長(zhǎng)雙絞線信號(hào)傳輸?shù)难芯?pdf

1、目前數(shù)字信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸領(lǐng)域主要被光纖通信所統(tǒng)治，和電信號(hào)傳輸相比，光信號(hào)傳輸具有衰減小，無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。但電信號(hào)的傳輸可以應(yīng)用現(xiàn)有的電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、電力網(wǎng)，比重新架設(shè)光纖節(jié)省成本；其次由于光纖的拉仲延展性差、耐高溫、耐壓不如銅質(zhì)雙絞線，在某些工業(yè)場(chǎng)合如石油鉆探中鉆頭和塔臺(tái)的通信等只能采用電信號(hào)來(lái)傳輸信息，因此研究電信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸仍然有很重要的意義。如何提高電信號(hào)的傳輸距離和傳輸速率是電信號(hào)長(zhǎng)線傳輸?shù)年P(guān)鍵。目前研究較多的高速電信號(hào)

2、長(zhǎng)線傳輸技術(shù)是基于電話線的ADSL技術(shù)，另外我國(guó)也開(kāi)始研究和實(shí)驗(yàn)電力線上網(wǎng)的應(yīng)用。本文對(duì)長(zhǎng)雙絞線上電信號(hào)傳輸?shù)南嚓P(guān)技術(shù)作了透徹的研究，比較分析各種調(diào)制和編碼方法，并在此基礎(chǔ)上建立一套靈活高效的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本論文是按照下面的思路來(lái)組織的：第一章建立雙絞線的模型分析長(zhǎng)雙絞線信道的特點(diǎn)。本章首先分析雙絞線的模型，然后根據(jù)雙絞線雙口網(wǎng)絡(luò)模型和RLCG模型結(jié)合具體雙絞線AWG＃24、AWG＃26分析雙絞線信道的頻譜特性、脈沖響應(yīng)特性、信噪

3、比等。并根據(jù)雙絞線信道特點(diǎn)，分析了幾種調(diào)制方法在長(zhǎng)雙絞線傳輸中的優(yōu)缺點(diǎn)和不同調(diào)制方式下的信道最大容量問(wèn)題。 第二章基帶傳送的原理和基帶通信的信道容量。本章首先介紹信號(hào)的最佳接收條件包括匹配濾波器、采樣無(wú)失真條件和部分響應(yīng)系統(tǒng)，然后從信道誤碼率和傳輸效率綜合分析指出在長(zhǎng)雙絞線基帶傳輸中怎樣選擇脈沖成形信號(hào)和系統(tǒng)的帶寬以實(shí)現(xiàn)信道的最大容量。 第三章分析了基帶通信的實(shí)現(xiàn)方法和主要技術(shù)。本章詳細(xì)分析了基帶通信中關(guān)鍵技術(shù)，主要包括

4、定時(shí)恢復(fù)和信道的均衡。除了常規(guī)的定時(shí)恢復(fù)方法外，為了解決像部分響應(yīng)信號(hào)這樣的頻譜受限信號(hào)的定時(shí)恢復(fù)問(wèn)題，本章提出了采用高次非線性運(yùn)算來(lái)得到定時(shí)恢復(fù)信息的方法。本章最后將定時(shí)恢復(fù)和均衡結(jié)合起來(lái)考慮，提出通過(guò)分?jǐn)?shù)間隔均衡的方法來(lái)進(jìn)一步消除定時(shí)誤差。 第四章分析雙絞線的載波通信方法。本章首先分析了各種數(shù)字載波調(diào)制方法，從調(diào)制信號(hào)信噪比的角度分析說(shuō)明基于相位調(diào)制的方法適合作為雙絞線載波調(diào)制的方法。然后本章具體分析了雙絞線信道上QAM調(diào)制

5、的具體實(shí)現(xiàn)方法，包括上變頻、下變頻、載波恢復(fù)、定時(shí)恢復(fù)、均衡等。 第五章DMT多載波技術(shù)，DMT的三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)和解決方法。本章具體先給出了DMT調(diào)制解調(diào)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，分析指出了符號(hào)定時(shí)和頻率估計(jì)、時(shí)域均衡、降低峰平比是實(shí)現(xiàn)DMT的技術(shù)難點(diǎn)。然后本章具體介紹了我們?cè)诮鉀Q這些技術(shù)難點(diǎn)時(shí)嘗試的方法。木章最后分析了雙絞線信道上的DMT調(diào)制達(dá)到信道最大容量的比特分配方法。 第六章雙絞線通信中的糾錯(cuò)碼技術(shù)和具體實(shí)現(xiàn)。在雙絞線信道上傳輸

6、數(shù)字信號(hào)時(shí)，由于信道傳輸特性不理想及加性噪聲的影響，所收到的數(shù)字信號(hào)不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。為了在已知信噪比的情況下達(dá)到一定的誤碼率指標(biāo)，首先應(yīng)采用前面章節(jié)提到的方法合理的設(shè)計(jì)基帶信號(hào)，選擇調(diào)制、解調(diào)方式，采用頻域均衡或/和時(shí)域均衡，使誤比特率盡可能的降低。但若誤比特率仍不能滿(mǎn)足要求，則必須采用信道編碼，即差錯(cuò)控制編碼使誤碼率進(jìn)一步降低，以滿(mǎn)足指標(biāo)要求。本章首先介紹了我們?cè)陔p絞線通信中使用的信道編碼結(jié)構(gòu)，主要包括RS編碼解碼、卷積編碼解碼

7、、交織編碼解碼。然后重點(diǎn)介紹了我們?cè)贔PGA中的一種新的RS編碼解碼算法實(shí)現(xiàn)，介紹了卷積碼、交織碼的實(shí)現(xiàn)原理。 第七章介紹雙絞線通信測(cè)試系統(tǒng)電路和邏輯設(shè)計(jì)。為了測(cè)試不同調(diào)制方法對(duì)雙絞線通信的影響，我們利用FPGA設(shè)計(jì)了一個(gè)結(jié)構(gòu)可動(dòng)態(tài)配置的電路系統(tǒng)。系統(tǒng)有兩根雙絞線輸入，兩根雙絞線輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)雙絞線雙向通信的各種測(cè)試。因?yàn)橄到y(tǒng)采用FPGA為核心的嵌入式結(jié)構(gòu)，通過(guò)修改FPGA邏輯能實(shí)現(xiàn)各種通信結(jié)構(gòu)，配置靈活。FPGA內(nèi)部嵌有DS