2设计具有ARQ功能的全双工数据电台

资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 来源 电子下载网 下载时间 2010-8-24 18:12:57 本文地址 http://3ujj.com/sheji/qianrushi/2/1605.html 设计具有ARQ功能的全双工数据电台 摘要 对一般的HF电台和VHF/UHF电台而言，它们采用半双工的工作方式，要实现ARQ功能，电台必须进行收发转换，牺牲了系统资源。本文设计的数据电台采用TDD（时分复用）技术，具有全双工功能，实现ARQ功能很容易。本文给出数据电台的组成、TDD 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 原理、硬件设计及软件设计。经实际使用证明，数据电台工作稳定可靠。 关键词 半双工/全双工 ARQ 数据电台 TDD协议 引言 　　随着电子技术、计算机技术及通信技术的迅猛发展，数据传输在通信中的作用越来越大，尤其是无线数据通信的发展日新月异。考虑到无线信道是一个变参、时变的信道，因而，人们采用多种技术保证传输数据的安全、可靠，如FEC、交织、Doppler频移校正、自适应信道均衡、多载波技术、智能天线、分集技术和RAKE接收技术、ARQ（Automatic Repeat reQuest）技术等。在这些技术中，ARQ方式具有极低的误码率。在满足使用要求的情况下，人们普遍采用这种方式，发方只有在接到了收方的确认信息后，才会继续发送。目前使用的HF电台和VHF/UHF电台只能工作于半双工方式，因而大大地限制了ARQ方式的使用。本文设计的全双工数据电台，采用TDD（Time-Division Duplex）协议，利用MCU、扩频芯片W9310及射频模块W9360构成全双工数据电台，为系统提供全双工信道，用户在DTE终端设备通过软件编程，实现ARQ功能。 1  系统组成 　　系统由全双工数据电台和用户的DTE终端设备组成，框图如图1所示。 图1  具有ARQ功能的全双工无线数传系统组成框图 　　全双工数据电台提供数传通道，全双工最大传输速率为64 kb/s, ARQ功能由DTE终端通过软件编程实现。 2  数据电台的硬件设计 　　全双工数据电台由MCU 89C51、扩频芯片W9310、射频模块W9360、MAX238（RS232接口芯片）、扩展并口8255及电台的参数设置、波道显示等电路组成，如图2所示。 图2  全双工数据电台硬件框图 　　W9310为直接序列扩频加解扩和数据处理芯片，它内部包括6个功能模块： 　　◇ 串行总线接口SBI――与MCU实现双向通信； 　　◇ 接收机――完成扩频接收机的所有数字信号处理功能； 　　◇ 发射机――产生扩频的PN码，并将加扩结果输出到射频模块W9360； 　　◇ TDD控制器――实现TDD协议和各种握手信号、接口信号； 　　◇ 发送和接收的FIFO――作为发送和接收数据的缓冲器； 　　◇ 主时钟产生器――产生驱动W9310各模块的时钟信号。 　　图2中，各部分的作用是： 　　◇ MAX238为4入/4出的RS232接口芯片，实现TTL电平与RS232电平转换。 　　◇ W9310的串口信号线（RTS、CTS、DCD、DTR、DSR、TXD、RXD）通过MAX238与DTE终端相接。另外，W9310为用户提供接收时钟（FCLK_RT）和发送时钟(MHZ2_ST)，在MHZ2_ST的上升沿采样Tx引脚上的信号，在FCLK_RT的下降沿采样Rx引脚上的信号。 　　◇ W9310与射频模块W9360的接口信号线有：DI、MODOUT、PLLSW、TXEN和RFPWR。其中，DI是W9360接收机送来的解调信号；MODOUT是W9310扩频后的基带信号，它输出给W9360射频模块；TXEN控制射频模块的收/发转换；PLLSW用来切换电台的PLL；RFPWR控制发射机功放电源的开关。 　　◇ 89C51通过8255读取电台的工作参数设置，包括：全双工/半双工、发射的高/低功率、PN码组、同步特字UW（Unique Word）、主叫方/被叫方、电台的工作波道等；89C51在读取电台的工作参数后，通过它的P1口设置W9310、W9360的相应寄存器并将相关的引脚设置为高、低电平； 89C51通过8255将当前工作的波道号送LED显示，电台的各种工作状态指示送发光二极管显示。 　　◇ W9360模块提供基带到RF和RF到基带的信号转换，模块内使用Philips公司生产的UMA1015M双频率合成器及两个VCO，组成发送、接收波道选择的两个锁相环。MCU根据设置的波道通过串口编程UMA1015M的控制寄存器。 　　综合以上内容，图3给出了DTE终端、MAX238、W9310和W9360的连线图。 图3  DTE终端、MAX238、W9310和W9360的连线图 　　DTE与数据电台的接口信号完全符合RS232C 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。在开始数据通信前，用户必须使RTS、DTR信号有效，在主叫方和被叫方完成捕获突发帧和空闲突发帧交换后，W9310使CTS有效，表示W9310已准备好传送Tx引脚上的数据；DCD信号有效时，表示W9310将接收的数据送到Rx引脚上。全双工接口时序如图4所示（假设RTS、DTR有效）。 图4  全双工数据接口时序 3  TDD协议原理 　　W9310通过TDD协议实现全双工。TDD协议将W9310轮流设置为发射机和接收机，当两部电台通信时，一部为主叫方，另一部为被叫方。TDD协议保证主叫方发送时，被叫方接收，反之亦然。对用户而言，他们只关心在保证要求的传输速率下，电台是否全双工工作，所以，W9310的实际传输速率要高于用户的数据速率。理想情况下，假设W9310的传输效率100％，而且不附加任何同步数据，那么，它的收发速率是用户数据速率的2倍，一半时间发送数据，一半时间接收数据。但实际情况是，W9310为保持同步，它要在用户的数据前添加同步开销数据，所以，它的实际传输速率是用户速率的2.6倍。 　　TDD协议中用到捕获突发帧、空闲突发帧和数据帧三种帧结构，图5为它们的结构图。 图5  TDD协议中三种帧结构 　　帧中各部分的位数如表1所列。 表1 　　TDD协议的工作过程如下： 　　开始时，TDD协议使用一种特殊的握手过程，通信双方建立同步。主叫方首先发送捕获突发帧，被叫方正确接收后，向主叫方发送捕获突发帧作为响应；主叫方收到被叫方的捕获突发帧后，发送空闲突发帧，被叫方收到空闲突发帧后，作为对主叫方的响应，被叫方也向主叫方发送空闲突发帧；主叫方收到被叫方的空闲突发帧后，认为通信双方已完成同步，通信链路已建立，在随后的通信中，双方开始传送数据。TDD协议的工作过程如图6所示。 图6  TDD协议的工作过程 　　在TDD协议工作过程中，接收机要经过几个阶段。当正确接收捕获突发帧中的4个特字UW后，接收机的LOCK输出信号有效；当正确接收空闲突发帧后，接收机的RLOCK输出信号有效。随后，接收机的工作过程与W9310内部寄存器中的工作状态位的设置有关，分两种工作情况。当工作状态位关闭时，一旦检测不到特字UW，传输就停止，接收机等待新的捕获突发帧，发射机开始不停地发送捕获突发帧，直到接收到接收机发送的捕获突发帧；当工作状态位打开时，接收机在检测不到特字UW时，并不是马上使输出信号LOCK无效，而是在连续两次检测不到特字UW时才使输出信号LOCK无效。接收机状态转移图如图7所示。 图7  接收机状态转移图 　　图7中，UW4DET表示正确接收到捕获突发帧中的4个特字UW；当正确接收到空闲突发帧和数据帧中的特字UW时，UWDET有效；MSB表示W9310设置成主叫方(=1)还是被叫方(=0)；接收机内部锁相环锁相时，NMODE有效。 4  数据电台的软件设计 　　图8为数据电台的软件 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图。电台面板上有一个建链/拆链按钮，每按一次，建链/拆链交换一次，且按钮的一方为主叫方。W9310建立链路有两个条件：一个是DTR信号有效，DTE加电后,提供给电台；另一个是要设置W9310片内的主叫方/被叫方的标志位MASTER=1。一旦满足上述两个条件，W9310立即与被叫方开始建立链路。定时器中断子程序根据按钮是否有动作，而决定是否设置链路建立标志位，供主程序查询；主程序根据链路建立标志位，结合链路状态标志位决定是建链还是拆链。 图8  数据电台的软件流程图 5  ARQ方式的三种形式 　　ARQ的作用原则是对出错的数据帧自动重发，它有三种形式：停等协议ARQ、连续ARQ和选择重传ARQ。 　　（1）  停等协议ARQ 　　◇ 发方发送一个数据帧后，必须等待收方的确认帧才可以发送下一个数据帧； 　　◇ 在收方接收错误时，收方发一否认帧，要求发方重发该帧； 　　◇ 为防止发送的数据丢失，发方内部设置一个定时器，当超过定时时间发方仍未收到确认帧时，发方重发该帧； 　　◇ 为防止确认帧丢失而造成发方重发同一数据帧，发方给每一个数据帧带上一个序列号。 　　（2）  连续ARQ 　　连续ARQ是连续发送若干数据帧，如果接收到收端的确认帧，则继续发送；发方在每发完一个数据帧后，就启动内部超时定时器，在设置的超时时间内未收到确认帧，则重发相应的数据帧。 　　（3）  选择重传ARQ 　　这种方式只重传出现差错的数据帧或定时器超时的数据帧。 　　三种方法各有利弊，停等协议ARQ最简单，但信道利用率最低；选择重传ARQ信道利用率最高，但它要求接收端的缓冲容量相当大；连续ARQ介于两者之间。在应用中应根据实际情况选择。 6  应用与结论 　　本文设计实现的具有ARQ功能的全双工数据电台可广泛应用于点对点的无线数据传输系统中。由于它具有极低的误码率，且传输速率可达 64kb/s，因而在要求可靠传输的环境中，具有很好的应用前景。 参考文献 1  Winbond Electronic Corp. Direct Sequence Spread Spectrum Transceiver 2  Winbond Electronic Corp. 902~928 MHz GMSK RF Module 3  谢希仁编著. 计算机网络. 北京：电子工业出版社, 1999 李耀民  博士研究生，研究方向移动IP、4G无线通信、智能天线、超宽带（UWB）及蓝牙技术。 张向荣  高级工程师，研究方向通信与电子系统、宽带网、计算机分析。 （收稿日期：2002-09-06） 推荐阅读：(按住 Ctrl 鼠标左键点击标题可以打开详细内容) 1、IC检测方法 2、什么是遥感技术 3、什么是无线网址 4、制冷设备维修技巧 5、什么是色温 6、手机RF设计问答 7、微波简史 8、微波小知识 9、卫星导航知识 10、卫星与遥感技术