基于FPGA的多功能复接器的设计与实现

论文摘要

在合成指挥、雷达组网和电子对抗等各种电子系统的最新发展应用中,迫切需要将种类繁多的多路低速业务复接成一路高速数据流进行传输。复接器就是完成此功能的重要设备,其性能对整个通信系统的性能起着重要影响。在微波或散射等无线通信系统中,复接器作为接入各种业务的数字终端设备,要能够适应高突发误码率的变参信道。本文采用FPGA设计实现了多功能复接器,主要工作和成果有：(1)设计实现了数字中继信令的加固,其中E1帧定位信息的同步和再生,能够满足通过散射信道将E1信息可靠接入公网的使用需求。(2)设计实现了异步数据的速率自适应,能够自动识别接入数据的速率并分配合适的复接带宽；设计实现了低速异步数据转同步数据后的高效传输,能够进行应急通信。(3)设计实现了两路信息经过不同的传输路径后在基带的无损伤切换,提高了整个通信系统的可靠性。(4)设计实现了适合高误码率无线通信的准同步复接。(5)设计实现了基于FPGA的串口扩展,使多个外围设备都能通过串行接口与复接器进行通信。(6)设计实现了基于E1的数字交叉连接,适应传输网络动态变化的配置和管理要求。本文还完成了各个硬件电路板原理图的设计、PCB的绘制、整个复接设备的调试；复接器在多个系统中进行了联试联调,各种功能得到了充分验证,证明该设计集成性好、使用灵活、适应性强、可靠性高,适用于车载站、固定站通信,满足与微波和散射等通信设备组网通信的要求,有一定的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 需求分析
• 1.3 复接技术的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 论文的主要内容
• 第二章 数字复接的基本功能设计
• 2.1 数字复接的基本组成
• 2.1.1 数字复接基本概念
• 2.1.2 数字复接的实现方式
• 2.2 帧同步技术
• 2.2.1 帧结构设计
• 2.2.2 帧定位码型及长度
• 2.2.3 帧同步性能指标
• 2.2.4 抗衰落帧同步
• 2.3 加扰与解扰
• 2.4 交织与解交织
• 2.5 RS编码与译码
• 2.6 FPGA的原理和应用
• 2.6.1 FPGA内部结构
• 2.6.2 逻辑分析仪SignalTap
• 2.6.3 软核处理器NiosⅡ
• 2.6.4 数控振荡器NCO
• 第三章 低速业务的功能设计
• 3.1 串行通信简介
• 3.1.1 串行通信帧格式
• 3.1.2 串行通信收发原理
• 3.2 串口扩展功能
• 3.3 异步数据速率自适应功能
• 3.4 异步数据高效传输功能
• 第四章 群路复接的功能设计
• 4.1 中继信令加固
• 4.1.1 信令加固原理分析
• 4.1.2 信令加固的实现
• 4.2 无损伤切换
• 4.2.1 关键技术
• 4.2.2 具体实现
• 4.3 准同步复接功能
• 4.3.1 基本原理
• 4.3.2 具体实现
• 4.4 数字交叉连接功能
• 4.5 E1/以太网桥接器功能
• 4.5.1 方案简介
• 4.5.2 具体实现
• 第五章 系统功能的设计与实现
• 5.1 硬件设计
• 5.1.1 工具与规则
• 5.1.2 器件选型
• 5.2 FPGA软件设计
• 5.2.1 复接端程序设计
• 5.2.2 分接端程序设计
• 5.3 设备组成
• 5.4 功能测试
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果