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量子科学实验卫星射频信道物理层设计

空间科学学报 2017年第4期37卷 490-498页

作者：王竹刚熊蔚明屈晨阳陈巧艳中国科学院大学北京100190 中国科学院国家空间科学中心北京100049 中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室北京100190

量子科学卫星有效载荷激光链路需要有一条上下行射频高速通信链路作为激光链路的量子秘钥分发途径.构建了量子科学卫星上下行射频链路的物理层硬件和算法,该链路采用符合CCSDS频谱规范的SRRCOQPSK作为上行调制类型,上行速率达到1.024 M... 详细信息

量子科学卫星有效载荷激光链路需要有一条上下行射频高速通信链路作为激光链路的量子秘钥分发途径.构建了量子科学卫星上下行射频链路的物理层硬件和算法,该链路采用符合CCSDS频谱规范的SRRCOQPSK作为上行调制类型,上行速率达到1.024 Mbit·s^(-1),下行采用SRRC-OQPSK和GMSK调制,速率达到4 Mbit·s^(-1).经过与多个地面站的对接试验测试,结果表明数传通信机的载波捕获灵敏度优于-100 dBm,数据解调灵敏度优于-98 dBm,AGC(自动增益控制)能力大于43 dB,在-96 dBm接收信号电平条件下的实际传输误码率优于1×10^(-9).在轨试验验证证明,射频信道物理层设计方案满足量子科学实验任务要求.

关键词：卫星通信高速上行链路平方根升余弦-偏移四相相移键控高斯频移键控

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基于蓝牙低功耗技术的低中频接收器系统设计

实验室研究与探索 2015年第10期34卷 65-68页

作者：堵会晓高同辉平顶山工业职业技术学院自动化与信息工程系河南平顶山467001

介绍了一种遵循蓝牙低功耗技术标准的低中频接收器的完整的系统设计方法,讨论了每个模块的设计,以使总体设计达到最先进的低功耗标准。最后,由选定的系统结构确定ADC的参数要求。本设计可以为低功耗复杂低中频接收器设计提供参考,系统... 详细信息

介绍了一种遵循蓝牙低功耗技术标准的低中频接收器的完整的系统设计方法,讨论了每个模块的设计,以使总体设计达到最先进的低功耗标准。最后,由选定的系统结构确定ADC的参数要求。本设计可以为低功耗复杂低中频接收器设计提供参考,系统能够达到最小信噪比和更佳动态范围的要求。

关键词：蓝牙低功耗低中频接收器高斯频移键控

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基于无线数据通信的排队机系统研制

基于无线数据通信的排队机系统研制

作者：梁文海电子科技大学

学位级别：硕士

排队机是一种综合运用计算机技术、网络技术、多媒体技术、通讯控制技术的产品,在窗口行业中能有效地代替客户进行排队。它能很好地解决客户在服务机构办理业务时所遇到的拥挤、个别人的插队及排错队等现象,不仅免除客户站立之苦,客户... 详细信息

排队机是一种综合运用计算机技术、网络技术、多媒体技术、通讯控制技术的产品,在窗口行业中能有效地代替客户进行排队。它能很好地解决客户在服务机构办理业务时所遇到的拥挤、个别人的插队及排错队等现象,不仅免除客户站立之苦,客户也不用担心失去在队列中的位置,为客户和员工提供良好的等候环境和工作环境。目前,国内使用的排队产品拓扑结构基本相同,但各排队产品模块间的底层通信方式各异,这些通信方式主要包括无线数据传输和有线数据传输,它们各有其优点和不足之处。通过对传统排队机系统的分析以及底层通信方式的综合考虑,提出了一种新的排队系统方案,该方案将整个系统分成了窗口显示、工作人员操作平台和主控制器三大模块,模块之间采用基于GFSK调制/解调的无线通信方式,而模块内部采用RS-485通信,这样使系统布线相对简单,简化了现场安装,而且比全部采用无线通信方式成本低。系统在软硬件设计上还具有以下特点:(1)系统扩展方便,模块内部通信时采用MAX487,允许在总线上挂接128个收发器,也就是说可以连接128个工作人员操作平台;GFSK调制/解调的无线通信模块选用Nordic公司的nRF905,其与单片机的接口是标准的ISP,接口简单,数据收发方便,而且性能可靠。(2)系统在微控制器选型上选用价格较低的微控制器,同时让一颗MCU尽可能做更多的事。例如主控制器,一颗MCU同时完成语音模块操作、打印机控制、无线通信模块控制等,有效减少了外设数量。(3)系统底层的多机通信程序采用轮询方式,系统对数据帧的解析采用了定时机制和校验机制相结合的方式,保证了通信的正确性。(4)窗口显示采用LED点阵显示方式,既可以以阿拉伯数字显示窗口号,也可以显示汉字,比传统的以七段LED数码管显示更直观。系统实现了排队功能,能正确打印票号、完成窗口显示及语音播报。本排队系统,发挥了普通排队系统优点并结合无线数据通信,简化了工程的安装、调试和布线工程,是对现有排队系统的有效改进,具有一定的实用价值和应用前景。

关键词：无线数据通信 RS485 高斯频移键控调制解调排队系统

可实现GFSK调制的小数分频锁相环Sigma-Delta调制器设计

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可实现GFSK调制的小数分频锁相环Sigma-Delta调制器设计

作者：黄燕华福州大学

学位级别：硕士

高斯频移键控(Gaussian Frequency Shift Keying,GFSK)是一种连续相位调制方式,具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等特点,因此在低速率的个人通信标准(如蓝牙)中得到了广泛的应用。在闭环GFSK调制结构中,基带数据经过高斯滤波后,由Sig... 详细信息

高斯频移键控(Gaussian Frequency Shift Keying,GFSK)是一种连续相位调制方式,具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等特点,因此在低速率的个人通信标准(如蓝牙)中得到了广泛的应用。在闭环GFSK调制结构中,基带数据经过高斯滤波后,由Sigma-Delta调制器(Sigma-Delta Modulator,SDM)转化为一定范围的序列去控制分频器,使压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)的输出产生一定的频偏,从而实现GFSK调制。但当前设计中SDM存在量化噪声功率谱密度杂散信号干扰严重的问题,导致小数分频锁相环的输出频谱存在杂散分量。因此亟须开展新型SDM的研究。论文主要围绕适用于小数分频锁相环的SDM展开研究,实现了基于改进型SDM的闭环GFSK调制电路设计。论文首先对闭环GFSK调制的原理进行介绍和分析,然后针对多级噪声整形(MultistAge noise Shaping,MASH)结构存在的问题,吸收并综合了质数模MASH结构和SP-MASH结构的优点,提出了一种改进的结构,称之为SH-MASH。通过理论推导与Matlab仿真证明了论文提出的SH-MASH结构对于所有输入值和初始条件,都能输出最大化序列长度,并能获得接近于理想噪声曲线的噪声功率谱。接着利用SH-MASH结构进行小数分频锁相环的设计,利用Matlab进行行为级的仿真与验证,利用Cppsim软件进行相位噪声分析;然后将设计的小数分频锁相环应用于GFSK闭环调制,来验证SH-MASH结构的性能。通过小数分频锁相环的行为级模型、小数分频锁相环的相位噪声模型和GFSK调制的电路模型进行SH-MASH结构的性能仿真。仿真结果表明,SH-MASH结构确实可以有效地抑制小数杂散,也可以实现闭环GFSK调制。最后本文对GFSK闭环调制电路的数字模块进行了硬件实现。对比分析说明,在不明显增加硬件成本的情况下,本文所提的SH-MASH结构SDM性能优于其他结构;与目前业内公认性能最佳的HK-MASH结构相比性能相当,但SH-MASH结构更为简单。因此论文提出的改进方法具有较高的学术价值。论文的特色与创新之处在于提出了一种改进型MASH结构,针对所有的输入和初始条件,都能输出最大化序列。同时,SH-MASH结构的量化噪声可以得到高效抑制,从而小数分频锁相环的环路滤波器可以最大程度地将量化噪声滤除,得到良好的频谱特性。

关键词： Sigma-Delta调制器高斯频移键控小数分频锁相环

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码率可调的FSK/GFSK数字电路设计

码率可调的FSK/GFSK数字电路设计

作者：刘俊东南大学

学位级别：硕士

如今无线传感器网络的应用越来越广泛,在不同应用环境中所需要的数据传输速率不同,如实时语音传输等应用环境需要较高的数据传输速率,而温度、湿度等信息交互需要的数据传输速率较低,所以研究码率可调的数字基带电路具有重要意义。论文... 详细信息

如今无线传感器网络的应用越来越广泛,在不同应用环境中所需要的数据传输速率不同,如实时语音传输等应用环境需要较高的数据传输速率,而温度、湿度等信息交互需要的数据传输速率较低,所以研究码率可调的数字基带电路具有重要意义。论文从多码率无线通信芯片的功能出发,设计多码率数字基带电路,数字基带电路主要包括时钟产生电路、白化、CRC电路、高斯滤波电路、数字下变频、抽取滤波、鉴相解调电路、频偏补偿电路和同步电路等模块,并完成数字基带电路的仿真、RTL设计和测试。时钟产生电路包括小数分频器、两个整数分频器,小数分频器根据码率控制字对系统时钟进行分频,采用基于加法器溢出的电路结构实现,分频器电路为基带系统各模块提供时钟信号。数字接收链路接收到的数据为Sigma-Delta ADC调制器输出的串行中频信号,首先进行数字下变频,再进行抽取滤波处理,数字下变频电路采用Weaver结构,与并行数字下变频电路相比,串行数字下变频可节约电路资源,将ADC的抽取滤波电路在数字基带电路中实现,既可实现模数转换器的功能,又可实现抽取滤波,降低解调电路的数据处理速率。频偏补偿电路中,当前数据减去延时一个码元周期的数据并取模,模值与计算所得阈值进行比较,若大于阈值,则求得直流分量并进行频偏补偿。解调电路采用直接鉴相解调,位同步采用积分型位同步电路,高斯滤波电路的实现采用查找表结构。设计FPGA验证平台,对数字基带电路系统进行功能验证,验证结果表明数字基带电路系统功能正确。基于中芯国际公司SMIC0.18μm工艺流片,数字基带电路面积为0.60mm2,测试结果表明,芯片支持FSK和GFSK,数据传输速率可设置为1kbps～500kbps,设置步进为0.05bit,在高斯白噪声信道中信噪比为13.0dB时,解调误码率均低于0.1%,性能指标达到设计要求。

关键词：码率可调无线通信基带电路高斯频移键控

基于2.4G RF的无线SKYPE电话研究与设计

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基于2.4G RF的无线SKYPE电话研究与设计

作者：周科湖南师范大学

学位级别：硕士

网络IP电话是一种低成本,实时而且有效的语音传输方式。在网络化的今天,网络实时语音传输技术的应用有着深刻的商业应用价值。“SKYPE”软件,是全球范围内一种通用的实时语音通讯软件。良好的语音压缩能力、IP穿透能力、比较满意的语音... 详细信息

网络IP电话是一种低成本,实时而且有效的语音传输方式。在网络化的今天,网络实时语音传输技术的应用有着深刻的商业应用价值。“SKYPE”软件,是全球范围内一种通用的实时语音通讯软件。良好的语音压缩能力、IP穿透能力、比较满意的语音延迟等优点使得“SKYPE”软件在这一领域获得了一致好评,也赢得了广泛的用户群。目前通过SKYPE进行语音传输时一般是通过有线耳麦连接计算机的音频模拟输入输出接口进行通信,人被固定在PC端周围,使用舒适度大大降低,本文论证设计了一种以2.4G RF为基础的无线耳麦,用户使用时能脱离微机在一定范围内自由移动通信;详细介绍了一种以USB2.0结构,2.4G RF无线传输技术作为传输基础的无线电话,使得客户在进行语音通话的时能摆脱传统PC-有线耳机-MIC的方式,将使用者从这些纷乱的电缆中解放出来。该设计采用STC/CYPRESS MCU、NORDIC 2.4G RF为硬件平台,完成了输入、调制发送、解调接收、输出等一系列的过程。测试结果也表明电路能稳定工作,符合设计初衷。

关键词：网络语音电话 SKYPE 2.4G射频技术高斯频移键控视窗驱动

基于CORDIC算法的BLE4.0发射机数字基带的设计与实现

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基于CORDIC算法的BLE4.0发射机数字基带的设计与实现

作者：陈志强东南大学

学位级别：硕士

蓝牙4.0拥有低功耗、低成本等特点,故其在短距离无线通信领域中得到广泛的应用。随着社会的不断进步,低功耗蓝牙数字基带也变得越来越重要,因此,设计一种复杂度低和资源消耗少的低功耗蓝牙发射机数字基带电路具有重要意义。本文设计了... 详细信息

蓝牙4.0拥有低功耗、低成本等特点,故其在短距离无线通信领域中得到广泛的应用。随着社会的不断进步,低功耗蓝牙数字基带也变得越来越重要,因此,设计一种复杂度低和资源消耗少的低功耗蓝牙发射机数字基带电路具有重要意义。本文设计了一种实现蓝牙4.0发射机数字基带电路的方案。该方案针对CORDIC算法中迭代次数过多的问题,在免缩放因子CORDIC算法的基础上使用了区间折叠技术,通过区域映射,可以真正的避免对缩放因子的计算,同时又可以快速的计算输入角度,以达到减少迭代次数的目的,从而减少资源的消耗。另外,为了简化运算过程,在这种方案实施之前,采用了区域映射,将不同区域的角度映射到[0,pi/4]。完成各模块的设计后,在本文的最后,搭建了FPGA平台对发射机数字基带电路系统进行了仿真验证。FPGA验证的结果表明：在8MHz的系统时钟下,所设计的发射机数字基带电路能够实现码率为1Mbps的信号,发射机数字基带电路中高斯频移键控(GFSK)调制信号的均方根误差约为4.305%,改进后的CORDIC模块与传统的实现方式相比,逻辑资源消耗减少了16.5%。本文设计的蓝牙4.0发射机数字基带电路在性能上能够很好的符合系统指标要求,为低功耗蓝牙发射机数字基带电路的设计提供了参考,具有一定的应用前景和实用价值。

关键词：蓝牙4.0 数字基带免缩放因子坐标旋转区间折叠高斯频移键控

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低功耗蓝牙数字基带发射电路的设计与验证

低功耗蓝牙数字基带发射电路的设计与验证

作者：张继良东南大学

学位级别：硕士

低功耗蓝牙凭借着低功耗、低成本等特点在无线通信领域中得到广泛的应用。当前,人们对低功耗蓝牙数字基带的要求越来越高,因此,设计一种复杂度低和资源消耗少的低功耗蓝牙数字基带发射电路具有重要意义。本文设计了一种实现低功耗蓝牙... 详细信息

低功耗蓝牙凭借着低功耗、低成本等特点在无线通信领域中得到广泛的应用。当前,人们对低功耗蓝牙数字基带的要求越来越高,因此,设计一种复杂度低和资源消耗少的低功耗蓝牙数字基带发射电路具有重要意义。本文设计了一种实现低功耗蓝牙数字基带发射电路的方案。该方案针对免缩放因子坐标旋转数字计算算法(CORDIC)中迭代次数过多的问题,在免缩放因子CORDIC算法的基础上使用了角度编码的方法,通过角度编码,跳过某些不必要的角度值,同时又能忽略缩放因子的影响,快速的计算输入角度,以达到减少迭代次数的目的,从而减少资源的消耗。另外,为了简化运算过程,在这种方案实施之前,采用了角度压缩的机制,将不同象限的角度映射到第一象限中。完成各模块的设计后,在本文的最后,搭建了FPGA平台对基带发射电路系统进行了仿真验证。FPGA验证的结果表明：在8MHz的系统时钟下,所设计的基带发射电路能够实现码率为1Mbps的信号,基带发射电路中高斯频移键控(GFSK)调制信号的均方根误差约为4.20%,改进后的CORDIC模块与传统的实现方式相比,逻辑资源消耗减少了16.7%。本文设计的基带发射电路在性能上能够很好的符合系统指标要求,为低功耗蓝牙基带中发射电路的设计提供了参考,具有一定的应用前景和实用价值。

关键词：低功耗蓝牙数字基带免缩放因子坐标旋转数字计算角度编码高斯频移键控

一种用于无线电力信息采集系统的GFSK解调器结构及电路设计

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智能电网 2015年第12期3卷 1180-1185页

作者：龙希田武广华孟焱毅陈虹杨昆姜学平国网智能电网研究院北京市昌平区102209 清华大学微电子学研究所北京市海淀区100084

高斯频移键控(Gaussian frequency-shifting keying,GFSK)作为一种重要的调制和解调方案,广泛应用于蓝牙、IEEE802.15.4g及各种无线传感网络中;此外,它也被国家电网公司制定的《电力用户用电信息采集系统通信协议》采用,成为智能电网无... 详细信息

高斯频移键控(Gaussian frequency-shifting keying,GFSK)作为一种重要的调制和解调方案,广泛应用于蓝牙、IEEE802.15.4g及各种无线传感网络中;此外,它也被国家电网公司制定的《电力用户用电信息采集系统通信协议》采用,成为智能电网无线电力信息采集系统的关键技术,为全球能源互联网的发展奠定坚实的硬件基础。通过理论推导,提出一种基于反正切的GFSK解调器结构,基于硬件描述语言设计该结构的GFSK解调器,测试结果表明该解调器可抵抗±70 k Hz的频偏,±1 V的直流偏置,以及任意角度的相位偏置。该解调器占用0.513 mm2面积,功耗11.422μW。该GFSK解调器未来可集成到无线电力信息采集系统的So C芯片上,并最终应用于能源互联网体系中。

关键词：高斯频移键控无线电力信息采集解调器电路设计