基于前向纠错码(FEC)的无线数据传输的研究.pdf
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洳专、硕士学论文论文题目基耋燕鱼塑曼弘坠,旺劂煎垂堡熬臻照簸竣叠室作者姓名温晓楠捂乓谖蛹3瓠爨就攫盘曼学科(专业)照撼变墨燕捌墨整所在学院热撼墨熊蘑墨焦堂毽一提交日期虽墨零点盎:
厦摘要微电子技术、无线电技术的发展和数字通信技术的紧密结合,逐步形成了无线数据传输技术。
它的出现改变了传统的有线传输的使用现状,极大地减少了人们对有线网络的依赖,省去了铺设有线线路的麻烦,是无线通讯技术的个重要发展方向。
本论文围绕着无线数据传输技术这个主题,进行了以下几个方面的研究,并得出一些相应的结论:
第一章首先阐述了通讯技术的发展概况,然后分析了国内外无线数据传输的发展状况及趋势,得出采用高性能的超大规模集成电路、无线数字通信技术和纠错编码技术是无线数据传输技术的发展趋势,并由此得出本论文的研究意义和主要研究内容。
第二章首先分析了无线数据传输系统的工作原理,然后给出了无线数据传输系统的硬件电路设计与实现,并提出相应的硬件抗干扰设计,从而最终实现了基于超大规模集成电路和数字通信技术的无线数据传输系统的硬件设计。
第三章给出了无线数据传输系统的软件设计实现,采用具有模块化和结构化程序设计、易于实现的控制算法以及灵活的C语言编写程序;并根据系统的实际需要和实验结果设计出无线通信协议,提出了用OxFF和Ox00作为数据头,较好地解决了CCl000在收发时抗干扰的问题;根据划分的功能模块,给出了各子程序的程序框图。
第四章首先根据天线设计的相关理论以及电路原理知识,介绍了单极天线的各个电特性指标和阻抗匹配设计,并得出单极天线传播距离的计算公式;根据实际设计参数计算得到无线数据传输系统的传播距离,并通过实验测得无线数据传输系统的实际传播距离。
第五章首先阐述了BSC信道模型和GBSC信道模型的理论;然后通过实验的方法建立了BSC和GBSC信道模型,经分析得出GBSC信道模型与无线数据传输系统信道的实际模型比较相符,为下一章纠错编码提供了理论依据。
第六章首先对第五章建立的GBSC信道模型进行分析,得出适合无线数据传输系统的纠错编码-RS(255,223)循环码;通过实验验证了RS(255,223)码有较好的纠错性能,提高了系统的抗干扰能力。
第七章对本论文所做的研究工作进行了简要总结,并得出了一些结论;然后f分析了一些有待进一步研究的内容。
关键词:
无线数据传输射频单极天线信道模型GBSC纠错编码RS码2ABSTRACTTightlycombinedwiththedevelopmentoftechnologiesofmicroelectr-onics,radioengineeringanddigitalcommunication,thetechnologyofwirelessdatatransmissioncaneintobeingComparetowiretransmission,thewirelessdatatransmissionhasmanyadvantagesWiththistechnology,thedependenceonwirenetisgreatlydecreasedandpeopleleaveoutthetroubleoflayingoutthewireTechnologyofwirelessdatatransmissionisoneoftheimportantdevelopmenttendenciesofwirelesscommunicationtechnologyAroundthetopicofwirelessdatatransmissiontechnology,themaincontentsofthisthemswiththerelevantconclusionsareasfollows:
Inchapter1,firstlythedevelopmentofcommunicationtechnologyisdiscussed,thenthestatusanddevelopmenttendencyofwirelessdatatransmissiontechnologyatdomesticandabroadisanalyzed,andcometoaconclusionthatusingVI。
SItechnologyofwirelessdigitalcommunicationandtechnologyoferrorcorrectingisthedevelopingtendencyofwirelessdatatransmissiontechnology,alsothesignificanceandthecontentsofthethesisareputforwardInchapter2,firstiythebasicprincipleofthesystemofwirelessdatatransmissionisanalyzedThenthehardwaredesignandimplementationofthefunctionalmodulesarediscussedindetailLastlythehardwaremethodsofantidisturbancearegiven,andentirelyfinishedthehardwaredesignofthesystemofwirelessdatatransmissionbasedonVLSIandtechnologyofdigitalcommunicationsInchapter3,thesoftwaredesignofthesystemofwirelessdatatransmissionisprovided;theprogramiscodedwiththeClanguagethathasmanyadvantagessuchasmodularization,structurization,easilyimplementationthecontrolalgorithmandgoodflexibi1ityAccordingtoactualsystemrequirementsandexperiments,thecommunicationprotocolis3provided,usingOxFFandOx00asthedataheadisagoodsolutiontothedisturbaneeofCCl000insendingandreceivingsignalsLastlytheflowchartsoffunetionalmodulesaregiven,andentirelyfinishedthesoftwaredesignofthesystemofwirelessdatatransmissionInchapter4,accordingtotherelatiretheoryoftheantennaandthecircuittheorytheparametersofelectriCcharacteristiCandtheimpedancematchingofthesingleantennaisintroduced,alsotheformulasofthesingleantennaScommunicationrangearegiyen髓ththeactualparametersofsingleantenna,thecommunicationdistanceofthesystemofwirelessdatatransmissioniScalculated,andwithexperiments,theactualcommunicationdistanceofthesystemofwirelessdatatransmissioniSgivenInchapter5,firstlythetheoryoftheBSCandGBSCchannelmodelSarepresentedThenwithexperiments,theBSCandGBSCmodelSofthesystemareestablished。
andcometoaconclusionthatGBSCmodelismoresuitabletodescribethesystemSchannelmodelTheestablishedGBSCmodelgiyesadesignprincipleoferrorcorrectingsysteminthenextchapterInchapter6,firstlyaccordingtotheanalysisresultsoftheGBSCmodelestablishedinchapter5,theReedSolomoncodeiSselectedTheexperimentsprovedthattheReedSolomoncodehasveryhighperformanceoferrorcorrectingandtheantidisturbanceperformanceofthesystemiSgreatlyimprovedInchapter7,abriefsummaryonthefivemaintopicsinthisthesisisprovided,andsomeconclusionsaredrawn;alsosomeresearchesthatneedtodobynextstepareanalyzedKeywords:
wirelessdatatransmission,GBSC,errorcorrecting,ReedSolomonRF,singleantenna,channelmodelcode4第一章绪论II通讯技术的发展概述“s120世纪是通讯技术高速发展和成熟的时代,随着现代科学技术的飞速发展,通讯技术经历了古代、近代、早期现代、现代通讯技术的发展历程,通讯技术已不仅仅是一种通讯方式,而更多的是已经溶入人们生活当中去的生活方式。
随者现代通讯技术的高速发展,整个世界乃至整个地球变得越来越小,它架构起了人与人之阃相互联系的桥梁,成为现代科学技术不可或缺的重要技术手段和环节,是科学技术发展的必然趋势。
【-1说到通讯,其实要从人类起源的时候说起。
那时人们还没有语言,类人之间沟通全靠互相的吆喝,比如说A叫B就发出“笃茑”的声音,B叫A就发出“噜噜”的声音,久而久之长此以往人类的语言就这样的产生了。
叫声就成为了人类最早的数据通讯,而声音的频率与波长就成为了最早的数据元。
然后就是文字的产生,这时人们就能够通过书信与远方的亲朋好友联系。
当然那时人们互相联络的方法不止这些。
烽火台的熊熊火焰,岩壁上的石刻都是通讯的方式。
这也就说明,人类的视觉、听觉、触觉、嗅觉、味觉,都能够成为数据的接收体接收不同方式的数据。
以上说的通讯都是19世纪以前的通讯技术。
从19世纪才能够说是现代通讯技术来临的时代。
1875年,贝尔在自己的试验室中首先实现了电话,当时两个人如果想在家通话那么首先就要求两个人家里必须有一条直接相连的物理链路,俗话说就是两个人家里必须有一个电话线相连,这样即浪费原材料又占据了大量的物理空间。
1878年,有一个美国人想到在每个人家都建立一个中转站,提供电话线的物理连接(如图11所示)。
A如果想与B通话就在接入点将两家的电话线通过一个开关连接起来,这就是交换机的雏形。
不久有人将所有的电话线开关集中,使用人工交换就成为这种交换机(如图12所示)。
我们看到许多的战争纪录片中使用的就是这种交换机。
首先打电话的人先摇铃,这时在交换台表明电话线号码的磁石(后改为使用电灯闪亮)就会掉下来,然后交换台的小姐将接通来电了解用户通话的对象,然后将两家的电话线物理连通,这时再通知通话对象电话来了(也就是电话铃响)。
当然这种方法有许多缺点,它速度慢、差错率高、容量小。
现代我们当然早就不使用这种老旧的设备,1892年,在美国第一台自动交换交换机(它可以在电信博物馆看到)的出现改变了这种需要人工处理的方法。
1900年,还是在美国第一台纵横式交换机出现了,它比上一种交换机只多了两个设备:
1)记发器,2)标志器。
1965年,美国贝尔公司生产出第一台程控交换机,通过使用程控交换机的电话误接率大大下降,通话质量大大提高,多种通讯方式得以整合。
到了1970年法国的一家公司提出了PCM(脉冲编码调制)技术,电话线使用的效率得以再度提高。
圈12人工交换机到了上个世纪九十年代,随着微电子技术的飞速发展,计算机技术和光纤通信技术的广泛应用,由传输、交换、终端等硬件设备与网路结构、编号计划、信令方式、网路管理等软件构成的通信网,正在迅速向数字化、综合化、智能化方向发展。
Internet互联网技术就是基于此发展起来的,其主要是靠光纤进行通讯。
光纤通讯作为现代通讯技术的一种重要组成部分,在理论上是一种单向有线数据传输方式,在实际应用中它给人的感受却是双向的。
激光技术于1960年在美国被Mainan发明的红宝石激光器引领出来,六年后英籍华人高琨博士发明了二氧化硅石英玻璃激光器。
与传统数据传输技术相比光纤技术具有以下七个特点:
叫R
(1)传输的频带宽
(2)损耗低,中继距离长(3)抗电磁干扰(4)保密性强(5)资源丰富,节省有色金属(SO:
)(6)线径细,重量轻(7)容易均衡现在网络己逐渐成为人们生活的必需品,各式各样的网络不论是电话网络、电脑网络,甚至是GSM、CDMA网络,最终还是要靠光纤来连接,由于光纤传输的频宽是电缆传输的数百倍以上,且光纤通讯技术仍在不断的突破当中,未来光纤网络仍具有相当的成长性,因此有人说二十世纪是电的世纪,而二十一世纪则是光的世纪。
12无线数据传输技术的概述当今,随着计算机的日益应用发展,计算机组网已成为一种必不可少的发展趋势。
目前,国内大多数计算机网为有线方式传输数据。
有线方式传输数据主要依靠电话线和数字光纤通信网。
但是,由于目前计算机网络系统对有线通信线路的依赖性过强,一旦发生突发事件,将会带来巨大的经济损失。
曾经在日本发生的大地震造成有线通信线路严重损坏,使金融业务、通信业务瘫痪的惨痛教训,使我们感到研究无线数据传输系统的必要性。
无线数据传输系统就是不用铺设有线线路,在空中通过电磁波进行高质量、全方位信息传递的通信系统。
利用无线数据传输技术可以把计算机系统或外部设备简单而灵活地联成局域网或者区域网。
无线数据传输系统有着有线数据传输系统不可比拟的优点:
(1)受地理条件限制较少,省去了通信设备之间连线,特别是在不易接线或接线费用较高区域(如有历史意义的建筑物、河流、山脉等障碍)更具优势,甚至某些场合只能采用无线通信方式(如民航飞机的导航)。
(2)设备的可移动性、安装的方便性、组网的灵活性等。
9(3)抗干扰能力强、可靠性高、安全性好。
因而可广泛地用于军事、交通、地质、金融等行业。
13无线数据传输的发展和应用“1最早应用无线数据传输的人是意大利人马可尼,这要追溯到十九世纪后期,马可尼发明无线电,这是无线通讯上一个伟大的发明,具有划时代的历史意义。
1894年,即赫兹去世的那年,年仅20岁的马可尼,在电气杂志上读到了赫兹的实验和洛奇的报告,从小就喜欢摆弄线圈、电铃的他,便一头钻进了电磁波的研究中。
他想既然赫兹能在几米外测出电磁波,那么只要有足够灵敏的检波器,就一定能在更远的地方测出电磁波。
经过多次的失败,他终于在第二年的夏天取得了很大的进步,他的助手在距离自己27公里的地方发送信号,马可尼可以完整的接收到信号,这就是最早期的无线通讯。
进入二十世纪以后,以马可尼、波波夫为首的一大批无线电领域的科学家不断致力于无线电技术的研究,使!
导无线电技术逐渐成熟。
到了70年代后,随着大规模集成电路及专用微处理器的出现,无线数据传输的可靠性得到了提高。
后来,随着数字处理技术的快速发展,利用数字通信技术的抗干扰能力强、易于对数字信号进行各种处理等等的优点,与此同时,模拟集成电路设计的迅速发展,各种高精度的模拟数字转换器(AD)和数字模拟转换器(DA)的研制成功,使得无线数据传输的可靠性、安全性日趋成熟。
由于无线数据传输有着有线数据传输不可比拟的优点,因此它有着极其广泛的应用,主要应用在以下各领域当中:
车辆监控、无线遥控、遥测、小型无线网络、无线抄表、门禁系统、小区传呼、工业数据采集系统、无线标签、身份识别、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控、机器人控制、无线232数据通信、无线485422数据通信、数字音频、数字图像传输等等。
无线数据传输正在不断地发展,其应用已遍及工业控制的各个领域。
由于无线数据传输系统的种种优点,因此其组建临时局域网有着很大的优势,主要省去布线的麻烦,非常简便、灵活。
无线组网方式主要分为两种类型:
(I)点对点无线计算机网:
该种方式适用于较少单位相互联接,进行数据交10换。
两点传输距离根据选取的MODEM芯片和电路的不同可长可短。
一般可达到几百米到几公里。
两点分别为主机或终端。
(2)点对多点无线计算机网:
该种方式适用于某一地域内较多单位相互联接,进行数据交换,由网络中心计算机主机与远地Pc机群组成。
时至今日,已经出现了多种无线网绍接入技术,比如:
Infrared(红外线)、HomeRf(家庭无线网)、LAN一无线局域网(8021la,8021lb,8021lg)、wAP、Jetsend(1997年HP公司提出的计划最高速率为4mbps,支持TCPIP协议)、HAVI(家庭无线互连的通讯方法)、HAPI(微软提出的)、无线框架、WLAN、Bluetooth(蓝牙技术)等等。
”114无线数据传输的研究趋势随着数字通信
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- 基于 纠错码 FEC 无线数据 传输 研究