散射组网中准同步技术的研究及应用

发布时间：2020-08-03 16:21

【摘要】：由于对传输速率和传输效率的要求越来越高,所以在散射通信中,为了增加传输容量,提高传输效率,需要利用数字复接技术将多个低速数字信号合并成为一个高速数字信号。数字复分接系统按照各支路数字信号输入复接器时的时钟与本地时钟差异的大小分为同步复接、准同步复接和异步复接,其中的准同步复接具有效率高且传输时延较短的特点。题目中的准同步技术即为在准同步复接中的码速调整和时钟恢复技术,而码速调整的原理简单且容易实现,所以本文的研究重点是准同步技术中的时钟恢复方法。因为散射通信的单跳跨距远、可靠信道随处可得,及其抗干扰、抗截获和抗毁性好的特点,所以即使在卫星通信和光纤通信越来越普及的今天仍然在通信领域中占有一席之地,但是在长距离多跳、多节点的散射组网的发展中,由于采用准同步复接时会出现一定程度的定时误差累积,若不对准同步复接器的定时误差进行精细控制,在散射链路中继跳数较多时就会出现时钟漂移和抖动的问题,使得最终恢复出的支路时钟抖动超出标准,严重时会使缓冲区溢出造成溢出误码。所以本文提出一种双环时钟恢复方法应用于准同步技术,能够有效解决多跳散射通信中时钟抖动累积的问题。本文在阅读了大量相关文献的基础上,对传统的准同步技术在散射通信中的应用进行了理论分析和仿真实现,认为最主要的问题在于定时误差精度较低以致于产生时钟漂移而无法在多跳散射组网中应用,进而对传统的时钟恢复方法进行了相关的改进。本研究的工作主要是以下几部分:首先对现有的时钟恢复方法进行了研究,针对其缺陷提出改进;随后对提出的新时钟恢复方法与传统时钟方法进行matlab仿真,得出直观的对比结果,然后进行双环时钟恢复方法在散射信道中的模拟仿真,再利用OPNET仿真工具模拟多跳散射网络的情况,测试散射信道中经过10跳中继通信时,最终恢复的时钟的抖动性能;最后将本文提出的双环时钟恢复方法用于准同步复分接系统进行实际应用,包括了对系统的整体设计和FPGA软件设计,并通过modelsim平台进行波形仿真和验证,以及对准同步复接设备的实际测试,得出使用该算法和未使用该算法时的时钟波形对比。
【学位授予单位】：中国电子科技集团公司电子科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN926
【图文】：

时序图,正码速调整,时序图,负码速调整

逡逑调整［６］，如图２．２中虚线所示。如此重复下去，就可将数码流通过缓冲存储器传逡逑送出去，而输出码流的速率则变为尤。逡逑＾邋ｙｙ邋ｉｉｌｌ逡逑＾邋ｕｍ邋Ｉ邋ｍ邋＼逡逑插入脉冲插入脉冲逡逑图２．２正码速调整的时序图逡逑（２）邋正／负码速调整逡逑正／负码速调整的基本原理与正码速调整的基本原理基本相同，不同之处在逡逑于同步复接时钟尤的值不同。在正／负码速调整中同步复接时钟取值等于支路时逡逑钟的标称值，即／？，＝邋NB。考虑到／？，与，都在各自容差范围内变化，两者的瞬时逡逑值之间有三种情况：NB？＜力、／？，＝／、／？＞NB。一种情况是读取速率小于写入速逡逑率，并且提供额外信道以将多余部分传递出去以维持正常传输，该调整称为负码逡逑速调整；第二种情况是读取和写入速率相同，并且可以在不进行调整的情况下保逡逑持正常传输

时序图,频差,负码速调整,正码速调整

锁相环,鉴相器,基本组成,参考信号

的；除了振荡器从压控振荡器变为数控振荡器之外，锁相环的其他电路组成也都逡逑是数字电路，这样的数字锁相环就是全数字锁相环。逡逑锁相环如图２．４所示，是一个相位负反馈控制系统，由鉴相鉴频器、环路滤逡逑波器和电压控制器［９］［１（）］。逡逑＾ｅ（ｔ）逦逦邋逦逡逑⑴１邋．邋＿鉴相器逦＾环路邋逦＾邋压手￡邋逦逡逑１滤波器邋１振荡器＾逡逑00（ｔ）逦中。（ｔ）逡逑图２．４锁相环的基本组成逡逑鉴相器的作用，顾名思义就是比较输入信号与参考信号之间的相位，其输出逡逑电压与两个输入信号之间的相位差成正比；环路滤波器是作为一个平滑滤波器，逡逑用于滤除从鉴相器输出的电压信号中的高频分量。压控振荡器的振荡频率与环路逡逑滤波器平滑过后的控制电压之间存在线性关系。在锁相环中，压控振荡器的作用逡逑实际上就是把控制电压信号转换为相位。锁相环的输入和输出信号之间的相位差逡逑灼（０产生误差电压，并经过环路滤波器的控制来滤除其中的非线性分量和噪声后逡逑得到的提纯后的控制信号来控制压控振荡器，使相位差仍（0不断缩小固有角频差，逡逑并且一旦灼（0趋向无穷小的常数时，锁相环路就被锁定，也就是外＝６？。逡逑实际上全数字锁相环是通过用数字电路代替将模拟锁相环路来实现的。这意逡逑味着需要将鉴相器、环路滤波器转换到离散系统，压控振荡器则需要转换成数控逡逑振荡器。环路滤波器可以通过理想传递函数拉普拉斯变换的ｚ变换来获得。逡逑在码速恢复过程中

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