数字通信范文

导语：如何才能写好一篇数字通信，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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英文名称：Digital Communication World

主管单位：信息产业部

主办单位：电子工业出版社

出版周期：月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

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国际刊号：1672-7274

国内刊号：11-5154/TN

邮发代号：80-393

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创刊时间：2005

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期刊简介

篇2

1.1民用通信网络管理的挑战民用通信网络管理在目前的数字通信网当中，属于非常重要的一个模块，同时对数字通信网的未来发展具有决定性的影响。首先，民用通信网络的管理涉及到的工作很多，而且每一项工作都与人民大众的工作和生活息息相关，如果说某一项工作没有做好，势必得不到大众的青睐。普通群众作为数字通信网的发展和运作基础，对其影响是显而易见的。目前的挑战在于，民用通信网络既要满足工作上的需求，又要满足生活上的需求。因为很多人不再寻求单一的网络和通信环境，而是想要在任何环境下，都能够拥有一个稳定、流畅的通信和网络环境。其次，民用通信网络管理的系统和技术需要革新。在网络化普及程度较高的今天，很多人都对网络有所了解，随着上网人数的不断增多，通信领域的不断进步，高峰期似乎不再集中于某一个时间段，而是从每一天的开始到结束都处于“高峰期”。现今的工作和生活，几乎离不开网络和通信，所以高峰期一直都存在。民用通信网络管理的系统和技术必须从根本上进行革新，才能更好的满足大众和社会总体发展上的需求。

1.2军用通信网管理系统的挑战军队和大众的距离比较远，很多的事情只能从电视和新闻上了解。军方之所以能够拥有强大的武器和先进的技术，数字通信网发挥了很大的作用。比方说，军方使用的卫星电话，即便是在信号极其不好的山林当中，也能够通过一些特殊的波段来进行通话，即便是相隔千万里，仍然能够了解到较远的情况。军方通信网在目前的发展当中，也遇到了较大的挑战。第一，很多的系统和技术仍然被国外所掌握，对本土构成了直接的威胁。再过一段时间，WindowsXP系统就会完全失去微软的服务，同时撤出市场。在这种情况下，我国的军用通信管理系统会受到一定的影响，小则威胁到军方的日常办公和训练，大则威胁到国土安全。第二，军用通信网管理系统在目前也面对很大的挑战。随着时间的推移和社会的不断前进。冷兵器时代已经完全终结，即便是发生了战争，也是追寻高科技、高精尖的武器。我国目前的军用通信网管理系统虽然没有什么太大的漏洞，但是在更新过程中以及日常的维护当中，需要进一步提高相关的技术，同时必须让系统能够被内部人员熟练的掌握，在复杂和简单之间寻找到一个最佳平衡点。

2数字通信网管理发展的趋势

2.1民用通信网管理的趋势为了对电信网实现网络管理,就必须建立网络管理系统，网络管理系统是由多个网络管理中心和传输线路组成的数据通信网。网络管理系统如何组织，网络管理中心分几个等级、各网管中心如何设置等是建立网管系统时首先要考虑的，一个合理的系统结构，对发挥网管效能、提高网络运行效率起着非常重要的作用。计算机网管理系统中各管理者与各者间的通信一般利用计算机网的业务通道，因此其管理信息网由此计算机网承载。计算机网管理系统的管理功能一般参考ISO定义的五大管理功能域即配置管理、故障管理、性能管理、计费管理和安全管理。特别注重：基于H.323的管理、拓扑管理、路由管理、策略管理、端端连接管理、SLA管理及IP使用管理等。从以上的阐述来看，民用通信网管理的发展趋势还是比较理想的，并且在很多方面都能够满足大众的需求，相信在日后的相关工作和项目的运作当中，能够取得一个理想的结果。

2.2军用通信网管理的发展趋势军用通信网管理在日后的相关工作当中，必须通过一系列的优化措施以及技术性的革新措施来完成。本文认为，今后的军用通信网管理在发展的趋势上，可以在战术网络管理系统以及战略网络管理系统上努力。典型的战术通信网网络管理系统一般采用三级管理体制，由第三级网管中心与网络节点直接相连，每个节点配置一个三级网管中心，此三级网管中心负责管理本节点的节点交换机及此节点向外辐射的各个传输链路上的传输设备、保密机；全网按区域划分设若干个二级网管中心，每区域一个。每个二级中心分区域管理此区域内各节点上的三级网管中心。全网设一个一级网管中心，一级中心管理各区域的二级网管中心。另一方面，由于战略通信网越来越向平战结合的方向发展，且战时也需要部分民用网的配合共同完成某种任务，因此战略通信网网络管理系统的管理功能兼顾了电信网与战术网管理功能的双重特点，除对OSI五大管理功能进行适当裁剪外，特别应注意网络规划、路由管理、故障监控、传输链路质量监控、端端连接管理等方面的管理。从以上的表述来看，军用通信网的管理发展趋势还是比较积极的，并且在很多方面都表现出了细致化、结构精简化的特点。随着各项技术的不断进步，相信军用通信网管理在日后的发展中，会拥有一个更好的未来。

3结束语

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【关键词】短波通信 主要技术

短波通信技术机动性好、通信距离远、生存能力强、经济有效，虽然目前卫星通信以及其他的通信技术发展的十分迅速，但是短波通信由于其优良的特性没有被时代淘汰掉。短波通信技术和计算机技术相结合，能够使短波通信在实施信道估算、自适应天线阵列等技术得到了很大的进步。短波通信的目标小，在战争爆发时，短波通信基站不易被摧毁，而卫星通信所使用的卫星极易被摧毁，所以在战争中短波通信的可靠性较高。与其他的技术相比，短波通信的成本低、体积小、便于移动，在军事上使用的范围更广。短波通信能够实现全球通信，在低纬度地区时可用的频段较宽，可用频率较高，受到其他因素影响较大。在电离层中，短波通信有着独特的优势，但是由于电离层受到季节、太阳活动影响较大，这样会对短波通信的质量造成一定的影响，比如多径传输会产生符号间干扰导致接收信号失真。面对这种情况，研究人员探索出很多提升短波通信性能的技术，本文主要介绍自适应均衡技术和信道编码技术，它们即可以单独使用，也可以结合使用。

1 自适应均衡技术

在段波数字通信中，在短波信道的相关带宽信号的调制带宽的情况下，会产生码间干扰，调制信号也会随之展宽。使用均衡技术可以有效消除码间干扰，同时消除其对信道畸变进行补偿，能够在接收端正确地重建发送信号，是一种滤波技术。短波通信信道具有未知性和时变性的特征，所以在设计时，滤波器应该能够对短波信道的改变进行适应和调整，能够自动调节，所以这种技术叫做自适应均衡技术。

自适应均衡技术有两类，第一种是传统的自适应均衡，另一种是盲均衡。其中盲均衡可以用于无法发送训练序列的情况中，也可以应用于实时性要求不高的情况，但是短波数字通信系统对实时性要求较高，所以传统的自适应均衡技术仍然是短波通信的主要技术，其具有高性能的发送训练序列，能够满足短波通信的要求。

传统的自适应均衡需要发送一个训练序列，能够调整自适应均衡器的系数，使其能够在大范围内迅速收敛，也能够保证在均衡过程中用来进行跟踪，能够更加逼近真实的信道。这种方法会降低传输速率，但是这种自适应算法会加快收敛速率，能够达到较好的性能，而且算法易于实现。

在短波数字通信中信道均衡是一个十分重要的问题，数据在传输中会有码间干扰的存在，使接收端的信号产生畸变，一些简单的解调处理不能够很好地恢复发送的数据，有可能会出现错误。为了克服信号失真和码间干扰，信道均衡是最有效的方法，利用信号的先验信息，采用相应的算法估计信道特性，来补偿信号失真，能够使数据在接收端得到正确的重现。由于短波信道的特性，均衡器必须要能够跟踪信道的时变特征，应该使用自适应均衡器。

自适应均衡器有两种工作模式，一种是训练模式，另一种是跟踪模式。发射机首先发射一个定长序列，序列已知，这能够使均衡器在接收机中可以适当地调整设置。典型的训练序列是一个二进制的伪随机信号，训练序列之后是要传输的数据。自适应均衡器通过一定的算法来评估信道特性，并且对信道作出补偿。设计训练序列要求做到在最差的情况下也能够获得恰当的滤波系数，在训练序列执行完后所获得的滤波系数接近最佳值。接受用户数据时自适应算法能够适应不断变化的信道，不断改变滤波特性。

2 信道编码技术

短波信道是一种衰落信道，短波信道中突发错误是不可忽略的，多径信道的干涉相消会出现大衰落，错误的概率会非常大，纠正这些错误可以使用纠正突发错误的码来实现。

2.1 交织

无线信道的变化相对于符号持续时间来说是缓慢的。典型的移动台在衰落深陷区会持续几十毫秒。一般的码不能纠正大量错误，在使用交织后，每个符号会有独立的衰落，即使有些符号较差，也能够恢复出信息，如果没有交织，有效性会下降很多。交织在与编码结合时能够减少平均误比特率，对于没有编码的系统，交织器仍然能够起到分散突发错误的作用，但是并不能减少平均误比特率。交织会增加传输等待时间，在最大等待时间小于衰落深陷持续时间的情况下，交织器的有效性会大大降低。交织器有两种，一种是分组交织，另一种是卷及交织。前一种与分组编码一起使用，后一种与卷积编码结合使用。

2.2 分组码

最简单的线性分组码是汉明码。分组码将数据源分组，在分组内计算出一个更长的码字并且进行传输，冗余度越高码率越低，纠正错误的概率越强。分组码的理论和实际已经很成熟，已经得到了广泛的使用，但是还存在缺陷，比如分组码是面向数据块的编码方式，要等到整个码字全部接收完毕后才能进行译码，数据块较长时会有较大的系统时延，分组码对于帧同步的要求非常高，也会造成一定的增益损失，所以在低信噪比情况下分组码的纠错能力很弱。

2.3 卷积码

卷积码由连续输入的信息序列得到连续输出的编码序列，利用了各码组的相关性，在编码器的复杂程度相同时，卷积码获得的增益更大，也能够容易的实现最佳译码。卷积码被广泛的使用在数字通信系统中，发展前景很好，也已经成为了国际卫星通信的标准码。

2.4 级联码

是一种利用短码构造长码的技术，在通信系统和数据存储系统中得到了广泛的应用，能够减小译码的复杂度，获得较高的可靠性。

2.5 Turbo码

也成为并行级联卷积码，将卷积码和随机交织器相结合，实现了随机编码。Turbo码能够接近香农极限的译码性能，抗衰落干扰能力强。

3 总结

自适应均衡技术和信道编码技术能够有效地提高短波数字通信系统的可靠性和有效性，论文首先讨论自适应均衡技术，然后分析了信道编码技术，讨论了这两项技术的特点和具体技术。但是这些技术或多或少还是存在一些问题，所以还需要技术人员的共同努力，改善系统性能，提高系统有效性。

参考文献

[1]蓝富钟.自适应均衡技术在通信中的作用探讨[J].科学与财富，2014，（6）：278-278.

[2]范伟，朱家成，胡飞等.短波自适应通信的信道仿真算法研究[J].通信技术，2013，（2）：19-21.

[3]郑学梅.无线通信的两种自适应均衡算法仿真分析[J].河南科技，2014，（18）：14-15.

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现代通讯中数据通信越来越重要，评估误码率是评判传输系统性能的最终标准。误码率的测试都是作为一个系统指标主要集中在基带信源码的测试。随着系统集成度的复杂性增加，系统功能的细化导致了在分机系统中也需要进行误码率的测试。接收机、发射机的误码测试已经越来越多地出现在我们面前。而误码率测试系统所面对的信号已经由传统的信源信号转变为模拟的中频信号，甚至是射频信号。针对不同阶段的测试，RS均提供了相应的测试解决方案。

1.1接收机误码率BER测试解决方案接收机测试的目的是为了评估数字通信系统接收部分的整体性能是否符合设计和验收要求。一般情况下，测试端口位于射频输入端口，采用标准信号源产生射频测试信号，馈入接收机，然后将接收机输出码流反馈回信号源，完成接收机的误码率测试评估。接收机的测试项目很多，包括接收门限（或灵敏度）、载噪比C/N、动态选择性、邻信道选择性等。基于以上所有测试项目，其共同点就是每一个测试项目都是以误码率测试为参考。接下来详细介绍基于罗德与施瓦茨公司的综测仪和矢量信号源平台，提供强大的误码率测试功能选件如何完成接收机误码率测试功能。（1）单端误码率（Single-EndedBER）测试通过综测仪或者矢量信号源输出射频信号，馈入被测件，由被测件完成误码率测试，其测试平台有两种方式，具体参见图1、2。该方法工作原理：通过信号源发送带同步序列（如伪随机序列或者带Pattern的Datalist）的被测数据给DUT，DUT同步之后，解调数据并内部自己计算BER。此方法的特点如下：优点：由于BER计算由DUT完成，无需环回。缺点：DUT内部需要内置BER测量功能，工作量大、无法得到第三方认可。常见的例子：手机测试（非信令模式）、3G/LTE等通信制式的基站测试。适用的测试仪器：矢量信号源SMx或综测仪CMU/CMW（2）环回误码率（LoopBackBER）测试常见的误码率测试环境需要借助第三方的仪表完成，主要通过环回的方式完成误码率BER测试。下面详细介绍由罗德与施瓦茨公司提供的射频环回和基带环回测试解决方案。射频环回误码率（RFLoopBackBER）测试射频环回，该方法是信号源发送被测数据给被测件DUT，DUT解调（甚至解码）后，再（编码）调制到射频，环回给测量仪器，由仪器测试误码率BER测试，由于要射频环回，该测试往往由综测仪来完成。测试平台如图3所示。由于无线通信综测仪内置信号源和接收机，因此该方法使用起来极为方便，只需一台综测仪即可完成测量，完全采用射频输入/输出连接方式，并提供直观的测试结果显示（见图4）。常见的例子：手机测试（在信令模式，基于CMU/CMW）、GSM基站测试（基于CMD57或CMU300），适用的测试仪器：无线通信综测仪CMU/CMW。基带环回误码率（BaseBandLoopBackBER）测试基带环回（码流环回）是本文重点介绍的测试方法，适用于除上面之外的情况，适用的测试仪器：矢量信号源SMx。原则上，基本的误码率测试装置图通常如图5所示。罗德与施瓦茨公司的矢量信号源SMU200A可输出如下信号：高性能调制质量（低EVM）；噪声干扰、失真源及衰落。因此，使用SMU200A进行误码率测试，只需要将被测件的时钟和数据反馈回SMU200A内，就可使用单台仪表完成几乎所有接收机性能测试项目，其最大的好处在于：方便、简洁、可靠。例如，用户可直接使用SMU200A完成载噪比C/N测试，由于SMU200A-K80可以直接测试误码率，SMU200A-K62可以直接在内置的高斯白噪声模块AWGN进行载噪比模拟，然后将接收机输出的码流反馈回SMU200A内，最终使用单表完成BER～C/N的测试，使得整个测试平台及过程将会更加简洁（见图6）。系统接收机误码率的测试可分为两种情况：一是通过发送已知的伪随机码；另外一种是通过发送用户定制的数据类型。两者略有不同，其过程如下：——通过伪随机码方式进行误码率BER测试上文提到，误码率=传输中的误码/所传输的总码数，因此要想得到传输中的误码，就一定需要知道传输的码流是什么，在这个过程中，可以通过传输伪随机码来进行。例如，PN9序列就是一个长度为29-1=511bit的数据流，同时具备较好的随机性，保证了数字基带信号定位时的恢复能力。图7是通过SMU200A，采用伪随机码方式完成DUT的误码率测试示意图。原理：SMU发送射频调制信号，调制特性根据DUT的配置来定，比如短距离无线数据通信ZigBee设备，可通过SMU200A的任意矢量调制模块产生Zig-Bee设备需要的信号，如2.4GHz频段的OQPSK信号（采用半正弦滤波成型）。数据类型为PRBSdata，发射信号可加噪声模拟C/N，然后通过DUT解调，解调后的数据馈入SMU-K80接口，SMU将解调数据和原始数据进行比较，即可测出误比特率情况；其特点如下：可支持的伪随机序列有PN9、PN11、PN15、PN16、PN20、PN21、PN23；支持的最大传输速率可达60Mbit/s；可进行误块率测试BLER，支持CCITTCRC16类型的校验码；时钟、数据输入阻抗，支持1kΩ、50Ω两种方式。——通过用户定制数据方式进行误码率BER测试有时候，用户需要测试设备在正常通信状态下的误码率，而这类产品大多要求发送用户定制的数据类型，而不一定是伪随机码，这就要求我们可以在用户定制数据类型下进行误码率测试。图8通过矢量信号源SMU200A采用Datalist格式发送用户定制的数据，然后通过K80误码率测试模块完成接收机误码率测试。原理：SMU发送射频调制信号，调制特性根据DUT的配置来定，数据类型为Datalist格式，可通过ControlList作为Enable信号进行定制数据的控制以满足客户设备工作状态的需要，然后通过DUT解调，解调后的数据馈入SMU-K80接口，SMU将解调数据和原始数据进行比较，即可测出误比特率情况。另外，用户定制的数据可编辑成*.txt格式，然后通过罗德与施瓦茨公司的工具ARBToolBox可非常方便地完成数据格式的转换，其误码率测试设置框图如图9所示。

1.2发射机误码率BER测试解决方案如前文所说，接收机误码率测试是衡量数字通信系统传输质量的主要目标，接收机性能的好坏决定了是否可以正确接收传输信息。综所周知，随着数字通信的快速发展，无线通信的环境越来越复杂，传输的信息很容易受到外界的干扰，从而在发射机部分就已经产生误码，此时需要用户首先判断误码在什么时候、什么阶段产生，比如有时误码的产生是由发射机本身性能不好而产生或者由于传输路径受到干扰而产生的，所以发射机误码的测试也来越受到用户的关注，如下面两种情况：（1）发射机自身产生误码（此类情况，一般主要由发射机的时钟误差如时钟抖动等，或者发射机的非线性所引起的误码，放大器\混频器\等失真引起，如群时延），具体参见图10。（2）传输信道引起误码（此类情况，一般主要由传输信道的恶化，如多径干扰、噪声叠加等信道失真所引起的误码），具体参见图11。罗德与施瓦茨公司的矢量信号分析仪FSW、FSV都可以在任意矢量信号分析模式下提供此功能的测试，其基本工作原理如图12所示。从图12可以看出，首先被测件DUT需要发射一串已知数据，然后通过FSW/FSV记录一个所有可能性的数据文件XML-File，最后将解调的数据与记录的XML-File文件做对比，计算出误码率。数据文件XML-File产生原理如图13所示。如图13所示，其操作步骤如下：记录工具RecordingTollforSequences.EXE采用TCPIP控制FSW/FSV。运行，此步骤完成所有可能性的数据记录，取决于发送的数据序列长度以及调制方式的选择，如发送伪随机码PN9序列、QPSK调制，由于QPSK有4种相位，因此最终的数据序列长度将达到（29-1）×4=2044。在RecordingTollforSequences.EXE工具运行完后，可通过StoreforK70产生需要的XML文件。然后导入已经记录的XML文件，进行已知数据文件解调（见图14）。最后，根据解调的总比特数和错误比特数，计算出发射机所产生的误码，具体参见图15。至此，我们已经得到了发射机的误码率BER。此外，记录的数据文件XML，还可带来一个意想不到的用处—精确同步。显然，以前的任意矢量解调软件K70可以完成各种调制方式的解调，但如果仔细研究，会发现那是一种盲解，即未知数据解调。而通过FSW/FSV提供的误码率计算功能，还将带来已知数据的解调功能，并且可提供一种精确同步的功能，具体参见图16。实际测试案例：图17为被测件在加入高斯白噪声AWGN，其载噪比C/N=10dB情况下，发射机误码率测试结果显示。

2误码率BER测试仪表介绍

RS提供了一系列的仪器以满足不同的数字通信系统误码率测试需求，表1为本文中提到的测试仪器，包括接收机误码率和发射机误码率测试仪表介绍。

3结束语

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所谓的数字通信就是将数字信号当成载体来对信息进行传输，还有就是使用数字信号对载波实施数字调制之后再进行传输的通信方式。数字通信的主要技术设备由传输介质、发射器和接收器三者组成。而数字通信系统采用的通信模式主要有模拟信号数字化传输通信系统、数字频带传输通信系统和数字基带传输通信系统。

通过与传统的模拟信号进行比较，数字信号这属于一种不管是在幅度上还是在时间上都是离散的负载数据信息的信号。数字信号较之传统的欧尼通信所具备的优势有：一是所具备的抗干扰能力特别强，在传输信号的过程当中，由于受到系统内部和外部的噪声干扰，导致通信的质量受到影响，而且这种干扰不可避免，其噪声也会跟随信号传输而放大。可是在数字通信系统当中，所传输的是数字信号属于离散型，即便在整个传输过程当中也会受到噪声的干扰，可是所产生的噪声绝对值只是保留在一定范围之内，那么就可以对噪声干扰消除；二是如果信号传输属于远距离，那么依然能够有效保证通信质量。这主要是由于在整个数字通信系统当中做到对再生中继方式的使用，这样就能够将长距离传输过程当中对于数字信号的影响做到最大限度的消除，特别是与原先的数字信号一样，再生的数字信息同样可以继续进行信息的传输，从就导致数字通信的质量并不因为增加举例使得影响更为强烈，有鉴于此，通过与传统的模拟信号进行对比，数字通信系统则更适合进行高质量的长距离通信；三是数字信号与模拟信号相比所具备的保密性更强，特别是从形式上来看能够非常简便的做到和现代技术相结合，通常来说，当前所使用的终端接口都是数字信号，与此同时，针对电话、图像、电报和数据传输等各种类型的业务需求，数字通信系统显得更加适应，通过普及数字通信系统，就能够做到统一的综合业务数字网的方便实现，这就提供可能去进行大规模继承电路，也可以做到保密处理信息传输，对管理计算机通信网等优势。

而变换模数这是进行数字通信的基本前提，也就是说，将信号发射器所发出的模拟信号将其转换成为数字信号。这一过程当中所采用的基本方法是在连续型的模拟信号通过相等的时间间隔抽出模拟信号的样值，随后将这些抽取出来的样值往最接近的数字值方向转化。这主要是由于样值在连续型的模拟信号当中抽取出来，即便是在时间上作出适当的离散化处理，可是依然有着连续型在幅度上，并且对其所实施的量化过程也就是从幅度上将这些样值做出离散化处理。最后则是将这些良好之后的模拟信号样值向一组二进制数字代码上实施转化，并且能够做到对数字化转变模拟信号，之后把这些数字信号放进通信网当中实施传输。而且在接收端这属于一个还原过程，即将所收到的数字信号通过转换成为模拟信号，借助于数据模变换对声音和图像的再现。党在信号发射器所发出的信号本身就属于数字信号，那么就可以省略数据模变换的过程，而直接进入到数字网当中实现数据的传输。

二、数字通信系统的应用分析

在整个数字通信系统当中，其中最为关键性的技术就是编码、解调、过滤、调制和解码等内容，在这些关键性技术当中，整个系统核心内容也是最为重要和基本的技术就是对于数字信号的调制和解调两项内容。

所谓的数字调制就是借助于对信号源的编码来实施调制，把其转换成为能够实施信道传输的频带信号，也就是说，将调制信号或者是基带信号逐步转变成为一个高频率的已调信号或者是带通信号，特别是在对数据进行传输的过程当中为了有效避免传输损耗、信息失真或者是对带内特性进行确保等因素，那么在长距离的传输信号或者大规模的通信活动当中则必须对数字信号进行载波调制。从现阶段的情况来看，可以将数字信号调制区分为调频、调幅和调相这三种类型。所谓的调频就是通过对数字信号的利用以便实施调制行载波频率；调幅就是指按照不同的信号，借助于对正弦波幅度的调节以便实施信号的调制，从目前所惯用的数字信号来看，其幅度取值则是二进制信号，也就是0与1两个作为代表的波形；调相就是指载波的相位由于手奥数字调制信号或者是基带信号的控制，在通常过程当中，往往会出现保持一致在基带信号和载波相位两者之间，比如二进制基带信号是O的时候，那么载波相位也相应的是O。而所谓的解调就是说载波信号当中所提取出来并且还原所得到的信息的整个过程，可以将解调称之为反调制也就是调制的逆过程。从目前的情况来看，解调的类型主要区分为相干解调与非相干解调这两个类型。数字通信的质量往往对其进行衡量的指标确定为消息传输速率、信息传输速率以及符号传输速率这三个。而衡量数字通信系统的性能指标同样是消息传输速率、信息传输速率以及符号传输速率。

而如今通信系统面临着的往数字化时代转变，这就要求将有线通信转变为无线通信，将公用移动网络转变为专用网络，以便做到全球化的数字通信理念的实现。并且借助于现有的综合业务数字网络作为基础，凭借一个多用途的用户网络端口，就能够做到轻松实现信号发出端到接收端全程数字传输和交换的新型通信网的实现。而通过对这种新型技术的有效利用，那么就可以做到对通信业务范围的有效扩充，特别是这种新型技术还具备更为灵活和经济的特点，能够做到任意交换在现有的计算机互联网、公用电话网、多媒体信息网和分组交换数字网等之间。特别是当前不断发展和完善的数字通信设备条件下，通过对微处理技术的广泛应用转变数字通信系统的信号，那么还能够做到让设备更为灵活的在各种市话和长途当中进行应用。而且从投资上来看，长途通信线路所投入的成本远远超过投入终端设备的成本，为做到经济性的长运输的提高，未来主流趋势就是大容量和高度的数字通信系统，特别是在当前快速发展的数字集成电路技术，那么也就越来越容易制造数字通信系统的设备，有着更高的可靠性和更低的成本。

三、结束语

数字通信系统是一种全新的利用数字信号进行消息传输的通信模式，伴随着社会的不断发展，数字通信的应用也已经越来越广泛，在我们日常生活中的电脑、手机上网、视频电话、网络会议以及数字电视等都是通过数字通信系统来进行信号传输的，而且由于社会的发展人们对各种通信业务的需求量也在逐渐增加，在光纤传输媒介还没有完全普及以前，数字通信 系统主要是利用电缆、微波等有限的媒介进行传输，但目前光纤技术的发展无疑将会推动数字通信的发展。随着数字通信系统也正在向智能化化、高速度以及大容量的方向迅速发展，相信在未来数字通信系统将会取代传统的模拟通信系统而成为主导。

参考文献

[1]罗新民等编.现代通信原理[M1.高等教育出版社，2004

[2]宋祖顺等编著.现代通信原理[M1.电子工业出版社，2001

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[关键词] 光缆 数字通信 研究

我国开始光缆数字通信工程的研究已经有些年头，在数字电视等领域已经取得了一定的突破，但相比发达国家，我国的数字通信工程研究还是不够的，加上整个研究体系并不完善，也没有建立完整的行业规范，使得在研究过程中遇到了一系列问题，合理的解决这些问题，为我国光缆数字通信工程的进一步发展与突破有重要意义。

一、光缆数字通信工程设计所面临的困难

1、专业人员和研究设计团队偏少

光缆数字通信在我国还是一个比较新的名词，由于起步较晚，这方面的人才较少，对光缆数字通信工程的设计研究造成了较大的阻力。加上学生在学习专业知识的时候，很少接触到真正的光缆数字通信工程设计工作，接触到尖端技术的机会更是稀少，这对光缆数字通信人才的培养非常不利。另一当面，现有的研究设计团队较少，部分团队科研力量不够，设备上的缺乏使得研究设计工作进行缓慢，最重要的是光缆数字通信工程设计的学术氛围尚未形成，使得很多专业人才没有发挥自己才能的平台，造成了极大的人才资源浪费。

2、设计研究体系和规章制度不完善，研究设计阻力较大

我国光缆数字通信工程设计现在还是起步阶段，不仅需要大量的专业人才和专业团队，也需要一套完整的设计研究体系和规章制度。现在正是研究体系的缺少，很多小的设计团队已经陷入了单打独斗的误区中，学术交流比较缺乏，资源的不共享导致整个研究进程非常缓慢。加上没有规范的制约，存在很明显的不公平竞争，打击了部分研究者的积极性。正是由于一些不良因素的影响和制约，使得光缆数字通信工程设计的良性发展受到了巨大的冲击。

3、研究成本以及使用成本偏高

光缆数字通信的研究设计是为了让人们享受到更好的通信服务，但我国的数字通信工程现在仍然没能真正得到大众的支持，很多人并不了解数字通信的特点和优势，使用成本偏高是主要原因，这非常不利于我国通信数字化的进程。一方面，研究设计中需要用到许多国外的先机技术和设备，需要较高的成本，另一方面，有关部门对光缆数字通信工程研究的支持不足，研究资金比较缺乏，再加上部分设计机构人员臃肿，无形之中增加了研究开发的成本。如果不能把研究成本和使用成本降到合适的程度，光缆数字通信就不可能深入人心，更加不可能得到普及。

二、如何加快我国光缆数字通信工程的设计

1、重视光缆数字通信方面人才的培养和引进

人才的培养和引进是整个研究设计的基础，加快光缆数字通信方面人才的培养是加快通信数字化的第一步。首先高等院校应该改变培养模式，可以联合研发团队进行综合培养，让大学生就可以直接接触到光缆数字通信工程的设计研究，尽可能的为他们提供学习尖端技术的机会，争取让每一个学生都能成为实用型人才；其次，有关部门应该支持相关科研团队的建立，并对他们提供一定的经济支持，早日形成光缆数字通信的研发气氛；最后，在人才的使用上一定要遵循人尽其用，企业在引进人才时一定要合理，力争每一个人才都能有一个较好的发挥平台，杜绝人才资源的浪费。相信只要我们打好了人才这个大基础，整个研究设计工作将会变得又快又好。

2、加速建成合理的研究体系和规章制度

切实推进开发研究体系的建立，尽早制定完善的行业规章制度，对光缆数字通信工程的设计研究有重要意义。一方面，应该完善研发设计体系，增强各个研发团队之间的沟通和合作，在技术攻坚时，联合一切可以联合的机构和人才展开研发设计。可以定期举行学术研讨交流会，使光缆数字通信工程的设计进入到一个良性发展期；另一方面，一定要尽快的完善行业内部的规章制度，对不符合规定的研发机构和企业予以一定的处罚，情况严重的一定要取消气研发资格。在支持各个团队和企业竞争的同时，一定要避免行业内不公平竞争行为的发生，早日处理有碍光缆数字通信工程研究设计进程的人和事，为整个研究设计的展开保驾护航。

3、开发新技术，降低生产以及使用成本

为了使整个光缆数字通信真正的造福于民，我们迫切需要降低数字通信的生产和使用的成本。可以从以下两个方面着手：一方面，我们要加大宣传的力度，让数字通信技术为更多的人所熟知，让更多的人支持光缆数字通信工程，使用的人多了，每个人的使用成本自然而然就会有所降低；另一方面，有关部门一定要加大对数字通信研究设计的进一步投入，支持新技术和新设备的自主研发，在创新的背景下，加速对国外高新理论的研究和不断吸收，减轻对国外人才和设备的依赖程度，同时还要改善研发工艺和施工工艺，更多的使用低价实用的原材料，切实降低生产的成本，最后需要对相关研发团队和企业进行定期考核，规范研发流程，杜绝企业内部人员臃肿情况的发生，精兵简政对于降低生产成本有很重要的意义，综合种种情况来加快我国光缆数字通信工程的设计进程。

三、总结

总之，光缆数字通信作为朝阳产业，有着非常美好的明天。数字通信技术，相比于传统的通信技术，在抗干扰和传输质量方面有着起独特的优势，加上数字通信技术适用的领域非常广，我们有必要加大对光缆数字通信工程研究设计的投入，我相信我们一定能早日实现数字通信高速化、智能化以及小型化的研究目标。在不久的将来，光缆数字通信技术必将取代传统通信技术，并且一定会深入人心，为提高人民的生活水平作出巨大的贡献。

参 考 文 献

[1]何宁;颜永庆;王茂祥;郑彤;朱彤;;通信工程建设的计算机网络化管理系统[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年

[2]任世洋;探讨长途光缆线路的维护和管理[A];中国通信学会2001年光缆电缆学术年会论文集[C];2001年

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IxCatapult DCT2000数字通信测试系统，可支持900余种通信协议及其变种衍生版本。首先简要介绍IxCatapult数字通信测试系统软硬件平台以及测试系统的搭建，然后通过实例详细阐述基站测试系统的运行和异常分析，为TD-LTE系统特别是基站设备的测试提供了另一种思路。

【关键词】

TD-LTE 数字通信测试系统 IXIA M500 基站包裹测试

1 引言

目前，中国已进入发展TD-LTE的重要窗口期，下一步将继续加强TD-LTE芯片、终端、基站、测试仪表设备等薄弱环节的研发，统筹研究TD-LTE发展所需频率资源，推进TD-LTE的国际化发展。在部署TD-LTE网络时，测试物理层数据收发、高层信令发送正确性等工作，已成为外场测试过程中必要的测试环节和验收指标。

本文将首先简要介绍IxCatapult数字通信测试系统软硬件平台以及测试系统的搭建，然后通过实例详细介绍基站测试系统的运行，并对异常进行分析。

2 IxCatapult测试系统

IxCatapult数字通信测试系统由综合IP测试仪表制造商意达康（IXIA）公司生产，其测试范围从因特网核心网络到无线接入网络。IxCatapult无线通讯测试系统拥有多用户、多协议栈、可编程的特点。软硬件相结合的IxCatapult测试系统，由提供可扩展、模块化软件平台的Linux工作站搭配用户自定义的硬件模块组件组成，同时测试系统拥有强大的测试、分析软件工具链。IxCatapult测试系统的虚拟化技术支持多个用户在硬件资源有限的情况下同时进行不同测试项目，各自完成独立的测试工作。并行测试大大提高了测试、研发调测的效率，特别是在基站设备研发初期可以模拟基站设备的周边网元，例如终端、核心网等网元。IxCatapult系统已在国内外诸多设备厂商、运营商得到应用，完成LTE系统设计及功能验证、一致性测试、交互性测试、负载压力测试、安装与验收测试等功能。

2.1 硬件平台

TD-LTE基站设备测试的硬件平台主要由安装有cPCI（Compact PCI）型板卡[1]的Linux工作站机箱（M500）、模拟终端的基带处理模块（XAir）、无线射频模块（r10）三大硬件模块组成[2]。

M500机箱是整套测试系统的核心部件，内嵌一台x86的Linux单板工作站（SBC，Single-Board Computer），机箱正面可插入18块运算处理板卡（mCU，mesh Computing Unit）或物理接口板卡（mPI，mesh Physical Interface），机箱背面可以插入18块背板传输模块（RTM，Rear Transition Module）。运算处理板卡作为Linux工作站的协处理器模块使用，针对TD-LTE系统测试的性能需求选用计算能力强大的五处理器mCU5板卡。物理接口板卡（mPI）负责处理物理层数据，搭配背板传输模块（RTM）使用，作为高带宽以太网接口，完成数据传输的功能。M500不仅可以负责模拟核心网（EPC，Evolved Packet Core）的功能，还可以实现模拟终端的高层协议功能，包括分组数据汇聚协议层[3]（PDCP，Packet Data Convergence Protocol）、无线资源控制层[4]（RRC，Radio Resource Control）、非接入层[5]（NAS，Non-Access Stratum）。

XAir基带处理模块负责模拟TD-LTE终端基带数据的处理，包括RLC层、MAC层和PHY层。

r10无线模块是测试系统中模拟终端的射频模块，有两对发送（Tx）、接收（Rx）端口，支持单输入单输出（SISO，Single Input Single Output）和多输入多输出（MIMO，Multiple Input Multiple Output）模式，通过通用公共无线接口（CPRI，Common Public Radio Interface）与XAir相连。XAir基带处理模块和r10无线模块使用以太网线与M500相连接，共同实现完整的模拟终端功能。

2.2 软件平台

基于SUSE Linux企业版操作系统的测试软件系统DCT2000[2]由以下三个主要部分组成：

（1）测试工具链[2]，用于配置、管理、实时监控（运行时的）IxCatapult系统；

（2）协议测试模型，通信协议栈的各层协议封装成编解码器或状态机的API库；

（3）测试脚本开发工具，用于各种图形化、脚本化的电讯通信测试脚本的编写，实现某些定制条件下的测试、验证功能。

IxCatapult系统结构如图1所示。

3 在TD-LTE系统中的应用

由于整个LTE系统极为复杂、规模巨大，因此针对TD-LTE系统网元的测试将是一个巨大挑战。TD-LTE系统的网元由接入网（E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network）和核心网组成，其中接入网系统包括终端设备（UE，User Equipment）和基站（eNodeB）；核心网主要由移动性管理实体（MME）、服务网关（S-GW，Serving Gateway）、分组数据网关（P-GW，Packet Gateway）等组成。TD-LTE系统基站设备的测试分为空中接口测试、S1控制面和用户面接口测试、X2接口测试。本文重点叙述针对基站设备的IxCatapult测试系统应用。

3.1 测试环境的搭建

在eNodeB测试中，IxCatapult无线通讯测试系统主要完成整个核心网以及多TD-LTE终端的模拟，针对基站设备实现完整的包裹测试。M500作为模拟核心网的设备，与待测基站通过千兆以太网线连接，在其上运行EPC脚本。同时，M500作为仿真终端的高层（NAS层、RRC层、PDCP层）协议处理模块，运行TD-LTE仿真终端脚本。

实际测试中，IxCatapult系统的r10射频模块与待测基站的射频拉远单元（RRU，Radio Remote Unit）采用射频直连的方式相连接；XAir板卡作为仿真终端的基带处理模块，提供标准CPRI接口与待测基站的基带处理模块之间的直接光纤连接，实现层对层的数据测试。测试系统与待测基站的硬件连接框图如图2所示。待测基站的SCTP链路与M500的千兆以太网型背板传输模块（GIGE）相连。其中，RX1、RX2、TX1、Y1和Y2为射频线接端口，标明IP的为千兆以太网接口，其他标示的端口为CPRI接口。

图2中，M500设备上主控单板工作站（SBC）的1号网口与计算机PC#1相连接，PC#1的功能是远程登陆并控制IxCatapult测试系统，SBC的2号网口连接千兆以太网交换机，SBC作为DHCP服务器向模拟终端的无线射频模块r10及基带处理模块XAir板卡提供DHCP服务。M500的GIGE型接口板卡上共有4个网络端口，GIGE型板卡的网口1连接XAir板卡的2号网口，用于传输模拟终端高层与基带处理模块之间的交互数据；网口2连接计算机PC#2，用于模拟终端的数据面操作，计算机PC#2的网口IP地址需要配置成模拟终端的IP，需要从将要运行的测试脚本配置文件中查找填入；网口3作为模拟核心网S1链路端口，与待测基站的S1链路端口相连接，如图2所示，IP需配置在同一网段；网口4与PC#3相连接，PC#3作为应用服务器，提供数据面的服务，从PC#3进行ping包、灌包、FTP传输文件等操作。需要说明的是，图2所示是针对单独一台待测基站的连接方式。

3.2 测试系统的运行[5]

测试系统上电开机之后，使用计算机PC#1中的RealVNC Viewer软件，远程登录到M500上，在SUSE Linux系统的终端窗口键入命令“hminfo”，查看IxCatapult系统的硬件信息，确定XAir板卡和r10已连接上测试系统。输入命令“launch xxx.lch”（xxx.lch为实际测试用例的名称，例如eNB_r8.lch），打开已建立完成的测试用例launch图，点击图3所示的三角形运行按钮，启动测试用例。开始运行后，测试软件会自动弹出控制测试系统及测试日志显示的对话框，信令的交互可以通过命令或可视化界面打开并记录。

3.3 测试异常的分析

在基站设备的研发阶段，IxCatapult系统的实时日志系统及分析工具链完成测试中的以太网络数据包、信令数据乃至基带IQ数据的抓取，保存的原生日志（.out）文件可以直接被开源的Wireshark网络协议封包分析软件读取并解析。基于层对层的测试，不仅可以让操作人员开启日志记录功能、跟踪高层数据交互的流程，还提供从M500远程登录到XAir板卡抓取记录MAC、PHY层数据的功能。

在IxCatapult数字通信测试系统的使用中，对测试日志的分析成为定位、解决测试所发生的异常的重要手段，对通信协议的熟悉程度亦会对测试日志的分析产生影响。例如，笔者在图2所示测试环境下进行基站设备测试时，发现模拟终端扫频接收不到基站小区的系统信息，即模拟终端未与待测基站同步。通过对日志的分析，得到如图4所示的日志信息。

如图4所示，造成终端无法同步的原因为模拟终端天线端口上的可调衰减器设置的衰减值过大，导致下行功率比正常功率小15dB。解决方法是调小衰减，即可使模拟终端顺利同步并获取到系统信息。

4 结束语

本文介绍了IxCatapult系统的软硬件平台、测试环境的搭建以及对测试异常的分析，为TD-LTE系统特别是基站设备的测试提供了另一种思路。

作为无线通讯基站设备测试工具，IxCatapult测试系统以其优越的可扩展性和可操作性成为国内外各大设备厂商及运营服务商的青睐对象。IxCatapult系统不仅可用于对TD-LTE设备进行检验和验收，而且其可编程的测试用例还可方便地应用到基站、终端、核心网等诸多LTE网元设备的研发测试工作中，掌握该测试系统的使用可大大加快LTE系统的研发和商业化进程。

参考文献：

[1] 刘鑫. CompactPCI/PXI关键技术的发展与应用[J]. 航天控制， 2004，22（3）： 62-68.

[2] 王颂一. IxCatapult DCT2000数字通信测试系统及其在LTE测试的解决方案[J]. 电信网技术， 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.

作者简介

黄骞：硕士就读于中国科学技术大学软件学院软件工程专业，主要研究方向为通信协议软件系统设计、嵌入式系统应用等。

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【关键词】通信技术;数字;有线电视;网络;应用

电视作为家庭必备的电器，在家电中可谓是人们心目中长期以来的宠儿，尤其是在有线电视诞生以来，更是受到了全国人民的喜爱与追捧。哪怕是网络时达的今天，电视在人们心目中的地位仍是无法撼动的。而数字通信技术的运用在促进我国电视行业展的同时，也促进了我国媒体行业的发展。

一、数字电视的概念分析

数字通信技术就是数字电视技术，其是指用电子技术将声音和画面结合起来。数字电视技术在使用的过程中会将编码进行压缩数字化处理，并将其用数字的方式存储起来，以便能够实时播放。相对于以往的电视而言，数字电视的发展优点主要体现于：1、因其数字设备传播路线，所以增强了其信号的稳定性，避免了因信号不好而引起电视显示屏出现“雪花”。另外，数字电视技术增强了代入感和真实感，其声音和画面会给人一种身临其境的感觉；2、数字电视技术比传统的电视技术对信息的存储时间更加长，也打破了受信号的局限。电视数字技术的推广还解决了画面易出现失真的问题，简便了操作流程。因此，数字电视技术的运用推动了我国传媒行业的发展，并也间接推动了我国文化行业的发展。

二、数字电视技术发展的趋势与有线电视网络的概述

对于数字电视技术发展的趋势，我们可以从三个方面入手。第一，数字电视使用的是IP网，采用IP网可以使其更加的灵活，还能提高其交互特性。交互特性打破了节目播放的方式单一的局面，使节目播放方式变得日趋丰富起来，比如广播、单播等。此外数字电视技术还丰富了电视功能，如电子菜单、节目预约等。第二，数字电子技术传输是通过宽带网络进行传输，因此相对于以往的电子技术，其在一定程度上促进了电视节目的多样化。第三，突破了局限性，就算是在手机上，也能让我们可以随时观看数字电视。随着信息技术的发展，为有线电视网络的发展提供了保障，且有线电视网络也为数字电视技术的发展提供了新平台。有线电视能够支持大量的信息来往，为人们生活提供了更多的选择。同时在使用有线电视网络的过程中，还可以减少成本的投入，从而保障企业利益。并且投资成本小的时候，有线电视网络技术还能够保障信息质量，实现不同业务之间的共存。最后，随着我国电视有线网络不断的发展，其业务增长较快，因此国家还会收取一些业务费作为发展有线电视网络的经济来源。

三、数字通信技术在有线电视网络中的运用

1、机顶盒的运用。机顶盒的广泛使用，象征着数字通信技术在有线电视网络中的运用，适应了我国电视行业发展的需求。在有线电视中使用机顶盒，能够更快的将信息集中起来，将信息、数字电视现实化、具体化。同时机顶盒在使用的过程中，可以对模拟信号进行处理，提高信号稳定性，实现多媒体的交互性。而且机顶盒操作简单，菜单功能强大，还能优化数字电视效率。2、对电视网络的建设。为了适应电视网络建设的发展，因此有线电视网络以及数字通信技术就要不断的提高技术要求。电视网络建设离不开数字通信技术的支持，数字通信技术可以保障电视网络系统的稳定性以及先进性。为节目编制和开播提供信息和材料，并为电视网络建设带去新的发展机遇。同时，网络建设在数字通信技术支持下，实现了节目多样化，进一步满足了人们的对电视的需要，以及推动了我国有线电视行业发展。3、电视传输技术。首先，我国对于数字电视技术的发展主要采用的是SDL技术，SDL技术兼容性较高，因此常被用于解决数据传输中所遇见较为困难的问题，而且还能很好的克服数据在传输过程中所具有的不稳定性。特别是对于互联网数据包交换协议（IPX）以及异步传输模式（ATM）中，可以提高信号效果。同时，SDL技术灵活性比较高，因此有利于数字电视技术的转化以及信号安全度。其次电视传输技术主要以数字点数为主，而数字点数是以混合光纤同轴电缆网(HFC)和AM作为技术支持，进而将不同的信息频率在程序力区别开来，而数字电视技术还能将电视信号与互联网数据包交换协议相结合起来，重新对信号进行编码排列，从而提高信号稳定性。数字电视技术编码工程工作众多，这些都影响着信号传输的质量以及稳定性。面对相关问题，电视台相关工作人员可以更换线路或者是将信号差的线路进行分支，以确保信号质量以及稳定性。

结束语：

随着国民对有线电视要求不断增加，因此我国就要不断的利用数字通信技术，推动我国有线电视行业的发展。且加大推广力度，争取将数字通信技术普及到全国各地。同时数字通信技术满足了人们对电视发展的需要，提高了电视画面清晰度，推动了我国电视行业不断的完善和发展。

参考文献

[1]李淼.数字通信技术在有线电视网络中的应用[J].中国有线电视,2016,(04):515-516.

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关键词：电子互感器 通信接口 监视及分析装置 软硬件设计

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）03-0139-02

1 概述

近年来，随着智能变电站技术的不断发展及相关产品不断完善，电子互感器逐步在智能变电站中得到应有。但由于不同厂家生产的采集器与合并单元间的数据编码与传输标准存在着差异性，不利于系统的维护与升级。因此，研究智能变电站中采集器与合并单元之间的通信规约，研制用于测试和验证不同厂家生产的电子互感器数字通信接口的标准性、一致性、兼容性的测试及检验装置便具有十分重要的意义和工程价值。

针对此研究课题，国内已开展的相关研究工作主要包括：四川大学的张丽杰等对电子互感器采集器与合并单元通信规约进行了研究，提出使用4B5B码代替曼彻斯特码、BCH码代替CRC校验码的新的数据传输接口方案，并对新方案进行仿真[1]；湖南大学的高乐等对电子互感器接口通信模型设计进行了研究[2]；华中科技大学的谢佳君在其硕士论文中对基于FPGA的电子互感器数字接口合并单元进行了研究，从硬件和软件两个方面对同步、数据处理以及数据输出功能的实现进行了分析[3]；西南交通大学的常晓勇对基于IEC61850电子互感器数字接口硬件方案进行了研究[4]；另外，宁夏电科院和上海远景公司对智能变电站合并单元时间性能测试问题开展了研究[5]。

本文首先对国内主流电子互感器厂家数字通信接口规范进行汇总分析，提出了满足智能电网运行的电子互感器数字信号技术规范。依据此规范进行了电子互感器数字通信接口测试装置的软硬件设计，实现电子互感器数字通信接口协议的报文接收与解析，及兼容性分析，本装置可以对工程应用中，电子互感器三种常见信号传输形式信号进行测试分析，对其中传递的电力数据进行分析、计算、记录，能够显示电力实时波形。以直观、易懂的方式将FT3报文展现出来，自动分析其编码格式，并能够显示其速率。

2 电子互感器数字通信接口分析

电子互感器的二次输出分为数字输出和模拟输出两种，模拟输出是为了利用变电站现存的模拟接口二次设备，是一种过渡性的措施，数字输出是智能变电站对电子互感器提出的要求。虽然早在1999年就出台了电子电压互感器（Electronic Voltage Transformer）数字通信接口标准IEC60044-7，但当时受各种因素的限制，在此标准中，没有提出数字输出的概念。2002年出台了电子电流互感器（Electronic Current Transformer）标准IEC60044-8，首次提出了电子互感器数字输出的概念，并对其输出特性做出明确规定。我国国家电力公司在十五规划中将电子互感器的国家标准校验系统研制工作立项，交给国家互感器质检中心承担，已于2004年完成。2004年3月，我国互感器标准委员会正式成立了电子互感器标准制定工作组，2004年5月召开了工作组第一次会议，开始实施IEC标准转化成我国国家标准的工作。此项工作于2007年年底完成，并出台了国家标准GB/T20840.7（电子电压互感器）和GB/T20840.8（电子电流互感器）。但是此标准是只针对电子互感器本身的技术要求，未对电子互感器和合并器之间的通讯接口规范做出定义。

从时间上来看，现阶段我国针对电子互感器的数字输出研究处速发展阶段，所以制定电子互感器统一的输出标准是非常必要。

3 电子互感器数字通信接口规范

根据IEC60044-8标准，在电子互感器数字接口设计中，物理层应采用Manchester编码方案，并通过基于光纤或铜缆的传输系统来实现物理连接。在实现时，针对物理层与数据链路层的特性，有两种具体的技术方案。一种是IEC60044-8中描述的通讯方式，使用内插法或同步脉冲法得到输出信号，并按照IEC60870-5-1（远动设备及系统传输帧格式）规定的FT3数据帧格式封装，实现数据传输。另一种采用IEC61850-9-1描述的以太网接入方式，使用同步脉冲得到时间连续的一次电流和电压及抽样信号，按照ISO/IEC8802.3协议规定的帧格式进行数据封装，实现数据传输。

3.1 物理层规范

合并单元到二次设备的连接可以是光纤或铜线，标准传输采用通用帧格式，速率为2.5Mbps，采用曼彻斯特编码，最高有效位先送。对于采用光纤连接的传输系统，兼容的接口是合并单元上的光纤连接器。根据传送距离的不同，可以选用塑料光纤或者玻璃光纤。如果采用光纤传输，必须注意光驱动器和光接收器的性能。

3.2 链路层规范

链路层采用IEC60870-5-1规定的FT3帧格式。这种帧的优点是数据完整性好，可用于告诉多支路同步数据链。链接服务类是S1：发送/无应答，这样数据传输是连续的和同期性的，无需二次单元的确认和应答。帧内容由启动字符、数据段和CRC校验码组成。这一方法在技术上易于实现，通讯协议易于标准化，对于不同的一次电气连接具有高度的灵活性。

3.3 应用层规范

为了与IEC61850-9-1兼容，应定义若干标志符。数据帧包括数据块数、块长等，一帧数据有2个状态字，每个状态字占用2个字节。若某些电压、电流量没有使用，则在状态字中相应的位上要置位，并且在该数据域的值须为0000H。若电子互感器故障，则相应的无效标志和维修请求标志要置位。

3.4 数据标定规范

测量用电子互感器数字输出额定标准值是十六进制的2D41H（十进制11585），保护用电子互感器数字输出额定标准值是十六进制的0ICFH（十进制463）。分成测量和保护两个标准值是因为保护用电子互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的40倍（0%偏移）或20倍（100%偏移）而不会过载，测量用电子互感器可以测量的电流/电压可达到额定一次值的2倍而不会过载。

电子互感器数据采样频率额定标准值有下面几种：80fr-48fr-20fr，fr为额定频率。对于较高的准确级，需选用高的数据采样频率。如果被供给的系统所需数据率大于数据采样频率，则在二级设备内使用IEC60255-24中描述的稀抽样技术。数字输出的电子互感器还定义了额定延时，它指数据处理和传输所需的额定值。在计算互感器的相位误差时，应从相位差中减去额定延时引起的偏移量。由于采用等距采样，因此两个采样点之间的间隔Ts是常量，且等于数据采样频率的倒数。额定延时的标准值有：2Ts，3Ts。

3.5 数据传输时间同步规范

数据同步问题是指智能变电站二次设备需要的采样数据是在同一个时间点上采得的，即采样序列的时间同步以避免相位和幅值产生误差。解决同步问题有插值计算法和同步脉冲法。

插值计算是由二次设备完成，根据互感器提供的若干个时间点上的采样值，插值计算得到需要的时间点上的电压、电流值。同步脉冲法则是使用统一的同步脉冲信号，电子互感器在送出的采样值中打上时标，提供给二次设备。同步脉冲可以通过主时钟获得，例如GPS接收机。为保证GPS接收机的正常工作，通常需要一个开放的整流输出器与站电池连接。对于长距离和高精度要求的情形，应采用光输入。在没有电磁干扰的环境下，低电压输入也是一个低成本高效的方案。

提供给合并单元的同步时钟输入可以是电气连接的，也可以是光学连接的，而且必须遵循以下规范：

（1）触发时刻：低电平到高电平的上升沿触发。

（2）时钟频率：每秒钟发出一个同步脉冲，无论输入脉冲是否异常，合并单元都需要对同步脉冲做真实性核查。

当同步时钟采用光学输入时，应遵循以下规范：

（1）触发水平：光强幅值的50%。

（2）应使用同样的光纤连接器件和光纤。

（3）脉冲持续时间th>10μs。

（4）脉冲间隙tl>500ms。

当同步时钟采用低电压输入时，应遵循以下规范：

（1）电压等级：10V或24V。

（2）触发电平：5V。

（3）脉冲持续时间th>30ms。

（4）脉冲间隙tl>500ms。

（5）输入电流范围：1mA-20mA。

实际应用中可将两种方案结合起来，平时采用GPS脉冲对时，当GPS接收机失效的时候，由二次设备进行插值计算得到需要的时间点上的采样值。当传统设备数据不具有GPS时标的时候，也必须进行插值计算，以满足系统测量和控制的需要。

4 通信接口监视及分析装置设计

电子互感器协议接收与解析装置由前端采集与后台分析两部分组成：前端采集负责ECT、EVT的编码识别、解码、封包及协议转换功能；后台分析完成ECT、EVT编码的分析、显示及电力数据的分析。

电子互感器监视与分析装置硬件原理总体结构框图如图1所示：

前置采集部分采用1U、19英寸机箱结构，带有8路FT3串行采集光口、2路100M光以太网口，能够同时对8路互感器进行监视。

后台分析采用3U、19英寸机箱结构，内置高性能嵌入式CPU，能够满足高速数据的处理。

ECT/EVT与测试设备之间的数字量采用串行数据传输，采用异步方式，传输介质采用光纤传输。符合GB/T20840.8相关规定。支持符合GB/T18657.1的FT3的四种固定长度帧格式，具体如下：

（1）数字量传输帧格式-I（单相互感器）。

（2）数字量传输帧格式-II（三相电流互感器）。

（3）数字量传输帧格式-III（三相电压互感器）。

（4）数字量传输帧格式-IV（三相电流电压互感器）。

电子互感器与测试设备之间采用多模光纤，光纤接头采用ST，支持的传输速率为2.0Mbit/s或其整数倍。采样率为80点/周波，帧格式I、II、III的传输速率为2.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率为4.0Mbit/s。采样率为256点/周波，帧格式I、II、III的传输速率为6.0Mbit/s，帧格式IV的传输速率为8.0Mbit/s。

前置接收装置采用TI公司高性能的32位DSP处理器，主频高达600MHz，处理性能可达4800MIPS；内置全双工的自适应以太网芯片；提供一个高性能FPGA芯片，强实时数据由FPGA编码实现，接收同步基准和采集器数据。使用6层电路板及表面贴装技术，提高了装置可靠性，可适用于需要数字量合并功能的场合，主要功能有：

（1）同步基准输入。装置接入两路同步基准，提高装置同步的可靠性。由同步基准产生PPS秒脉冲，PPS到来时DSP翻转重采样的采样序号。装置利用同步时钟（例如GPS系统的授时信号）作为数据采样的基准时钟源。

PPS采用光信号，在低到高的脉冲上升沿触发，合并单元应作合理性检查，验明输入脉冲是否有误。

（2）晶振误差补偿。晶振的精度受环境温度等因素影响，本装置采用先进的自适应晶振误差补偿技术，大大提高了输出数据的均匀性。

（3）重采样。装置所接的采集器发送报文时间要求有固定延时，采集器按固定延时发送报文，装置在接收到各采集器输入的报文后由重采样模块进行重采样，重采样采用二元拉格郎日算法，数据满足电力系统精度及实时性要求。

5 应用与结论

本文对国内主流电子互感器厂家数字通信接口规范进行汇总分析，提出了满足智能电网运行的电子互感器数字信号接口技术要求。依据此规范进行了电子互感器数字通信接口监视及分析装置的软硬件设计，实现电子互感器数字通信接口协议的报文接收与解析，及兼容性分析。

本装置已经在多个智能变电站工程中得到实际应用，实现了电子互感器三种常见信号传输信号的测试分析，能够直观方式显示FT3报文格式的电力实时波形，自动分析其编码格式，并能够显示其速率。本文将对电子互感器数字通信接口技术成熟和电子互感器的应用推广起到推动作用。

参考文献

[1]张丽杰，等.电子互感器采集器与合并单元通信新规约[J].计算机与数字工程，2012，7期40卷：41-43.

[2]高乐，等.与电子式互感器接口的合并单元通信模型设计[J].电力建设， 2007，12期28卷： 95-97.

[3]谢佳君.基于FPGA电子式电流互感器合并单元的研究[T].硕士论文，华中科技大学，2007年.

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关键词：数字通信系统；EVM,ACPR；LabVIEW；自动化扫描

中图分类号：TP274 文献标识码：B 文章编号：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

随着无线数字通信的迅猛发展,对于集成电路设计和测试提出了更多的挑战。在产品设计阶段,为了保证系统中射频和基带芯片的协同工作能力和兼容性,需要对系统进行严格的性能测试。然而,日益复杂的数字调制技术常常给面对紧凑的项目期限的设计团队带来更多的压力。所以,设计人员不仅要在短时间内完成系统的测试,还要尽快从测试结果中推断出造成问题的可能原因。本文提出一种全自动化的扫描测试方案,可以对数字通信系统发射链路两个关键参数EVM (Error Vector Magnitude)和ACPR(Adjacent Channel Power Ratio)进行快速、准确地测量,以便在第一时间找到设计中问题所在。

1 数字通信发射链路测试

对于数字通信系统测试来说,绝大多数参数指标是在频域完成的,这就需要通过控制频谱分析仪和矢量信号分析仪进行测量。其中测量数字调制的质量对于保证数字通信系统正常工作和信息准确传递有着重要的意义。数字通信系统的调制指标主要有EVM,相位误差,IQ不平衡度等。

EVM是指某一瞬时理想参考信号和被测量信号矢量差值的模值。采用安捷伦矢量信号分析仪89600可以提供快速、高分辨率的频谱测量、解调和时域分析,来获得EVM的测量结果。

ACPR测量的是某一通信频段主信号能量有多少泄漏到相邻频段。它也是数字通信系统的重要指标,过大的功率泄漏会引起相邻频段之间的相互干扰。通常,我们最关注的是主要频段的信号功率和邻近频段功率的比值,通过控制频谱分析仪测量获得。

数字通信系统发射链路扫描测试是指针对某个参数,如增益、频点等的变化评估其对EVM和ACPR的影响。本文以发射链路增益自动功率控制扫描为例进行阐述。APC(Automatic Power Control)自动功率控制扫描是对发射链路中功率放大器驱动和上变频混频器的增益进行扫描,这些控制位在集成电路中通过特定的寄存器位来进行设置,LabVIEW通过SPI和I2C总线以特定的时序访问芯片上这些寄存器,实现读写控制功能,来改变发射链路增益,扫描测试框图如图1所示。

LabVIEW通过GPIB总线对频谱分析仪进行控制测量ACPR；使用ActiveX控件控制安捷伦89600矢量信号分析仪测量EVM参数。这个实时控制系统可以利用TCP/IP、GPIB协议功能来完成PC计算机和仪器间的双向命令传送。LabVIEW自动扫描程序前面板如图2所示。

根据扫描测试操作顺序面板分为两个部分:左边是从Excel表格读入使发射链路功率线形衰减的控制寄存器值;右边是对仪器参数进行的自定义设置以保证更高的测量精度。所以,整个LabVIEW程序操作可以分为4部分：从Excel表格中读取发射链路不同增益衰减情况下的寄存器值；将这些值通过SPI总线写入芯片相应的寄存器中改变发射链路增益(功率)；接着,自动调整仪器设置并从中读取测量参数EVM和ACP；将测量数据结果实时写入指定的Excel文件并存储以便后处理进行分析。

ExcelRead.vi实现从打开的Excel文件指定工作表的指定行、列中读取寄存器预设值,并存入到LabVIEW的一个二维数据表中缓冲。这样的好处是可以及时更正APC的预设值,使测试灵活。本设计中这个动作通过图2中的“从Excel读取APC数据”按钮进行触发,使用一个LabVIEW的事件处理结构进行处理。

SPIWrite.vi和SPIRead.vi 通过LabVIEW对PC计算机并行接口进行编程,通过SPI三线控制完成和芯片之间的通讯。其中,并行接口控制是通过LabVIEW中的强大的I/O程序模块为基本操作单元实现的。

2 发射链路EVM自动化扫描

在通过更改寄存器值完成发射链路功率配置后,就需要控制矢量信号分析仪89600调整仪器设置,并读取扫描得到的EVM数据。LabVIEW完成对89600初始化后,为保证EVM自动测试精度需要对其做出如下配置,如图3所示。

首先,要激活89600显示频谱图的Trace B,如图4所示。并命令其纵轴进行自动调整以保证功率谱在仪器显示的合适位置上。

接着,激活频段功率测量模式(BandPower),按照前面板设定的“频带宽”参数,对频段功率的左、右边界频率进行设定。这时,LabVIEW就可以通过BandPowerResult属性节点准确读取载波的的功率。

频段功率值对于调整仪器的Range参数和保证EVM精度有着至关重要的意义。Range参数调整的是仪器中模数转换器(Analog-to-digital converter)的输入信号范围,其值若是过大必然导致输入信号的严重失真而使EVM参数恶化；如果Range值太小则使EVM参数对于引入噪声过于敏感,同样导致不准确的测试结果。大量实测结果表明,当Range参数值的设定比以上测量得到的频段功率值大3 dB时,可以保证EVM的精确度。另外,由于LabVIEW编程中频段功率单位是dBm,而Range参数单位是电压峰值Vpk,所以在进行自动Range调整时程序需要通过相应算法进行单位转换,如图3中第2行结尾的框图所示。

在完成各种配置之后,就需要读取EVM等相应的测试结果。这通过临时建立一个文本文件“TempTable.TXT”读取89600中Trace D中的测量参数结果表格,并将其导入到LabVIEW中存储为一个数组变量,要读取测量参数只要指明参数所在的下标并读取参数即可,如图3中最后一行框图所示,下标6，8，18分别指向参量参数EVM、相位误差、相位误差峰值。最后通过LabVIEW把数据写入并存储到到一个CSV数据文件中以便进行数据处理分析。

3 发射链路ACPR自动化扫描

测量ACPR之前也同样需要对发射链路的功率进行配置并且手动将频谱仪调整到ACP测试模式下。但是不同的是,这个测量需要通过GPIB总线或TCP/IP协议使用SCPI指令通过VISA接口控制频谱分析仪进行,LabVIEW的框图如图5。

程序的最外面是一个While循环和事件结构用于选择触发哪种测试模式。在ACPR扫描测试模式下,扫描通过For循环实现,次数由APC预定值表格的行数来确定。一个顺序结构被嵌套在For循环里实现分步骤操作控制,在第0，1帧通过更改芯片寄存器完成了发射链路的功率衰减配置,第2帧实现测量并存储数据。

LabVIEW中实现仪器访问是通过VISA接口实现的。在指明仪器的地址后,可以通过VISA的写模块发送SCPI指令,而通过读模块读取仪器的反馈信息。

首先,要标记载波的峰值功率,图5中“DISP:WIND:TRAC:Y:RLEV 8”指令将频谱仪的纵轴的参考功率设置为8 dBm,这样可以将频谱图压低在仪器显示界面中以便与后面的操作：使标记Marker1找到频谱中的峰值,并将其读取出来。

接着,还需要同样的命令将纵轴参考功率设置为－6 dBm,因为在整个扫描的过程中,发射链路的功率由0 dB衰减到-76 dB,在衰减很大的情况下,载波信号幅度已经很小,甚至可能被噪底所淹没,这就需要将整个仪器的频谱再次提高,以保证仪器ACPR计算的准确性。

最后,通过“FETC:ACP?”指令将仪器测量结果存储到LabVIEW的数组里面,同样通过下标指向要读取的参数并将其存储的CSV数据文件当中。

4 测试结果与分析

通过测试基于RDA8206的TD-SCDMA通信系统发射链路EVM和ACPR验证了所提出方法的正确性。实测扫描结果如图6,图7所示。

图6 EVM随发射链路功率衰减变化图实例测试表明在发射链路功率衰减到-50 dB时仍能保证调制质量,所以EVM扫描可以直观的看出数字通信系统发射链路调制质量恶化情况分析造成问题的原因。

ACPR扫描可以用于分析载波信号功率泄漏相邻频段所造成的干扰状况。本文提出的方法在保证测量精度的条件下,相对手动操作可以将测试效率提高60％,充分发挥了自动化仪器仪表测试的优势。

参 考 文 献

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