400MHz频段窄带无线图像传输系统的设计与实现

作     者：邓韬 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李书芳

授予年度：2008年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：图像传输 FSK调制 GMSK调制 调频电台 锁相环 

摘      要：无线图像传输是一个老的课题,使人们能够随时随地传输流畅清晰的视频信号,进行便捷的视频交流是几代工程师为之奋斗的目标。这个目标到今天并没有完全解决,主要的难点在于无线传输。很多先进的理论方案会受到工业实现的制约。现有的工业水平还远远不能让我们做出面面俱到的完美的无线图像传输系统,于是现有的无线图像系统会在图像质量、传输距离、便携性、成本和用户数等方面进行折衷,做出有特点、可行的产品,以适应不同的应用场合。 本课题即是在这种背景下,提出了一套通过改造一款400-512MHz频点可调的语音半双工调频电台,实现远距离窄带无线视频传输系统的方案,产品的特点在于: (1)在原有成熟普及的车载电台基础上进行改装,实现长距离图像传输系统,传输距离可达十几公里;(2)采用H.264或MPEG4图像源,高压缩比,并且可以实现图像帧率和图像质量的灵活折中调整,以适用不同的应用环境;(3)采用FSK调制方式,有128kbit/s,192kbit/s和256kbit/s等多种传输方案,利于根据不同需求建立多用户系统;(4)自制PCB电路板实现了调频基带调制,调频解调整形,载波提取,核心芯片控制和网口转同步口等功能;(5)产品的实用性和经济价值高。由于窄带车载电台已经很普及,通过适当改造并增加一块PCB板和图像采集设备(如摄像头和屏幕)即可实现升级,简单方便,成本低。由于传输距离可达十几公里,无需基站支持,尤其适用于基站覆盖盲区的图像监控,在公安、施工建筑、科考、边远地区通信等领域。 从最初提出系统构想,到选芯片、制版、编写控制代码、焊接、电路调测,再到系统联调成功历时近10个月,本文正是对这套系统方案及其中的关键问题进行了汇总。文中将首先介绍所用调频电台的结构及参数,然后重点介绍电台的改装方案和自制基带电路板的设计方案,在文章后半部分,用实验数据说明了系统的误码性能和接收灵敏度,讨论了构建多用户系统时的调度问题。方案中通过错开收发信机中心频点而实现改变接收机中频,从而达到利于解调的办法具有创新性。文中除了对现有最终方案进行论述外,还应对一些在研发过程中试验过但没有最终采用的方案进行论述,进行方案的对比。对系统的性能和信号的波形给出理论分析。 综上,本文提出了一套完整的窄带无线图像传输系统设计方案。实验证明,当系统接收信号在-130dBm时,系统数据传输误码率在十的负七次方数量级。在实验室中已经应用本方案实现了半双工点对点的无线图像视频传输。文章最后对系统目前存在的问题进行了讨论,并给出了改进意见,为将来系统的进一步开发打下了基础。