基于MIMO的双绞线高速传输仿真平台研发
本文选题：双绞线 切入点：串扰 出处：《电子科技大学》2014年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：双绞线通信系统因其较强的传输能力和低廉的价格,并且易于部署,已成为目前宽带接入以及互联网连接中应用最广泛、最有成效的方案。在双绞线通信系统中,衰减和串扰是对系统性能影响最大的因素,而其中衰减与线缆质量相关,一旦线缆部署完成,其衰减也就固定下来,因此串扰成为限制双绞线通信系统传输速率的最主要参数。虽然目前国内外已有大量的双绞线通信系统相关文献或论文,且已有许多成熟的双绞线方案标准,但现有技术大多将所有串扰当作噪声处理以提高系统传输能力。而串扰中的远端串扰(FEXT)具有对接收端有用的边信息,直接对其进行噪声抑制不仅需要消耗大量硬件资源,而且会造成系统资源浪费。因此,非常有必要研究如何利用远端串扰提高系统传输容量。另外,而目前电信工业联盟TIA/EIA等定义的CAT5e/6等双绞线在市场上已有大量部署,其传输速率尚有潜力可以挖掘。针对以上所述现状,本文主要工作如下:首先,简单介绍了现有双绞线通信系统的原理及优势,并分析了双绞线通信系统中的重要参数及其对系统传输性能的影响;对目前常用的双绞线系统:数字用户线系统DSL及基于双绞线的以太网连接系统进行了详细的介绍,并分析了其优缺点。其次,针对现有CAT5e/6等多对双绞线线缆最高只支持1Gbps传输速率的现状,提出了一种新的基于多输入多输出(MIMO)的双绞线自适应速率高速传输方案。该方案将FEXT当作有用信号,利用其边信息,从而将多对线缆信道联合视为一个MIMO系统进行联合处理;然后结合ADSL系统中使用的离散多音频(DMT)技术,并利用已有的比特功率分配算法实现自适应速率传输,充分利用CAT5e/6双绞线信道。最后,通过安捷伦公司提供的设备测量多种CAT5e/6线缆参数,再根据测量结果和其他现有数据分析所提方案的系统容量,并与现有传输技术的系统容量进行对比,验证所提方案的优势。然后在理论分析的基础上,利用Matlab/Simulink进行双绞线传输仿真平台的搭建。该仿真平台中利用真实的线缆数据搭建信道模块,同时结合MIMO和DMT等技术,完成基于MIMO的双绞线高速传输仿真平台的开发。该仿真平台可以为在CAT5e/6传输10Gbps信号的硬件实现、性能评估等提供基础,具有重要的实用价值。
[Abstract]:The twisted-pair communication system has become the most widely used and effective scheme in broadband access and Internet connection because of its strong transmission ability, low price and easy deployment. Attenuation and crosstalk are the most important factors affecting the performance of the system, and the attenuation is related to the cable quality. Once the cable is deployed, the attenuation is fixed. So crosstalk is the main parameter to limit the transmission rate of twisted-pair communication system. Although there are a lot of literatures or papers about twisted-pair communication system at home and abroad, there are many mature standards of twisted-pair communication system. However, in most of the prior art, all crosstalk is treated as noise to improve the transmission capability of the system, and the remote crosstalk FEXT in crosstalk has useful edge information for the receiver, so it not only needs a lot of hardware resources to suppress the noise directly. Therefore, it is necessary to study how to use remote crosstalk to improve the transmission capacity of the system. In addition, CAT5e/6 and other twisted-pair wires, as defined by TIA/EIA, have been widely deployed in the market. According to the present situation, the main work of this paper is as follows: firstly, the principle and advantages of the existing twisted-pair communication system are briefly introduced. This paper also analyzes the important parameters of twisted-pair communication system and its influence on the transmission performance of the system, and introduces in detail the digital subscriber line system (DSL) and the Ethernet connection system based on twisted-pair cable. The advantages and disadvantages are also analyzed. Secondly, aiming at the current situation that the existing CAT5e/6 and other pairs of twisted pair cable can only support 1Gbps transmission rate up to 1 Gbps, In this paper, a new high-speed rate adaptive transmission scheme for twisted-pair cable based on multi-input and multiple-output (Mimo) is proposed, in which FEXT is regarded as a useful signal and its edge information is used, so that the multi-pair cable channel is treated as a MIMO system. Then combining with the discrete multi-audio (DMT) technique used in ADSL system and using the existing bit power allocation algorithm to realize adaptive rate transmission, the CAT5e/6 twisted-pair channel is fully utilized. Finally, Through the equipment provided by Agilent Company, the parameters of various CAT5e/6 cables are measured, and the system capacity of the proposed scheme is analyzed according to the measurement results and other existing data, and compared with the system capacity of the existing transmission technology. The advantages of the proposed scheme are verified. Based on the theoretical analysis, the simulation platform of twisted-pair transmission is built with Matlab/Simulink. In the simulation platform, the channel module is built with real cable data, and the technologies such as MIMO and DMT are combined. The simulation platform for high-speed transmission of twisted pair wire based on MIMO is developed, which can provide a basis for the hardware implementation and performance evaluation of 10Gbps signal transmission in CAT5e/6, and has important practical value.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN919.3
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 肖文书;;MIMO雷达中的信号检测[J];电子学报;2010年03期
2 赵睿;蔡灿辉;;多用户MIMO中继通信系统中线性处理器设计[J];河南师范大学学报(自然科学版);2011年06期
3 贺乃宝;高倩;姜长生;龚成龙;;MIMO非仿射非线性系统的自适应模糊控制[J];控制理论与应用;2010年12期
4 帅吉莉;;电脑MIMO天线应用简介[J];科技创新导报;2011年01期
5 邵子韵;钱钰;;天线选择技术在MIMO中的应用[J];信息技术与信息化;2007年03期
6 张友安,胡云安,关新平;MIMO离散时间非线性系统的控制设计方法[J];燕山大学学报;2001年02期
7 李红春;张天平;;基于动态面控制的MIMO自适应神经网络控制[J];扬州大学学报(自然科学版);2006年04期
8 李蕾;连莲;鲁月今;;浅谈MIMO天线技术[J];东北电力大学学报;2006年02期
9 肖海林;聂在平;杨仕文;;室内MIMO无线信道:模型和性能预测[J];电波科学学报;2007年03期
10 周光军;李昊;;多用户MIMO下行链路中线性预编码器/译码器设计[J];信息技术;2008年02期
相关会议论文 前10条
1 满化录;刘中仁;;一类MIMO对象的鲁棒模型参考自适应控制[A];1995中国控制与决策学术年会论文集[C];1995年
2 李宇;王彪;黄海宁;李淑秋;张春华;;MIMO探测声纳研究[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集（下）[C];2007年
3 顾敬民;梁涛;于勇;;一种新的MIMO发射功率分配算法研究[A];通信理论与信号处理新进展——2005年通信理论与信号处理年会论文集[C];2005年
4 张亚婷;席安安;黄志忠;;新体制MIMO数字阵列雷达的发展及其应用[A];第八届全国信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
5 王中鹏;吴伟陵;;MIMO通信系统在相关信道下的性能分析[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
6 李常青;卢满宏;谌明;;MIMO在火星探测中的应用研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第十届学术年会论文集[C];2013年
7 张蕾;李道本;;基于空间概念的MIMO容量及功率分配方案[A];现代通信理论与信号处理进展——2003年通信理论与信号处理年会论文集[C];2003年
8 车斌;颜罡;钱澄;;应用于移动终端的方向图可重构MIMO天线[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年
9 李海强;李颖;张元龙;;多用户MIMO中继通信系统中的网络预编码方案[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
10 张志勇;孙季丰;;基于SMC的MIMO快时变平坦信道盲跟踪[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
相关重要报纸文章 前2条
1 本报记者 柴莎莎;MIMO芯片的4×4高速挡[N];网络世界;2010年
2 ;安捷伦推出MIMO接收机测试仪[N];人民邮电;2008年
相关博士学位论文 前10条
1 朱江章;MIMO宽带无线通信中的空时信号处理与信道估计研究[D];湖南大学;2007年
2 孙继禹;MIMO雷达成像的电磁分析与模拟[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 于晓燕;双选择性信道与空间相关信道下MIMO无线通信系统中的信道估计[D];东南大学;2006年
4 车小林;MIMO无线通信系统的预处理和频域均衡技术研究[D];上海交通大学;2009年
5 熊飞;分布式天线系统中信道测量和MIMO传输技术研究[D];北京邮电大学;2011年
6 肖雳;无源和有源MIMO天线性能的关键指标研究及测试验证[D];北京邮电大学;2013年
7 汪霜玲;MIMO雷达目标检测与波形设计及在天波超视距雷达中的应用[D];电子科技大学;2014年
8 程波;无线传感器网络虚拟MIMO接收技术研究[D];华中科技大学;2007年
9 王夏男;多用户MIMO中继系统的干扰消除技术研究[D];北京邮电大学;2015年
10 刘波;MIMO雷达正交波形设计及信号处理研究[D];电子科技大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 吴远;MIMO OFDM系统同步、信道估计与MIMO解码的研究[D];浙江大学;2006年
2 苏明;多用户MIMO无线通信系统关键技术研究[D];河北科技大学;2012年
3 张际;MIMO通信系统中信道估计与调度算法研究[D];上海交通大学;2008年
4 韩亮;分布式MIMO发射天线位置优化技术研究[D];电子科技大学;2010年
5 孙健行;基于通用处理器的下行MIMO检测算法研究[D];北京邮电大学;2013年
6 卢颖辉;多用户大规模MIMO上行系统信道估计方法研究[D];大连海事大学;2015年
7 汤莹;多点—多用户上行低复杂度MIMO检测[D];西安电子科技大学;2012年
8 陈正辉;MIMO雷达正交波形产生硬件设计与实现[D];电子科技大学;2013年
9 张昭阳;MIMO雷达布阵优化和正交波形设计技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 赵腾飞;多用户MIMO用户调度方法及性能分析[D];电子科技大学;2014年
，本文编号：1608843
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/1608843.html
