通信系统课程设计报告
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光纤通信课程设计报告一、课程目标知识目标:1. 让学生理解光纤通信的基本原理,掌握光纤的传输特性以及光纤的类型和结构。
2. 使学生掌握光纤通信系统的组成,了解发射机、光纤、接收机等关键部件的工作原理。
3. 让学生掌握光纤通信的优点,了解其在现代通信领域的应用。
技能目标:1. 培养学生运用光纤通信知识解决实际问题的能力,学会分析光纤通信系统的性能指标。
2. 提高学生的实验操作能力,通过实践掌握光纤的连接、敷设和测试方法。
3. 培养学生运用所学知识进行小组合作和交流表达的能力。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对光纤通信技术的好奇心和探究欲望,培养其创新意识和科学精神。
2. 培养学生热爱科学、勤奋学习的态度,使其认识到科学技术对社会发展的贡献。
3. 引导学生关注我国光纤通信领域的发展,增强国家自豪感和责任感。
本课程针对高年级学生,课程性质为理论实践相结合。
在分析课程性质、学生特点和教学要求的基础上,将课程目标分解为具体的学习成果。
后续教学设计和评估将以此为基础,确保学生能够达到预期学习效果。
二、教学内容1. 光纤通信原理- 光纤的结构与分类- 光纤的传输特性:模式、带宽、损耗- 光的发射与接收原理2. 光纤通信系统组成- 发射机:光源、调制器- 光纤:单模光纤、多模光纤- 接收机:光检测器、解调器3. 光纤通信技术的应用- 现代通信网络中的应用- 不同场景下的光纤敷设与接入技术- 光纤通信在我国的发展现状与趋势4. 光纤通信性能分析- 系统性能指标:速率、误码率、距离- 影响光纤通信性能的因素- 提高系统性能的方法和技术5. 实践操作- 光纤的切割、熔接和测试- 光纤通信实验:搭建简易光纤通信系统- 小组合作:设计并分析光纤通信方案教学内容根据课程目标进行选择和组织,确保科学性和系统性。
教学大纲明确以下安排和进度:- 第1周:光纤通信原理- 第2周:光纤通信系统组成- 第3周:光纤通信技术的应用- 第4周:光纤通信性能分析- 第5周:实践操作(实验课)教材章节对应如下:- 第1-2章:光纤结构与特性、光纤通信原理- 第3章:光纤通信系统组成- 第4章:光纤通信技术与应用- 第5章:光纤通信性能分析与优化教学内容紧密联系课本,旨在帮助学生掌握光纤通信知识,提高实践操作能力。
通信课程设计实验总结一、教学目标通过本章的学习,学生将掌握通信原理的基本概念、通信系统的组成及其工作原理;学会分析通信系统的基本性能指标,并能运用通信原理解决实际问题。
具体目标如下:1.知识目标:•了解通信系统的定义、分类和性能指标。
•掌握模拟通信系统和数字通信系统的基本原理。
•熟悉信号与系统的基本概念,包括信号的分类、运算和变换。
•理解调制、解调、编码和解码等基本通信过程。
2.技能目标:•能够运用数学工具分析通信系统的信号和系统特性。
•能够运用通信原理分析和解决实际通信问题。
•学会使用通信实验设备,进行通信系统的仿真和实验。
3.情感态度价值观目标:•培养学生的科学思维和创新能力,提高学生对通信技术的兴趣。
•培养学生团队合作精神,学会与他人共同分析和解决问题。
•培养学生关注社会热点问题,提高学生将通信技术应用于实际问题的意识。
二、教学内容本章主要讲授通信原理的基本概念、通信系统的组成及其工作原理。
教学内容安排如下:1.第一节:通信系统概述•通信系统的定义、分类和性能指标。
•信号与系统的基本概念,包括信号的分类、运算和变换。
2.第二节:模拟通信系统•调制、解调的基本原理和过程。
•模拟通信系统的性能分析。
3.第三节:数字通信系统•数字通信系统的基本原理和过程。
•数字通信系统的性能分析。
4.第四节:通信系统的应用•通信系统在现代社会中的应用实例。
•通信技术的发展趋势。
三、教学方法本章采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:讲解通信原理的基本概念、通信系统的组成及其工作原理。
2.案例分析法:分析实际通信系统案例,让学生更好地理解通信原理的应用。
3.实验法:安排通信实验,让学生动手实践,巩固所学知识。
4.讨论法:学生分组讨论,培养学生的团队合作精神和科学思维能力。
四、教学资源为支持本章的教学内容和教学方法,我们将准备以下教学资源:1.教材:《通信原理》2.参考书:《信号与系统》、《数字信号处理》3.多媒体资料:通信系统原理讲解PPT、通信系统应用案例视频4.实验设备:通信实验装置、信号发生器、示波器等通过以上教学资源,为学生提供丰富的学习体验,提高学生的学习效果。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:指导教师:工作单位:题目: 《通信系统课群综合训练与设计》1课程设计的目的通过课程设计,使学生加强对电子电路的理解,学会对电路分析计算以及设计。
进一步提高分析解决实际问题的能力,通过完成综合设计型和创新性实验及训练,创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会,锻炼分析﹑解决电子电路问题的实际本领,实现由课本知识向实际能力的转化;加深对通信原理的理解,提高学生对现代通信系统的全面认识,增强学生的实践能力。
2 课程设计要求要求:掌握以上各种电路与通信技术的基本原理,掌握实验的设计、电路调试与测量的方法。
1.培养学生根据需要选学参考书,查阅手册,图表和文献资料的自学能力,通过独立思考﹑深入钻研有关问题,学会自己分析解决问题的方法。
2.通过对实验电路的分析计算,了解简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
3.掌握示波器,频谱仪,失真度仪的正确使用方法,学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法,提高动手能力。
3 课程设计进度安排指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要 ....................................................... 错误!未定义书签。
Abstract.. (II)1设计任务 (1)2实验原理分析 (2)2.1 PCM原理介绍 (2)2.2 HDB3编码及解码原理 (8)2.2.1编码规则 (8)2.2.1解码规则 (8)2.3 汉明码 (9)2.3.1 校验 (9)2.3.3 校验方法 (9)2.3.4 编码原理 (9)2.4 PSK数字调制 (13)2.4.1 4PSK调制原理 (13)2.4.2 4PSK解调原理 (14)2.5 AWGN信道原理 (15)3 实验方案设计 (16)3.1 PCM编解码分析 (16)3.2 汉明码编解码分析 (16)3.3 HDB3编解码分析 (17)3.4 PSK调制解调编程分析 (17)3.5 AWGN信道编码分析 (17)4 MATLAB整体程序设计 (18)4.1 MATLAB使用简介 (18)4.2 MATLAB中主要函数简介 (18)4.3 系统编码流程图 (18)5 结果分析 (19)5.1 PCM编码结果 (19)5.2 汉明码编码结果 (20)5.3 HDB3编码结果 (22)5.4 PSK调制结果 (23)5.5 AWGN信道仿真结果 (24)5.6 PSK解调结果 (24)5.7 HDB3解调结果 (25)5.8 汉明码解码结果 (25)5.9 PCM解码结果 (26)6 分析与小结 (27)6.1 实验结果分析 (27)6.2 实验中遇到的问题 (27)6.3 小结 (27)参考文献 (28)附录: (29)通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。
课程设计报告课程名称光纤通信课题名称通信系统综合实验一、设计内容与设计要求1、设计内容1)多路数据+多路电话光纤综合传输系统的实现2)多路数据+多计算机+单路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现3)*多路计算机+双路图像/语音全双工光纤综合传输系统的实现2、设计目的掌握变速率时分复用的原理、实现方法;学习并掌握计算机RS232通信技术;掌握时分复用技术和波分复用技术的灵活搭配使用;实现数字和语音同时通信。
3、实验仪器与设备1.光纤通信实验系统2台。
2.示波器1台。
3.波分复用器2个。
4.电话2部。
I5.FC/FC光纤跳线2根。
6.计算机若干台串口通信电缆若干根。
7.1310nm/1550nm波长波分复用器2个。
8.摄像头1个。
9.监视器1个(或用电话代替)。
4、设计原理《多路数据+多路电话光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、PCM编译码、波分复用等几个子系统,具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十四、实验二十五、实验二十的方法;《多路数据+多计算机+单路图像图像/语音全双工光纤综合传输系统》拟实现模拟图像、数据在同一光纤中传输。
即在光纤中同时传输数字数据和模拟信号。
一种解决方案综合了《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十六、实验二十七、实验十六的知识;《多路计算机+双路图像/语音全双工光纤综合传输系统》综合了固定速率时分复用、解固定速率时分复用、变速率时分复用、解变速率时分复用、位时钟提取(数字锁相环DPLL)原理及实现五个实验,具体的实验原理可以参看《光纤通信原理教学系统实验指导书》中的实验二十一、实验二十三、实验二十四、实验二十五、实验二十六、实验二十七。
5、设计要求掌握结构化系统设计的主体思想,以自下而上逐步完善的方法实现指定的通信系统功能,并按要求测试相关参数、波形等实验数据,以积累一些典型的通信子系统的功能、性能、参数等知识以及系统集成的知识。
通信自动化系统课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解通信自动化系统的基本原理,掌握相关的概念和术语。
2. 学习通信自动化系统中常用的通信技术和控制方法,了解其在实际工程中的应用。
3. 掌握通信自动化系统的设计流程和关键步骤,能够运用相关知识解决实际问题。
技能目标:1. 能够分析通信自动化系统的需求,进行系统总体设计和功能划分。
2. 学会使用相关软件工具进行通信自动化系统的模拟与仿真,具备初步的系统搭建能力。
3. 培养学生的团队协作和沟通能力,使其能够在项目实践中有效配合,共同完成设计任务。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对通信自动化技术的兴趣,激发其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的工程意识,使其认识到通信自动化技术在国民经济发展中的重要作用。
3. 培养学生的责任感和使命感,使其在学习过程中关注社会问题,将所学知识应用于国家建设。
课程性质:本课程为实践性较强的学科,结合通信工程和自动化技术,旨在培养学生的实际操作能力和创新精神。
学生特点:高中年级学生,具有一定的物理、数学和信息技术基础,对通信自动化技术有一定了解,求知欲强,喜欢动手实践。
教学要求:结合学生特点,注重理论与实践相结合,以项目驱动教学,培养学生的实际操作能力和团队协作精神。
通过课程学习,使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果,为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 通信自动化系统概述- 通信自动化系统的基本概念与组成- 通信自动化系统的发展历程与趋势2. 通信技术基础- 通信原理与通信方式- 信号传输与调制解调技术- 常用通信协议与标准3. 自动化控制技术- 控制系统基本原理与分类- 自动化控制设备及其功能- PLC编程与应用4. 系统设计与实现- 通信自动化系统设计方法与流程- 系统功能划分与模块设计- 系统集成与调试5. 应用案例与实际操作- 通信自动化系统在工业、交通等领域的应用案例- 实际操作:系统搭建、调试与优化- 故障分析与处理方法6. 创新实践与拓展- 设计与创新:基于实际需求,开展通信自动化系统设计与创新- 团队协作:分组进行项目实践,培养学生的团队协作能力- 拓展学习:引导学生关注通信自动化领域的前沿技术与发展动态教学内容安排与进度:第一周:通信自动化系统概述第二周:通信技术基础第三周:自动化控制技术第四周:系统设计与实现第五周:应用案例与实际操作第六周:创新实践与拓展教学内容依据课程目标和教学要求进行选择和组织,确保科学性和系统性。
课程设计之通信系统设计一、教学目标通过本章的学习,学生将掌握通信系统设计的基本原理和方法,了解通信系统的组成部分和关键技术,能够运用所学知识分析和解决通信系统设计中的实际问题。
具体目标如下:1.知识目标:(1)掌握通信系统的定义、分类和性能指标;(2)了解模拟通信系统和数字通信系统的原理及特点;(3)熟悉通信系统的调制、解调、编码和解码技术;(4)掌握通信系统的可靠性分析和故障检测方法。
2.技能目标:(1)能够运用所学知识分析和解决通信系统设计中的基本问题;(2)具备通信系统参数的测量和分析能力;(3)能够运用通信系统设计软件进行简单的通信系统设计。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生的团队合作意识和动手能力;(2)增强学生对通信工程领域的兴趣和好奇心;(3)培养学生关注社会热点,将所学知识应用于实际问题的意识。
二、教学内容本章主要围绕通信系统设计展开,教学内容如下:1.通信系统的定义、分类和性能指标;2.模拟通信系统和数字通信系统的原理及特点;3.通信系统的调制、解调、编码和解码技术;4.通信系统的可靠性分析和故障检测方法;5.通信系统设计软件的使用和操作。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性,本章将采用多种教学方法:1.讲授法:用于讲解通信系统设计的基本原理和方法;2.讨论法:学生讨论通信系统设计的实际案例,培养学生的分析能力和团队协作能力;3.案例分析法:分析典型的通信系统设计实例,使学生能够将理论知识应用于实际问题;4.实验法:安排通信系统设计实验,培养学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,本章将选用以下教学资源:1.教材:《通信系统设计》;2.参考书:相关通信领域的学术论文和专著;3.多媒体资料:教学PPT、视频资料等;4.实验设备:通信系统设计实验套件。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果,本章将通过以下方式进行教学评估:1.平时表现:考察学生在课堂讨论、提问和实验操作等方面的积极参与程度,占总评的30%;2.作业:布置与本章内容相关的习题和设计任务,要求学生在规定时间内完成,占总评的20%;3.考试:安排一次闭卷考试,测试学生对本章知识的掌握程度,占总评的50%。
通信系统仿真课程设计1. 引言通信系统是现代社会不可或缺的一部分,它在无线通信、互联网、电视、手机、卫星通信等方面都有广泛应用。
为了能够更好地理解和分析通信系统的性能,在通信工程领域中,仿真技术被广泛应用。
本课程设计将介绍通信系统仿真的相关概念、方法和工具,以及如何根据具体问题进行通信系统的仿真。
2. 通信系统仿真的目的和意义通信系统仿真是通过计算机模拟通信系统的运行和性能,以达到理解系统特性、优化设计和解决问题的目的。
它在通信工程领域有着重要的意义和广泛的应用。
通信系统仿真的目的主要有以下几点:•理解系统特性:通过仿真可以深入了解通信系统的各个组成部分,包括信源、信道、调制解调器、信道编码和解码等,从而更好地理解系统的工作原理和性能特点。
•优化设计:通过仿真可以评估不同的系统设计方案,找到最佳的参数配置和算法,从而提高系统的性能,降低成本。
•解决问题:通过仿真可以模拟通信系统在不同情况下的性能表现,从而分析和解决实际问题,比如干扰问题、误码率改善等。
3. 通信系统仿真的基本原理通信系统仿真的基本原理是模拟和计算。
通信系统仿真通常涉及到以下几个方面的模拟和计算:•信源:通过模拟产生各种类型的信号,比如正弦波、随机信号等。
•信道:通过模拟产生不同的信道特性,比如传输损耗、多路径效应、噪声等。
可以通过添加白噪声、多径信道模型等方式来模拟实际信道的特性。
•调制解调器:通过模拟调制解调过程,将数字信号转换为模拟信号或者将模拟信号转换为数字信号。
•信道编码和解码:通过模拟编码和解码过程,对信号进行编码和解码,提高抗干扰性能。
•误码分析:通过模拟接收端信号的误码情况,分析误码率和误差传播等指标。
通信系统仿真的计算过程需要使用编程语言和相关工具,比如MATLAB、Python等,以及通信系统仿真平台,比如NS-3、OPNET等。
4. 通信系统仿真的步骤通信系统仿真通常包括以下几个步骤:1.确定仿真目标:明确仿真的目标,包括仿真对象、仿真精度和仿真场景等。
~~~~~~学院课程设计报告课程名称:通信系统课程设计院部:电气与信息工程学院专业班级:学生姓名:指导教师:完成时间:2010 年12 月31日报告成绩:高速数字光纤通信系统的设计目录 (3)摘要 (4)关键词 (4)Abstract (5)第一章数字光纤通信系统的整体设计 (6)1.1数字光纤通信系统的简介 (6)1.2 数字光纤通信系统的基本设计思想 (7)1.3 数字光纤通信系统设计的方案分析 (7)第二章数字光纤通信系统的具体设计 (8)2.1 A—E的工程分站设计 (8)2.2 系统部件的选择 (8)2.2.1光源的选择 (8)2.2.2光纤的选择 (8)2.2.3光电检测器的选择 (9)2.2.4光接口规范的选择 (9)2.3 应用代码的选择 (9)2.4 衰耗预算 (10)2.4.1无光放大器系统的衰耗预算 (10)2.4.2带光放大器系统的衰耗预算 (10)2.5色散预算 (11)2.5.1码间干扰与频率啁啾的功率代价 (11)2.5.2色散相关参数的确定 (12)2.5.3色散的具体计算 (12)第三章数字光纤通信系统设计结果 (14)总结 (16)参考文献 (17)当今世界,计算机与通信技术高度结合,光纤通信有了长足发展。
纵观当今电信的主要技术,光纤和广波的变革极大的提高着信息的传输。
进入1993年以后,我国光纤通信已处于持续大反战时期。
其特征是大量新技术,特别是网络技术、高速介质接入网(HMAV)光时分复用接入(OTMMA)和波分复用接入(WDMA)、光孤子(solition)、掺铒光纤放大器(EDFA)、SDH产品等开发实用实用化开展大量、深入研究工作。
同时,各种专用光纤系统组成及其系统参数测量技术现状,无论是对光纤通信的业主、经销商,还是对光纤通信的广大用户都是重要的。
20世纪70年代末,光纤通信开始进入实用化阶段,各种各样的光纤通信系统如雨后春笋在世界各地建立起来,逐渐成为电信传送网的主要传送手段。
通信系统综合课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解通信系统的基本原理,掌握模拟和数字通信的基本概念。
2. 学习通信系统中各个组件的功能和相互关系,了解信号传输和处理的过程。
3. 掌握通信系统性能指标,理解信噪比、误码率等参数对通信质量的影响。
技能目标:1. 能够运用所学知识分析和设计简单的通信系统,进行系统仿真和性能评估。
2. 培养实际操作通信设备的能力,进行数据采集、处理和分析。
3. 提高团队协作和沟通能力,通过小组讨论、报告等形式,展示课程项目成果。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对通信工程的兴趣和热情,激发探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养,注重实践和理论相结合。
3. 增强学生的环保意识和社会责任感,关注通信技术在可持续发展中的作用。
本课程针对高年级学生,结合通信原理、信号与系统等相关知识,以提高学生的理论水平和实践能力为核心。
课程性质为综合性、实践性强的课程设计,要求学生在掌握基础知识的基础上,能够运用所学解决实际问题。
通过分解课程目标为具体的学习成果,使学生在完成课程设计的过程中,达到对通信系统知识的深入理解和技能的全面提升。
二、教学内容本章节教学内容围绕通信系统的基础知识和实践技能展开,主要包括以下几部分:1. 通信原理概述:介绍通信系统的基本概念、分类和原理,关联教材第1章内容。
2. 模拟通信系统:讲解模拟调制、解调技术,分析AM、FM、PM等调制方式的性能,关联教材第2章。
3. 数字通信系统:阐述数字信号的基带传输、频带传输,介绍ASK、FSK、PSK等数字调制技术,关联教材第3章。
4. 通信系统性能分析:讨论信噪比、误码率等性能指标,分析影响通信质量的因素,关联教材第4章。
5. 通信系统设计:结合实际案例,讲解通信系统的设计方法和步骤,包括信号源、信道、接收器等组成部分的设计,关联教材第5章。
6. 通信设备与应用:介绍常见的通信设备及其功能,探讨通信技术在现代生活中的应用,关联教材第6章。
通信原理课程设计设计报告课题名称专业班级:姓名:学号:起止时间: 2014.06.16-2014.06.29重庆交通大学信息科学与工程学院目录一、课题内容二、设计目的三、设计要求四、实验条件五、系统设计1、通信系统的原理2. 所设计子系统的原理六、详细设计与编码1. 设计方案2. 编程工具的选择3. 编码与测试4. 运行结果及分析七、设计心得八、参考文献 (20)一、课题内容本课题是基于MATLAB的通信系统仿真-模拟调制系统仿真二、设计目的1、培养学生系统设计与系统开发的思想;2、培养学生利用软件进行通信仿真的能力;三、设计要求1、对通信系统有整体的较深入的理解,深入理解自己仿真部分的原理的基础,画出对应的通信子系统的原理框图;2、提出仿真方案;3、完成仿真软件的编制;4、仿真软件的演示;5、提交详细的设计报告。
四、实验条件计算机、Matlab软件五、系统设计1、通信系统的原理(阐述整个通信系统原理,最后之处你主要负责哪一部分)通信的目的是传输信息。
通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。
对于电通信来说,首先要把消息转变成电信号,然后经过发送设备,将信号送入信道,在接收端利用接收设备对接受信号作相应的处理后,送给新宿再转换为原来的消息。
通信的一般模型如下:通常,按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统:数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统:信源编码与译码目的:完成模/数转换、数据压缩(提高信息传输的有效性)。
加密与解密目的:保证所传信息的安全。
信道编码与译码目的:增强抗干扰能力。
数字调制与解调目的:形成适合在信道中传输的带通(调制)信号 。
我做的是模拟通信系统仿真,就模拟系统典型调制方式AM 、SSB 、FM 进行仿真。
本次设计对AM 调制方式进行了仿真,并对大信噪比、小信噪比条件下对信号进行包络解调。
通信系统课程设计报告信息化已经成为21世纪不可逆转的趋势,通信关乎着我们每个人的生活,下面是XX采集的通信系统课程设计报告,欢迎大家参考。
学生姓名 : 张伟学号 : XX2300143专业 : 通信工程班级: XX级通信系统课程设计实验报告第三代移动通信系统中的软件无线电技术张伟 XX2300143南京信息工程大学滨江学院电子工程系软件无线电是近几年来提出的一种实现无线通信的新概念和体制[1~3]。
它的核心是:将宽带A/D和D/A变换器尽可能地靠近天线,而将电台功能尽可能地采用软件进行定义。
软件无线电把硬件作为无线通信的基本平台,而把尽可能多的无线通信功能用软件来实现。
这样,无线通信系统具有很好的通用性、灵活性,使系统互联和升级变得非常方便,这很可能使软件无线电成为继模拟通信到数字通信和固定通信到移动通信之后的无线通信领域的第三次突破[4]。
软件无线电在通信系统中,特别是在第三代移动通信系统中的应用是越来越成为研究的热点。
例如欧洲的ACTS(Advanced Communications Technologies and Services)计划中,有三项计划是将软件无线电技术应用在第三代移动通信系统(UMTS-Unmiversal Mobile Telecommunications System)中的。
FIRST(Flexible Integrated Radio Systems Technology)计划将软件无线电技术应用到设计多频/多模(可兼容GSM、DSP1800、W-CDMA、现有的大多数模拟体制)可编程手机。
这种手机可自动检测接受信号以接入不同的网络,且适应不同接续时间的要求;FRAMES(Future Radio Wideband Multiple Access Systems)计划目标是定义、研究与评估宽带有效的多址接入方案来满足UMTS要求,技术方法之一是采用软件无线电技术;SORT(Software Radio Technology)计划是演示灵活的有效的软件可编程电台,它具有无线自适应接入功能,并符合UMTS的标准。
在美国,研究基于软件无线电技术的第三代移动通信系统的多频带多模式手机与基站。
同时还注意到软件无线电技术与计算机技术的融合,为第三代移动通信系统提供良好的用户界面,如麻省理工学院的SpectrumWare计划[5]。
我国对软件无线电技术也相当重视,例如我国提出了第三代移动通信系统方案SCDMA[6],SCDMA是一种同步的直接扩频CDMA技术,它结合了智能天线、软件无线电及全质量话音压缩编码技术等90年代通信新技术。
软件无线电技术在第三代移动通信中的应用是国家863计划的申请项目之一。
因而软件无线电技术是我国第三代移动通信系统的关键技术之一。
软件无线电技术是90年代新技术之一,它已与第三代移动通信系统紧密的结合起来,第三代移动通信系统的研究推动了软件无线电技术的发展,而软件无线电技术又促使第三代移动通信系统更加灵活的实现。
本文分析了软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用,并总结归纳了由于第三代移动通信系统的推动作用,软件无线电系统呈现出的一些新的发展趋势。
第三代移动通信系统是指国际电信联盟(ITU)正在组织进行研究的,未来公用陆地移动通信系统即FPLMTS,1996年更名为IMT-XX。
第三代移动通信系统的主要目标是要将包括卫星在内的所有网络融合为可以替代众多网络功能的统一系统。
它能提供宽带业务并实现全球无缝覆盖[7]。
该系统具有以下特点:(1)提供全球无缝覆盖和漫游;(2)提供第二代系统不能提供的多媒体业务(速率可高达2Mb/s);(3)适应多种业务环境:蜂窝、无绳、卫星移动、PSTN、数据网、IP等;(4)具有单一的通信号码;(5)保证高的服务质量、按需分配带宽;(6)有多频多模通用手机;(7)频谱利用率高,容量大;(8)网络结构能适用无线、有线多种业务要求;(9)系统起始配置能充分利用第二代设备和设施,随后可平滑升级。
在第三代移动通信系统所要实现的目标与系统的特点中,最核心的问题是提供不同环境下的多媒体业务及实现包含水、陆、空的全球覆盖。
因而它要求实现多种网络的综合:无线网与无线网的综合;移动网与固定网的综合;陆地网与卫星网的综合。
又适应多种业务环境,且与第二代移动通信系统兼容,便于平滑升级。
对于通信终端而言,它面对是多种网络的综合系统,因而需要实现多频多模式终端(手机)。
第三代移动通信系统可支持的速率为室内静止2Mb/s;步行移动384kb/s;车速移动144kb/s;卫星移动/s,所以手机要适应宽带多业务的要求。
软件无线电为通信系统提供一种新型的结构,那就是利用统一的硬件平台,不同的软件来实现不同的功能。
只有软件无线电技术才能解决多频多模式多业务终端问题[8]。
由于第三代移动通信的标准的统一是非常困难的,IMT-XX的发展策略已经改变过去“一统”的概念,而注意到以各地区现有第二代系统网络基础为参考来制定比较现实的过渡方法,并在1997年3月的会议上一致通过了“IMT-XX家族”的概念[9、10],它放弃了在空中接口、网络技术方面等一致性的努力,而致力于制定网络接口的标准和互通方案。
因此,也存在多频多模多业务基站问题。
软件无线电是解决基站问题的利器。
具体地讲,软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用体现在以下几个方面:(1)为第三代移动通信手机与基站提供了一个开放的、模块化的系统结构;(2)智能天线结构的实现,空间特征矢量包括DOA的获得、每射频通道权重的计算和天线波束赋形;(3)各种信号处理软件的实现,包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件算法等。
开放的、模块化的系统结构是软件无线电技术的核心,对于第三代移动通信系统是非常重要的。
它为第三代移动通信系统提供了通用的系统结构,功能实现灵活,系统改进与升级很方便;利用统一的硬件平台,不同的软件来满足“IMT-XX”家庭概念的要求,实现不同标准之间的互操作;系统结构的一致性使得设计的模块化思想能很好的实现,且这些模块具有很大的通用性,能在不同的系统及升级时很容易地复用;由于系统结构功能的实现主要是由软件来实现的,软件的生存周期决定了通信系统的生存期,这样就能更快地跟踪市场变化,降低更新换代的成本。
智能天线技术是第三代移动通信系统的关键技术之一,利用软件无线电来实现智能天线,可以提高智能天线的性能。
各种信号处理软件是软件无线电关键,应积极探索新的算法为更好的解决多频多模问题铺平道路。
软件无线电技术是当今计算技术、超大规模集成电路和数字信号处理技术在无线电通信中应用的产物。
它在我国提出的第三代移动通信系统SCDMA中,应用就更广泛了,SCDMA系统的基站和终端都采用了高速数字处理器和高速A/D变换器,处理速度高于5000万次/秒,全部基带信号处理和变换都用软件来完成。
在SCDMA中软件无线电将实现如下功能:(1)提供一个开放的模块化的系统结构;(2)智能天线的实现;(3)同步检测、建立和保持;(4)用户终端D-QPSK解调器中的载波恢复、频率校准和跟踪;(5)每码道功率的测得和发射功率控制的实现;(6)接收通道的电平检测和接收增益控制;(7)扩频调制和解调,包括WALSH码和PN码的产生;(8)语音编译码;(9)DTMF、MFC及各种信号的产生和检测;(10)信道编码、复接和分接;(11)发射脉冲成形滤波;(12)SWAP信令的差错检测;(13)接收信令的差错检测;(14)发射通道的数字预失真;(15)基站收发信机的校准。
以上可以看出软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用是非常广泛的,而且只有软件无线电技术才能解决第三代移动通信系统中的多频多模手机与基站问题。
第三代移动通信系统是一个极富挑战性与创造性的未来标准的构想,而软件无线电技术是第三代移动通信系统的关键技术之一,故世界各国都投入巨大的力量研究软件无线电技术在第三代移动通信系统中的应用,推动了软件无线电的发展。
特别是近几年来,软件无线电的体系结构出现了一个些新的发展趋势。
体系结构分层化与软件模块化软件无线电采用开放式的模块化的即插即用的系统结构,大大增强了第三代移动通信系统的灵活性、重用性。
这与以往的无线电台有本质的区别,但仅是采用此结构还是远远不够的。
第三代移动通信系统的软件设计是非常复杂的,为了减小软件设计的复杂性,软件无线电需要按层或级的方式来组织。
Joseph Mitola在数学分析的基础上提出了一个软件无线电分层虚拟机参考模型,如图1[11]。
分层虚拟机模型定义了关键的接口。
最底层是由普通处理器与具有指令集的ASIC与FPGA组成。
它包括了设备驱动、中断子程序、任务控制、资源分配与相关的操作系统服务。
它提供了一个统一的硬件平台。
基础结构虚拟机是建立与控制信息传输线程的。
这包括话音通道、数据路径、无线控制信息线程、定时分配、频率校准与本地服务。
基础结构状态机是为每一个用户信道提出请求与分配内部资源的。
信道状态机控制静音、同步、保密功能和多媒体数据与话音的传输。
通信服务如连接一个蜂窝用户与一个SINCGARS用户是通过建立连接与插入代理来实现。
此分层虚拟机模型是初步的,还需要研究与细化。
软件无线电不仅需要硬件模块化,软件也需要模拟化[12]。
由于缺乏标准的应用级的软件到软件的API与缺乏对存储器、缓存空间与处理资源的量化。
软件重用度低,花费大,研制周期长,因而需要把软件实用地分成模块并有清楚定义与广泛应用的接口。
软件无线电论坛是根据API(Application Programming Interface)来进行区分,采用CORBA技术。
CORBA技术能够无缝的共享应用数据,它提供了一种软总线。
利用接口定义语言(JAVA语言是一个子集),每一个软件包被提供一个信息传输接口到ORB,被确定数量的对象用CORBA接口来实现插拔。
CORBA技术在软件无线电中的应用还需要进一步研究。
图1 软件无线电分层虚拟参考模型软件无线电结构数学分析化当软件无线电经历从研究到实用的转变时,建立软件无线电结构的可证明特性越来越重要[11]。
如虽然用CORBA 技术可以实现软件的模块化,大大提高了软件的可重用性,但是由于缺乏数学分析对存储器、缓存空间与处理资源的量化,很难讲出一个软件模块的数据吞吐、响应时间及其它关键要求。
当重用自己软件库中或第三方的软件时,可能存在系统性能下降,甚至系统崩溃,需要用数学模型来刻划快速涌现的技术。
利用拓扑学来研究软件无线电结构,提高了即插即用结构的应用和有效重用。
分析拓扑结构特性产生了分层分布虚拟机参考模型(如图1)与一系列的设计原则,结构设计原则是:1)有界递归模块:这样的模块将消耗可预测的资源,且软件错误不大可能引起系统崩溃。