調、過濾、調制和解碼等內容，在這些關鍵性技術當中，整個系統核心內容也是最為重要和基本的技術就是對于數字信號的調制和解調兩項內容。

所謂的數字調制就是借助于對信號源的編碼來實施調制，把其轉換成為能夠實施信道傳輸的頻帶信號，也就是說，將調制信號或者是基帶信號逐步轉變成為一個高頻率的已調信號或者是帶通信號，特別是在對數據進行傳輸的過程當中為了有效避免傳輸損耗、信息失真或者是對帶內特性進行確保等因素，那么在長距離的傳輸信號或者大規模的通信活動當中則必須對數字信號進行載波調制。從現階段的情況來看，可以將數字信號調制區分為調頻、調幅和調相這三種類型。所謂的調頻就是通過對數字信號的利用以便實施調制行載波頻率；調幅就是指按照不同的信號，借助于對正弦波幅度的調節以便實施信號的調制，從目前所慣用的數字信號來看，其幅度取值則是二進制信號，也就是0與1兩個作為代表的波形；調相就是指載波的相位由于手奧數字調制信號或者是基帶信號的控制，在通常過程當中，往往會出現保持一致在基帶信號和載波相位兩者之間，比如二進制基帶信號是O的時候，那么載波相位也相應的是O。而所謂的解調就是說載波信號當中所提取出來并且還原所得到的信息的整個過程，可以將解調稱之為反調制也就是調制的逆過程。從目前的情況來看，解調的類型主要區分為相干解調與非相干解調這兩個類型。數字通信的質量往往對其進行衡量的指標確定為消息傳輸速率、信息傳輸速率以及符號傳輸速率這三個。而衡量數字通信系統的性能指標同樣是消息傳輸速率、信息傳輸速率以及符號傳輸速率。

而如今通信系統面臨著的往數字化時代轉變，這就要求將有線通信轉變為無線通信，將公用移動網絡轉變為專用網絡，以便做到全球化的數字通信理念的實現。并且借助于現有的綜合業務數字網絡作為基礎，憑借一個多用途的用戶網絡端口，就能夠做到輕松實現信號發出端到接收端全程數字傳輸和交換的新型通信網的實現。而通過對這種新型技術的有效利用，那么就可以做到對通信業務范圍的有效擴充，特別是這種新型技術還具備更為靈活和經濟的特點，能夠做到任意交換在現有的計算機互聯網、公用電話網、多媒體信息網和分組交換數字網等之間。特別是當前不斷發展和完善的數字通信設備條件下，通過對微處理技術的廣泛應用轉變數字通信系統的信號，那么還能夠做到讓設備更為靈活的在各種市話和長途當中進行應用。而且從投資上來看，長途通信線路所投入的成本遠遠超過投入終端設備的成本，為做到經濟性的長運輸的提高，未來主流趨勢就是大容量和高度的數字通信系統，特別是在當前快速發展的數字集成電路技術，那么也就越來越容易制造數字通信系統的設備，有著更高的可靠性和更低的成本。

三、結束語

數字通信系統是一種全新的利用數字信號進行消息傳輸的通信模式，伴隨著社會的不斷發展，數字通信的應用也已經越來越廣泛，在我們日常生活中的電腦、手機上網、視頻電話、網絡會議以及數字電視等都是通過數字通信系統來進行信號傳輸的，而且由于社會的發展人們對各種通信業務的需求量也在逐漸增加，在光纖傳輸媒介還沒有完全普及以前，數字通信 系統主要是利用電纜、微波等有限的媒介進行傳輸，但目前光纖技術的發展無疑將會推動數字通信的發展。隨著數字通信系統也正在向智能化化、高速度以及大容量的方向迅速發展，相信在未來數字通信系統將會取代傳統的模擬通信系統而成為主導。

參考文獻

[1]羅新民等編.現代通信原理[M1.高等教育出版社，2004

[2]宋祖順等編著.現代通信原理[M1.電子工業出版社，2001

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[關鍵詞] 光纜 數字通信 研究

我國開始光纜數字通信工程的研究已經有些年頭，在數字電視等領域已經取得了一定的突破，但相比發達國家，我國的數字通信工程研究還是不夠的，加上整個研究體系并不完善，也沒有建立完整的行業規范，使得在研究過程中遇到了一系列問題，合理的解決這些問題，為我國光纜數字通信工程的進一步發展與突破有重要意義。

一、光纜數字通信工程設計所面臨的困難

1、專業人員和研究設計團隊偏少

光纜數字通信在我國還是一個比較新的名詞，由于起步較晚，這方面的人才較少，對光纜數字通信工程的設計研究造成了較大的阻力。加上學生在學習專業知識的時候，很少接觸到真正的光纜數字通信工程設計工作，接觸到尖端技術的機會更是稀少，這對光纜數字通信人才的培養非常不利。另一當面，現有的研究設計團隊較少，部分團隊科研力量不夠，設備上的缺乏使得研究設計工作進行緩慢，最重要的是光纜數字通信工程設計的學術氛圍尚未形成，使得很多專業人才沒有發揮自己才能的平臺，造成了極大的人才資源浪費。

2、設計研究體系和規章制度不完善，研究設計阻力較大

我國光纜數字通信工程設計現在還是起步階段，不僅需要大量的專業人才和專業團隊，也需要一套完整的設計研究體系和規章制度?，F在正是研究體系的缺少，很多小的設計團隊已經陷入了單打獨斗的誤區中，學術交流比較缺乏，資源的不共享導致整個研究進程非常緩慢。加上沒有規范的制約，存在很明顯的不公平競爭，打擊了部分研究者的積極性。正是由于一些不良因素的影響和制約，使得光纜數字通信工程設計的良性發展受到了巨大的沖擊。

3、研究成本以及使用成本偏高

光纜數字通信的研究設計是為了讓人們享受到更好的通信服務，但我國的數字通信工程現在仍然沒能真正得到大眾的支持，很多人并不了解數字通信的特點和優勢，使用成本偏高是主要原因，這非常不利于我國通信數字化的進程。一方面，研究設計中需要用到許多國外的先機技術和設備，需要較高的成本，另一方面，有關部門對光纜數字通信工程研究的支持不足，研究資金比較缺乏，再加上部分設計機構人員臃腫，無形之中增加了研究開發的成本。如果不能把研究成本和使用成本降到合適的程度，光纜數字通信就不可能深入人心，更加不可能得到普及。

二、如何加快我國光纜數字通信工程的設計

1、重視光纜數字通信方面人才的培養和引進

人才的培養和引進是整個研究設計的基礎，加快光纜數字通信方面人才的培養是加快通信數字化的第一步。首先高等院校應該改變培養模式，可以聯合研發團隊進行綜合培養，讓大學生就可以直接接觸到光纜數字通信工程的設計研究，盡可能的為他們提供學習尖端技術的機會，爭取讓每一個學生都能成為實用型人才；其次，有關部門應該支持相關科研團隊的建立，并對他們提供一定的經濟支持，早日形成光纜數字通信的研發氣氛；最后，在人才的使用上一定要遵循人盡其用，企業在引進人才時一定要合理，力爭每一個人才都能有一個較好的發揮平臺，杜絕人才資源的浪費。相信只要我們打好了人才這個大基礎，整個研究設計工作將會變得又快又好。

2、加速建成合理的研究體系和規章制度

切實推進開發研究體系的建立，盡早制定完善的行業規章制度，對光纜數字通信工程的設計研究有重要意義。一方面，應該完善研發設計體系，增強各個研發團隊之間的溝通和合作，在技術攻堅時，聯合一切可以聯合的機構和人才展開研發設計?？梢远ㄆ谂e行學術研討交流會，使光纜數字通信工程的設計進入到一個良性發展期；另一方面，一定要盡快的完善行業內部的規章制度，對不符合規定的研發機構和企業予以一定的處罰，情況嚴重的一定要取消氣研發資格。在支持各個團隊和企業競爭的同時，一定要避免行業內不公平競爭行為的發生，早日處理有礙光纜數字通信工程研究設計進程的人和事，為整個研究設計的展開保駕護航。

3、開發新技術，降低生產以及使用成本

為了使整個光纜數字通信真正的造福于民，我們迫切需要降低數字通信的生產和使用的成本。可以從以下兩個方面著手：一方面，我們要加大宣傳的力度，讓數字通信技術為更多的人所熟知，讓更多的人支持光纜數字通信工程，使用的人多了，每個人的使用成本自然而然就會有所降低；另一方面，有關部門一定要加大對數字通信研究設計的進一步投入，支持新技術和新設備的自主研發，在創新的背景下，加速對國外高新理論的研究和不斷吸收，減輕對國外人才和設備的依賴程度，同時還要改善研發工藝和施工工藝，更多的使用低價實用的原材料，切實降低生產的成本，最后需要對相關研發團隊和企業進行定期考核，規范研發流程，杜絕企業內部人員臃腫情況的發生，精兵簡政對于降低生產成本有很重要的意義，綜合種種情況來加快我國光纜數字通信工程的設計進程。

三、總結

總之，光纜數字通信作為朝陽產業，有著非常美好的明天。數字通信技術，相比于傳統的通信技術，在抗干擾和傳輸質量方面有著起獨特的優勢，加上數字通信技術適用的領域非常廣，我們有必要加大對光纜數字通信工程研究設計的投入，我相信我們一定能早日實現數字通信高速化、智能化以及小型化的研究目標。在不久的將來，光纜數字通信技術必將取代傳統通信技術，并且一定會深入人心，為提高人民的生活水平作出巨大的貢獻。

參 考 文 獻

[1]何寧;顏永慶;王茂祥;鄭彤;朱彤;;通信工程建設的計算機網絡化管理系統[A];第六屆全國計算機應用聯合學術會議論文集[C];2002年

[2]任世洋;探討長途光纜線路的維護和管理[A];中國通信學會2001年光纜電纜學術年會論文集[C];2001年

篇7

IxCatapult DCT2000數字通信測試系統，可支持900余種通信協議及其變種衍生版本。首先簡要介紹IxCatapult數字通信測試系統軟硬件平臺以及測試系統的搭建，然后通過實例詳細闡述基站測試系統的運行和異常分析，為TD-LTE系統特別是基站設備的測試提供了另一種思路。

【關鍵詞】

TD-LTE 數字通信測試系統 IXIA M500 基站包裹測試

1 引言

目前，中國已進入發展TD-LTE的重要窗口期，下一步將繼續加強TD-LTE芯片、終端、基站、測試儀表設備等薄弱環節的研發，統籌研究TD-LTE發展所需頻率資源，推進TD-LTE的國際化發展。在部署TD-LTE網絡時，測試物理層數據收發、高層信令發送正確性等工作，已成為外場測試過程中必要的測試環節和驗收指標。

本文將首先簡要介紹IxCatapult數字通信測試系統軟硬件平臺以及測試系統的搭建，然后通過實例詳細介紹基站測試系統的運行，并對異常進行分析。

2 IxCatapult測試系統

IxCatapult數字通信測試系統由綜合IP測試儀表制造商意達康（IXIA）公司生產，其測試范圍從因特網核心網絡到無線接入網絡。IxCatapult無線通訊測試系統擁有多用戶、多協議棧、可編程的特點。軟硬件相結合的IxCatapult測試系統，由提供可擴展、模塊化軟件平臺的Linux工作站搭配用戶自定義的硬件模塊組件組成，同時測試系統擁有強大的測試、分析軟件工具鏈。IxCatapult測試系統的虛擬化技術支持多個用戶在硬件資源有限的情況下同時進行不同測試項目，各自完成獨立的測試工作。并行測試大大提高了測試、研發調測的效率，特別是在基站設備研發初期可以模擬基站設備的周邊網元，例如終端、核心網等網元。IxCatapult系統已在國內外諸多設備廠商、運營商得到應用，完成LTE系統設計及功能驗證、一致性測試、交互性測試、負載壓力測試、安裝與驗收測試等功能。

2.1 硬件平臺

TD-LTE基站設備測試的硬件平臺主要由安裝有cPCI（Compact PCI）型板卡[1]的Linux工作站機箱（M500）、模擬終端的基帶處理模塊（XAir）、無線射頻模塊（r10）三大硬件模塊組成[2]。

M500機箱是整套測試系統的核心部件，內嵌一臺x86的Linux單板工作站（SBC，Single-Board Computer），機箱正面可插入18塊運算處理板卡（mCU，mesh Computing Unit）或物理接口板卡（mPI，mesh Physical Interface），機箱背面可以插入18塊背板傳輸模塊（RTM，Rear Transition Module）。運算處理板卡作為Linux工作站的協處理器模塊使用，針對TD-LTE系統測試的性能需求選用計算能力強大的五處理器mCU5板卡。物理接口板卡（mPI）負責處理物理層數據，搭配背板傳輸模塊（RTM）使用，作為高帶寬以太網接口，完成數據傳輸的功能。M500不僅可以負責模擬核心網（EPC，Evolved Packet Core）的功能，還可以實現模擬終端的高層協議功能，包括分組數據匯聚協議層[3]（PDCP，Packet Data Convergence Protocol）、無線資源控制層[4]（RRC，Radio Resource Control）、非接入層[5]（NAS，Non-Access Stratum）。

XAir基帶處理模塊負責模擬TD-LTE終端基帶數據的處理，包括RLC層、MAC層和PHY層。

r10無線模塊是測試系統中模擬終端的射頻模塊，有兩對發送（Tx）、接收（Rx）端口，支持單輸入單輸出（SISO，Single Input Single Output）和多輸入多輸出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）模式，通過通用公共無線接口（CPRI，Common Public Radio Interface）與XAir相連。XAir基帶處理模塊和r10無線模塊使用以太網線與M500相連接，共同實現完整的模擬終端功能。

2.2 軟件平臺

基于SUSE Linux企業版操作系統的測試軟件系統DCT2000[2]由以下三個主要部分組成：

（1）測試工具鏈[2]，用于配置、管理、實時監控（運行時的）IxCatapult系統；

（2）協議測試模型，通信協議棧的各層協議封裝成編解碼器或狀態機的API庫；

（3）測試腳本開發工具，用于各種圖形化、腳本化的電訊通信測試腳本的編寫，實現某些定制條件下的測試、驗證功能。

IxCatapult系統結構如圖1所示。

3 在TD-LTE系統中的應用

由于整個LTE系統極為復雜、規模巨大，因此針對TD-LTE系統網元的測試將是一個巨大挑戰。TD-LTE系統的網元由接入網（E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）和核心網組成，其中接入網系統包括終端設備（UE，User Equipment）和基站（eNodeB）；核心網主要由移動性管理實體（MME）、服務網關（S-GW，Serving Gateway）、分組數據網關（P-GW，Packet Gateway）等組成。TD-LTE系統基站設備的測試分為空中接口測試、S1控制面和用戶面接口測試、X2接口測試。本文重點敘述針對基站設備的IxCatapult測試系統應用。

3.1 測試環境的搭建

在eNodeB測試中，IxCatapult無線通訊測試系統主要完成整個核心網以及多TD-LTE終端的模擬，針對基站設備實現完整的包裹測試。M500作為模擬核心網的設備，與待測基站通過千兆以太網線連接，在其上運行EPC腳本。同時，M500作為仿真終端的高層（NAS層、RRC層、PDCP層）協議處理模塊，運行TD-LTE仿真終端腳本。

實際測試中，IxCatapult系統的r10射頻模塊與待測基站的射頻拉遠單元（RRU，Radio Remote Unit）采用射頻直連的方式相連接；XAir板卡作為仿真終端的基帶處理模塊，提供標準CPRI接口與待測基站的基帶處理模塊之間的直接光纖連接，實現層對層的數據測試。測試系統與待測基站的硬件連接框圖如圖2所示。待測基站的SCTP鏈路與M500的千兆以太網型背板傳輸模塊（GIGE）相連。其中，RX1、RX2、TX1、Y1和Y2為射頻線接端口，標明IP的為千兆以太網接口，其他標示的端口為CPRI接口。

圖2中，M500設備上主控單板工作站（SBC）的1號網口與計算機PC#1相連接，PC#1的功能是遠程登陸并控制IxCatapult測試系統，SBC的2號網口連接千兆以太網交換機，SBC作為DHCP服務器向模擬終端的無線射頻模塊r10及基帶處理模塊XAir板卡提供DHCP服務。M500的GIGE型接口板卡上共有4個網絡端口，GIGE型板卡的網口1連接XAir板卡的2號網口，用于傳輸模擬終端高層與基帶處理模塊之間的交互數據；網口2連接計算機PC#2，用于模擬終端的數據面操作，計算機PC#2的網口IP地址需要配置成模擬終端的IP，需要從將要運行的測試腳本配置文件中查找填入；網口3作為模擬核心網S1鏈路端口，與待測基站的S1鏈路端口相連接，如圖2所示，IP需配置在同一網段；網口4與PC#3相連接，PC#3作為應用服務器，提供數據面的服務，從PC#3進行ping包、灌包、FTP傳輸文件等操作。需要說明的是，圖2所示是針對單獨一臺待測基站的連接方式。

3.2 測試系統的運行[5]

測試系統上電開機之后，使用計算機PC#1中的RealVNC Viewer軟件，遠程登錄到M500上，在SUSE Linux系統的終端窗口鍵入命令“hminfo”，查看IxCatapult系統的硬件信息，確定XAir板卡和r10已連接上測試系統。輸入命令“launch xxx.lch”（xxx.lch為實際測試用例的名稱，例如eNB_r8.lch），打開已建立完成的測試用例launch圖，點擊圖3所示的三角形運行按鈕，啟動測試用例。開始運行后，測試軟件會自動彈出控制測試系統及測試日志顯示的對話框，信令的交互可以通過命令或可視化界面打開并記錄。

3.3 測試異常的分析

在基站設備的研發階段，IxCatapult系統的實時日志系統及分析工具鏈完成測試中的以太網絡數據包、信令數據乃至基帶IQ數據的抓取，保存的原生日志（.out）文件可以直接被開源的Wireshark網絡協議封包分析軟件讀取并解析?；趯訉拥臏y試，不僅可以讓操作人員開啟日志記錄功能、跟蹤高層數據交互的流程，還提供從M500遠程登錄到XAir板卡抓取記錄MAC、PHY層數據的功能。

在IxCatapult數字通信測試系統的使用中，對測試日志的分析成為定位、解決測試所發生的異常的重要手段，對通信協議的熟悉程度亦會對測試日志的分析產生影響。例如，筆者在圖2所示測試環境下進行基站設備測試時，發現模擬終端掃頻接收不到基站小區的系統信息，即模擬終端未與待測基站同步。通過對日志的分析，得到如圖4所示的日志信息。

如圖4所示，造成終端無法同步的原因為模擬終端天線端口上的可調衰減器設置的衰減值過大，導致下行功率比正常功率小15dB。解決方法是調小衰減，即可使模擬終端順利同步并獲取到系統信息。

4 結束語

本文介紹了IxCatapult系統的軟硬件平臺、測試環境的搭建以及對測試異常的分析，為TD-LTE系統特別是基站設備的測試提供了另一種思路。

作為無線通訊基站設備測試工具，IxCatapult測試系統以其優越的可擴展性和可操作性成為國內外各大設備廠商及運營服務商的青睞對象。IxCatapult系統不僅可用于對TD-LTE設備進行檢驗和驗收，而且其可編程的測試用例還可方便地應用到基站、終端、核心網等諸多LTE網元設備的研發測試工作中，掌握該測試系統的使用可大大加快LTE系統的研發和商業化進程。

參考文獻：

[1] 劉鑫. CompactPCI/PXI關鍵技術的發展與應用[J]. 航天控制， 2004，22（3）： 62-68.

[2] 王頌一. IxCatapult DCT2000數字通信測試系統及其在LTE測試的解決方案[J]. 電信網技術， 2009（12）： 55-59.

[3] 3GPP TS 36.323. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（EUTRA）； Packet Data Convergence Protocol（PDCP） specification Version 9[S]. 2009.

[4] 3GPP TS 36.331. Evolved Universal Terrestrial Radio Access（E-UTRA） Radio Resource Control（RRC）； Protocol Specification Version 9[S]. 2010.

[5] 3GPP TS 24.301. Non-Access-Stratum（NAS） protocol for Evolved Packet System（EPS）； Stage 3 Version 9[S]. 2012.

作者簡介

黃騫：碩士就讀于中國科學技術大學軟件學院軟件工程專業，主要研究方向為通信協議軟件系統設計、嵌入式系統應用等。

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【關鍵詞】通信技術;數字;有線電視;網絡;應用

電視作為家庭必備的電器，在家電中可謂是人們心目中長期以來的寵兒，尤其是在有線電視誕生以來，更是受到了全國人民的喜愛與追捧。哪怕是網絡時達的今天，電視在人們心目中的地位仍是無法撼動的。而數字通信技術的運用在促進我國電視行業展的同時，也促進了我國媒體行業的發展。

一、數字電視的概念分析

數字通信技術就是數字電視技術，其是指用電子技術將聲音和畫面結合起來。數字電視技術在使用的過程中會將編碼進行壓縮數字化處理，并將其用數字的方式存儲起來，以便能夠實時播放。相對于以往的電視而言，數字電視的發展優點主要體現于：1、因其數字設備傳播路線，所以增強了其信號的穩定性，避免了因信號不好而引起電視顯示屏出現“雪花”。另外，數字電視技術增強了代入感和真實感，其聲音和畫面會給人一種身臨其境的感覺；2、數字電視技術比傳統的電視技術對信息的存儲時間更加長，也打破了受信號的局限。電視數字技術的推廣還解決了畫面易出現失真的問題，簡便了操作流程。因此，數字電視技術的運用推動了我國傳媒行業的發展，并也間接推動了我國文化行業的發展。

二、數字電視技術發展的趨勢與有線電視網絡的概述

對于數字電視技術發展的趨勢，我們可以從三個方面入手。第一，數字電視使用的是IP網，采用IP網可以使其更加的靈活，還能提高其交互特性。交互特性打破了節目播放的方式單一的局面，使節目播放方式變得日趨豐富起來，比如廣播、單播等。此外數字電視技術還豐富了電視功能，如電子菜單、節目預約等。第二，數字電子技術傳輸是通過寬帶網絡進行傳輸，因此相對于以往的電子技術，其在一定程度上促進了電視節目的多樣化。第三，突破了局限性，就算是在手機上，也能讓我們可以隨時觀看數字電視。隨著信息技術的發展，為有線電視網絡的發展提供了保障，且有線電視網絡也為數字電視技術的發展提供了新平臺。有線電視能夠支持大量的信息來往，為人們生活提供了更多的選擇。同時在使用有線電視網絡的過程中，還可以減少成本的投入，從而保障企業利益。并且投資成本小的時候，有線電視網絡技術還能夠保障信息質量，實現不同業務之間的共存。最后，隨著我國電視有線網絡不斷的發展，其業務增長較快，因此國家還會收取一些業務費作為發展有線電視網絡的經濟來源。

三、數字通信技術在有線電視網絡中的運用

1、機頂盒的運用。機頂盒的廣泛使用，象征著數字通信技術在有線電視網絡中的運用，適應了我國電視行業發展的需求。在有線電視中使用機頂盒，能夠更快的將信息集中起來，將信息、數字電視現實化、具體化。同時機頂盒在使用的過程中，可以對模擬信號進行處理，提高信號穩定性，實現多媒體的交互性。而且機頂盒操作簡單，菜單功能強大，還能優化數字電視效率。2、對電視網絡的建設。為了適應電視網絡建設的發展，因此有線電視網絡以及數字通信技術就要不斷的提高技術要求。電視網絡建設離不開數字通信技術的支持，數字通信技術可以保障電視網絡系統的穩定性以及先進性。為節目編制和開播提供信息和材料，并為電視網絡建設帶去新的發展機遇。同時，網絡建設在數字通信技術支持下，實現了節目多樣化，進一步滿足了人們的對電視的需要，以及推動了我國有線電視行業發展。3、電視傳輸技術。首先，我國對于數字電視技術的發展主要采用的是SDL技術，SDL技術兼容性較高，因此常被用于解決數據傳輸中所遇見較為困難的問題，而且還能很好的克服數據在傳輸過程中所具有的不穩定性。特別是對于互聯網數據包交換協議（IPX）以及異步傳輸模式（ATM）中，可以提高信號效果。同時，SDL技術靈活性比較高，因此有利于數字電視技術的轉化以及信號安全度。其次電視傳輸技術主要以數字點數為主，而數字點數是以混合光纖同軸電纜網(HFC)和AM作為技術支持，進而將不同的信息頻率在程序力區別開來，而數字電視技術還能將電視信號與互聯網數據包交換協議相結合起來，重新對信號進行編碼排列，從而提高信號穩定性。數字電視技術編碼工程工作眾多，這些都影響著信號傳輸的質量以及穩定性。面對相關問題，電視臺相關工作人員可以更換線路或者是將信號差的線路進行分支，以確保信號質量以及穩定性。

結束語：

隨著國民對有線電視要求不斷增加，因此我國就要不斷的利用數字通信技術，推動我國有線電視行業的發展。且加大推廣力度，爭取將數字通信技術普及到全國各地。同時數字通信技術滿足了人們對電視發展的需要，提高了電視畫面清晰度，推動了我國電視行業不斷的完善和發展。

參考文獻

[1]李淼.數字通信技術在有線電視網絡中的應用[J].中國有線電視,2016,(04):515-516.

篇9

關鍵詞：電子互感器 通信接口 監視及分析裝置 軟硬件設計

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）03-0139-02

1 概述

近年來，隨著智能變電站技術的不斷發展及相關產品不斷完善，電子互感器逐步在智能變電站中得到應有。但由于不同廠家生產的采集器與合并單元間的數據編碼與傳輸標準存在著差異性，不利于系統的維護與升級。因此，研究智能變電站中采集器與合并單元之間的通信規約，研制用于測試和驗證不同廠家生產的電子互感器數字通信接口的標準性、一致性、兼容性的測試及檢驗裝置便具有十分重要的意義和工程價值。

針對此研究課題，國內已開展的相關研究工作主要包括：四川大學的張麗杰等對電子互感器采集器與合并單元通信規約進行了研究，提出使用4B5B碼代替曼徹斯特碼、BCH碼代替CRC校驗碼的新的數據傳輸接口方案，并對新方案進行仿真[1]；湖南大學的高樂等對電子互感器接口通信模型設計進行了研究[2]；華中科技大學的謝佳君在其碩士論文中對基于FPGA的電子互感器數字接口合并單元進行了研究，從硬件和軟件兩個方面對同步、數據處理以及數據輸出功能的實現進行了分析[3]；西南交通大學的常曉勇對基于IEC61850電子互感器數字接口硬件方案進行了研究[4]；另外，寧夏電科院和上海遠景公司對智能變電站合并單元時間性能測試問題開展了研究[5]。

本文首先對國內主流電子互感器廠家數字通信接口規范進行匯總分析，提出了滿足智能電網運行的電子互感器數字信號技術規范。依據此規范進行了電子互感器數字通信接口測試裝置的軟硬件設計，實現電子互感器數字通信接口協議的報文接收與解析，及兼容性分析，本裝置可以對工程應用中，電子互感器三種常見信號傳輸形式信號進行測試分析，對其中傳遞的電力數據進行分析、計算、記錄，能夠顯示電力實時波形。以直觀、易懂的方式將FT3報文展現出來，自動分析其編碼格式，并能夠顯示其速率。

2 電子互感器數字通信接口分析

電子互感器的二次輸出分為數字輸出和模擬輸出兩種，模擬輸出是為了利用變電站現存的模擬接口二次設備，是一種過渡性的措施，數字輸出是智能變電站對電子互感器提出的要求。雖然早在1999年就出臺了電子電壓互感器（Electronic Voltage Transformer）數字通信接口標準IEC60044-7，但當時受各種因素的限制，在此標準中，沒有提出數字輸出的概念。2002年出臺了電子電流互感器（Electronic Current Transformer）標準IEC60044-8，首次提出了電子互感器數字輸出的概念，并對其輸出特性做出明確規定。我國國家電力公司在十五規劃中將電子互感器的國家標準校驗系統研制工作立項，交給國家互感器質檢中心承擔，已于2004年完成。2004年3月，我國互感器標準委員會正式成立了電子互感器標準制定工作組，2004年5月召開了工作組第一次會議，開始實施IEC標準轉化成我國國家標準的工作。此項工作于2007年年底完成，并出臺了國家標準GB/T20840.7（電子電壓互感器）和GB/T20840.8（電子電流互感器）。但是此標準是只針對電子互感器本身的技術要求，未對電子互感器和合并器之間的通訊接口規范做出定義。

從時間上來看，現階段我國針對電子互感器的數字輸出研究處速發展階段，所以制定電子互感器統一的輸出標準是非常必要。

3 電子互感器數字通信接口規范

根據IEC60044-8標準，在電子互感器數字接口設計中，物理層應采用Manchester編碼方案，并通過基于光纖或銅纜的傳輸系統來實現物理連接。在實現時，針對物理層與數據鏈路層的特性，有兩種具體的技術方案。一種是IEC60044-8中描述的通訊方式，使用內插法或同步脈沖法得到輸出信號，并按照IEC60870-5-1（遠動設備及系統傳輸幀格式）規定的FT3數據幀格式封裝，實現數據傳輸。另一種采用IEC61850-9-1描述的以太網接入方式，使用同步脈沖得到時間連續的一次電流和電壓及抽樣信號，按照ISO/IEC8802.3協議規定的幀格式進行數據封裝，實現數據傳輸。

3.1 物理層規范

合并單元到二次設備的連接可以是光纖或銅線，標準傳輸采用通用幀格式，速率為2.5Mbps，采用曼徹斯特編碼，最高有效位先送。對于采用光纖連接的傳輸系統，兼容的接口是合并單元上的光纖連接器。根據傳送距離的不同，可以選用塑料光纖或者玻璃光纖。如果采用光纖傳輸，必須注意光驅動器和光接收器的性能。

3.2 鏈路層規范

鏈路層采用IEC60870-5-1規定的FT3幀格式。這種幀的優點是數據完整性好，可用于告訴多支路同步數據鏈。鏈接服務類是S1：發送/無應答，這樣數據傳輸是連續的和同期性的，無需二次單元的確認和應答。幀內容由啟動字符、數據段和CRC校驗碼組成。這一方法在技術上易于實現，通訊協議易于標準化，對于不同的一次電氣連接具有高度的靈活性。

3.3 應用層規范

為了與IEC61850-9-1兼容，應定義若干標志符。數據幀包括數據塊數、塊長等，一幀數據有2個狀態字，每個狀態字占用2個字節。若某些電壓、電流量沒有使用，則在狀態字中相應的位上要置位，并且在該數據域的值須為0000H。若電子互感器故障，則相應的無效標志和維修請求標志要置位。

3.4 數據標定規范

測量用電子互感器數字輸出額定標準值是十六進制的2D41H（十進制11585），保護用電子互感器數字輸出額定標準值是十六進制的0ICFH（十進制463）。分成測量和保護兩個標準值是因為保護用電子互感器可以測量的電流/電壓可達到額定一次值的40倍（0%偏移）或20倍（100%偏移）而不會過載，測量用電子互感器可以測量的電流/電壓可達到額定一次值的2倍而不會過載。

電子互感器數據采樣頻率額定標準值有下面幾種：80fr-48fr-20fr，fr為額定頻率。對于較高的準確級，需選用高的數據采樣頻率。如果被供給的系統所需數據率大于數據采樣頻率，則在二級設備內使用IEC60255-24中描述的稀抽樣技術。數字輸出的電子互感器還定義了額定延時，它指數據處理和傳輸所需的額定值。在計算互感器的相位誤差時，應從相位差中減去額定延時引起的偏移量。由于采用等距采樣，因此兩個采樣點之間的間隔Ts是常量，且等于數據采樣頻率的倒數。額定延時的標準值有：2Ts，3Ts。

3.5 數據傳輸時間同步規范

數據同步問題是指智能變電站二次設備需要的采樣數據是在同一個時間點上采得的，即采樣序列的時間同步以避免相位和幅值產生誤差。解決同步問題有插值計算法和同步脈沖法。

插值計算是由二次設備完成，根據互感器提供的若干個時間點上的采樣值，插值計算得到需要的時間點上的電壓、電流值。同步脈沖法則是使用統一的同步脈沖信號，電子互感器在送出的采樣值中打上時標，提供給二次設備。同步脈沖可以通過主時鐘獲得，例如GPS接收機。為保證GPS接收機的正常工作，通常需要一個開放的整流輸出器與站電池連接。對于長距離和高精度要求的情形，應采用光輸入。在沒有電磁干擾的環境下，低電壓輸入也是一個低成本高效的方案。

提供給合并單元的同步時鐘輸入可以是電氣連接的，也可以是光學連接的，而且必須遵循以下規范：

（1）觸發時刻：低電平到高電平的上升沿觸發。

（2）時鐘頻率：每秒鐘發出一個同步脈沖，無論輸入脈沖是否異常，合并單元都需要對同步脈沖做真實性核查。

當同步時鐘采用光學輸入時，應遵循以下規范：

（1）觸發水平：光強幅值的50%。

（2）應使用同樣的光纖連接器件和光纖。

（3）脈沖持續時間th>10μs。

（4）脈沖間隙tl>500ms。

當同步時鐘采用低電壓輸入時，應遵循以下規范：

（1）電壓等級：10V或24V。

（2）觸發電平：5V。

（3）脈沖持續時間th>30ms。

（4）脈沖間隙tl>500ms。

（5）輸入電流范圍：1mA-20mA。

實際應用中可將兩種方案結合起來，平時采用GPS脈沖對時，當GPS接收機失效的時候，由二次設備進行插值計算得到需要的時間點上的采樣值。當傳統設備數據不具有GPS時標的時候，也必須進行插值計算，以滿足系統測量和控制的需要。

4 通信接口監視及分析裝置設計

電子互感器協議接收與解析裝置由前端采集與后臺分析兩部分組成：前端采集負責ECT、EVT的編碼識別、解碼、封包及協議轉換功能；后臺分析完成ECT、EVT編碼的分析、顯示及電力數據的分析。

電子互感器監視與分析裝置硬件原理總體結構框圖如圖1所示：

前置采集部分采用1U、19英寸機箱結構，帶有8路FT3串行采集光口、2路100M光以太網口，能夠同時對8路互感器進行監視。

后臺分析采用3U、19英寸機箱結構，內置高性能嵌入式CPU，能夠滿足高速數據的處理。

ECT/EVT與測試設備之間的數字量采用串行數據傳輸，采用異步方式，傳輸介質采用光纖傳輸。符合GB/T20840.8相關規定。支持符合GB/T18657.1的FT3的四種固定長度幀格式，具體如下：

（1）數字量傳輸幀格式-I（單相互感器）。

（2）數字量傳輸幀格式-II（三相電流互感器）。

（3）數字量傳輸幀格式-III（三相電壓互感器）。

（4）數字量傳輸幀格式-IV（三相電流電壓互感器）。

電子互感器與測試設備之間采用多模光纖，光纖接頭采用ST，支持的傳輸速率為2.0Mbit/s或其整數倍。采樣率為80點/周波，幀格式I、II、III的傳輸速率為2.0Mbit/s，幀格式IV的傳輸速率為4.0Mbit/s。采樣率為256點/周波，幀格式I、II、III的傳輸速率為6.0Mbit/s，幀格式IV的傳輸速率為8.0Mbit/s。

前置接收裝置采用TI公司高性能的32位DSP處理器，主頻高達600MHz，處理性能可達4800MIPS；內置全雙工的自適應以太網芯片；提供一個高性能FPGA芯片，強實時數據由FPGA編碼實現，接收同步基準和采集器數據。使用6層電路板及表面貼裝技術，提高了裝置可靠性，可適用于需要數字量合并功能的場合，主要功能有：

（1）同步基準輸入。裝置接入兩路同步基準，提高裝置同步的可靠性。由同步基準產生PPS秒脈沖，PPS到來時DSP翻轉重采樣的采樣序號。裝置利用同步時鐘（例如GPS系統的授時信號）作為數據采樣的基準時鐘源。

PPS采用光信號，在低到高的脈沖上升沿觸發，合并單元應作合理性檢查，驗明輸入脈沖是否有誤。

（2）晶振誤差補償。晶振的精度受環境溫度等因素影響，本裝置采用先進的自適應晶振誤差補償技術，大大提高了輸出數據的均勻性。

（3）重采樣。裝置所接的采集器發送報文時間要求有固定延時，采集器按固定延時發送報文，裝置在接收到各采集器輸入的報文后由重采樣模塊進行重采樣，重采樣采用二元拉格郎日算法，數據滿足電力系統精度及實時性要求。

5 應用與結論

本文對國內主流電子互感器廠家數字通信接口規范進行匯總分析，提出了滿足智能電網運行的電子互感器數字信號接口技術要求。依據此規范進行了電子互感器數字通信接口監視及分析裝置的軟硬件設計，實現電子互感器數字通信接口協議的報文接收與解析，及兼容性分析。

本裝置已經在多個智能變電站工程中得到實際應用，實現了電子互感器三種常見信號傳輸信號的測試分析，能夠直觀方式顯示FT3報文格式的電力實時波形，自動分析其編碼格式，并能夠顯示其速率。本文將對電子互感器數字通信接口技術成熟和電子互感器的應用推廣起到推動作用。

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篇10

關鍵詞：數字通信系統；EVM,ACPR；LabVIEW；自動化掃描

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1511703

Fully Automatic Sweep Testing for EVM and ACPR of Digital Telecommunication

Systems Based on LabVIEW

GAO Feng,WANG Zhancang

(School of Electronic Information & Control Engineering,Beijing University of Technology,Beijing,100022,China)

Abstract：An approach to implement remote controlled,fully automatic EVM and ACPR sweep testing for transmission link of digital telecommunication systems through Agilent series spectrum analyzer and vector signal analyzer 89600 is proposed.It is based on LabVIEW,a virtual instrument workbench.The proposed scheme is applied to digital telecommunication integrated circuit testing system,and estimation of performance features varying with gain of transmission link are realized with high speed and precision.Product testing results of a TD-SCDMA TX link prove that this scheme can improve testing efficiency by 60% with high accuracy to traditional manual approaches.

Keywords：digital telecommunication system;EVM;ACPR;LabVIEW;automatic sweep

隨著無線數字通信的迅猛發展,對于集成電路設計和測試提出了更多的挑戰。在產品設計階段,為了保證系統中射頻和基帶芯片的協同工作能力和兼容性,需要對系統進行嚴格的性能測試。然而,日益復雜的數字調制技術常常給面對緊湊的項目期限的設計團隊帶來更多的壓力。所以,設計人員不僅要在短時間內完成系統的測試,還要盡快從測試結果中推斷出造成問題的可能原因。本文提出一種全自動化的掃描測試方案,可以對數字通信系統發射鏈路兩個關鍵參數EVM (Error Vector Magnitude)和ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)進行快速、準確地測量,以便在第一時間找到設計中問題所在。

1 數字通信發射鏈路測試

對于數字通信系統測試來說,絕大多數參數指標是在頻域完成的,這就需要通過控制頻譜分析儀和矢量信號分析儀進行測量。其中測量數字調制的質量對于保證數字通信系統正常工作和信息準確傳遞有著重要的意義。數字通信系統的調制指標主要有EVM,相位誤差,IQ不平衡度等。

EVM是指某一瞬時理想參考信號和被測量信號矢量差值的模值。采用安捷倫矢量信號分析儀89600可以提供快速、高分辨率的頻譜測量、解調和時域分析,來獲得EVM的測量結果。

ACPR測量的是某一通信頻段主信號能量有多少泄漏到相鄰頻段。它也是數字通信系統的重要指標,過大的功率泄漏會引起相鄰頻段之間的相互干擾。通常,我們最關注的是主要頻段的信號功率和鄰近頻段功率的比值,通過控制頻譜分析儀測量獲得。

數字通信系統發射鏈路掃描測試是指針對某個參數,如增益、頻點等的變化評估其對EVM和ACPR的影響。本文以發射鏈路增益自動功率控制掃描為例進行闡述。APC(Automatic Power Control)自動功率控制掃描是對發射鏈路中功率放大器驅動和上變頻混頻器的增益進行掃描,這些控制位在集成電路中通過特定的寄存器位來進行設置,LabVIEW通過SPI和I2C總線以特定的時序訪問芯片上這些寄存器,實現讀寫控制功能,來改變發射鏈路增益,掃描測試框圖如圖1所示。

LabVIEW通過GPIB總線對頻譜分析儀進行控制測量ACPR；使用ActiveX控件控制安捷倫89600矢量信號分析儀測量EVM參數。這個實時控制系統可以利用TCP/IP、GPIB協議功能來完成PC計算機和儀器間的雙向命令傳送。LabVIEW自動掃描程序前面板如圖2所示。

根據掃描測試操作順序面板分為兩個部分:左邊是從Excel表格讀入使發射鏈路功率線形衰減的控制寄存器值;右邊是對儀器參數進行的自定義設置以保證更高的測量精度。所以,整個LabVIEW程序操作可以分為4部分：從Excel表格中讀取發射鏈路不同增益衰減情況下的寄存器值；將這些值通過SPI總線寫入芯片相應的寄存器中改變發射鏈路增益(功率)；接著,自動調整儀器設置并從中讀取測量參數EVM和ACP；將測量數據結果實時寫入指定的Excel文件并存儲以便后處理進行分析。

ExcelRead.vi實現從打開的Excel文件指定工作表的指定行、列中讀取寄存器預設值,并存入到LabVIEW的一個二維數據表中緩沖。這樣的好處是可以及時更正APC的預設值,使測試靈活。本設計中這個動作通過圖2中的“從Excel讀取APC數據”按鈕進行觸發,使用一個LabVIEW的事件處理結構進行處理。

SPIWrite.vi和SPIRead.vi 通過LabVIEW對PC計算機并行接口進行編程,通過SPI三線控制完成和芯片之間的通訊。其中,并行接口控制是通過LabVIEW中的強大的I/O程序模塊為基本操作單元實現的。

2 發射鏈路EVM自動化掃描

在通過更改寄存器值完成發射鏈路功率配置后,就需要控制矢量信號分析儀89600調整儀器設置,并讀取掃描得到的EVM數據。LabVIEW完成對89600初始化后,為保證EVM自動測試精度需要對其做出如下配置,如圖3所示。

首先,要激活89600顯示頻譜圖的Trace B,如圖4所示。并命令其縱軸進行自動調整以保證功率譜在儀器顯示的合適位置上。

接著,激活頻段功率測量模式(BandPower),按照前面板設定的“頻帶寬”參數,對頻段功率的左、右邊界頻率進行設定。這時,LabVIEW就可以通過BandPowerResult屬性節點準確讀取載波的的功率。

頻段功率值對于調整儀器的Range參數和保證EVM精度有著至關重要的意義。Range參數調整的是儀器中模數轉換器(Analog-to-digital converter)的輸入信號范圍,其值若是過大必然導致輸入信號的嚴重失真而使EVM參數惡化；如果Range值太小則使EVM參數對于引入噪聲過于敏感,同樣導致不準確的測試結果。大量實測結果表明,當Range參數值的設定比以上測量得到的頻段功率值大3 dB時,可以保證EVM的精確度。另外,由于LabVIEW編程中頻段功率單位是dBm,而Range參數單位是電壓峰值Vpk,所以在進行自動Range調整時程序需要通過相應算法進行單位轉換,如圖3中第2行結尾的框圖所示。

在完成各種配置之后,就需要讀取EVM等相應的測試結果。這通過臨時建立一個文本文件“TempTable.TXT”讀取89600中Trace D中的測量參數結果表格,并將其導入到LabVIEW中存儲為一個數組變量,要讀取測量參數只要指明參數所在的下標并讀取參數即可,如圖3中最后一行框圖所示,下標6，8，18分別指向參量參數EVM、相位誤差、相位誤差峰值。最后通過LabVIEW把數據寫入并存儲到到一個CSV數據文件中以便進行數據處理分析。

3 發射鏈路ACPR自動化掃描

測量ACPR之前也同樣需要對發射鏈路的功率進行配置并且手動將頻譜儀調整到ACP測試模式下。但是不同的是,這個測量需要通過GPIB總線或TCP/IP協議使用SCPI指令通過VISA接口控制頻譜分析儀進行,LabVIEW的框圖如圖5。

程序的最外面是一個While循環和事件結構用于選擇觸發哪種測試模式。在ACPR掃描測試模式下,掃描通過For循環實現,次數由APC預定值表格的行數來確定。一個順序結構被嵌套在For循環里實現分步驟操作控制,在第0，1幀通過更改芯片寄存器完成了發射鏈路的功率衰減配置,第2幀實現測量并存儲數據。

LabVIEW中實現儀器訪問是通過VISA接口實現的。在指明儀器的地址后,可以通過VISA的寫模塊發送SCPI指令,而通過讀模塊讀取儀器的反饋信息。

首先,要標記載波的峰值功率,圖5中“DISP:WIND:TRAC:Y:RLEV 8”指令將頻譜儀的縱軸的參考功率設置為8 dBm,這樣可以將頻譜圖壓低在儀器顯示界面中以便與后面的操作：使標記Marker1找到頻譜中的峰值,并將其讀取出來。

接著,還需要同樣的命令將縱軸參考功率設置為－6 dBm,因為在整個掃描的過程中,發射鏈路的功率由0 dB衰減到-76 dB,在衰減很大的情況下,載波信號幅度已經很小,甚至可能被噪底所淹沒,這就需要將整個儀器的頻譜再次提高,以保證儀器ACPR計算的準確性。

最后,通過“FETC:ACP?”指令將儀器測量結果存儲到LabVIEW的數組里面,同樣通過下標指向要讀取的參數并將其存儲的CSV數據文件當中。

4 測試結果與分析

通過測試基于RDA8206的TD-SCDMA通信系統發射鏈路EVM和ACPR驗證了所提出方法的正確性。實測掃描結果如圖6,圖7所示。

圖6 EVM隨發射鏈路功率衰減變化圖實例測試表明在發射鏈路功率衰減到-50 dB時仍能保證調制質量,所以EVM掃描可以直觀的看出數字通信系統發射鏈路調制質量惡化情況分析造成問題的原因。

ACPR掃描可以用于分析載波信號功率泄漏相鄰頻段所造成的干擾狀況。本文提出的方法在保證測量精度的條件下,相對手動操作可以將測試效率提高60％,充分發揮了自動化儀器儀表測試的優勢。

參 考 文 獻

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