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傳輸機(jī)理論文范文第1篇

關(guān)鍵詞：無(wú)線通信低功耗移頻鍵控PIC16F73單片機(jī)芯片CC1000調(diào)制解調(diào)芯片

在工業(yè)、科學(xué)研究以及醫(yī)療設(shè)備中，目前出現(xiàn)了大量需要進(jìn)行通信的設(shè)備，這些設(shè)備通信距離較近、數(shù)據(jù)量較小、不適合布線。比如自動(dòng)抄表系統(tǒng)、酒店點(diǎn)菜系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，其中有很多設(shè)備是可移動(dòng)的，而且要求何種小便于攜帶。因此，要求其通過(guò)設(shè)備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點(diǎn)。基于這些需求，本文給出了一款超低功耗的無(wú)線數(shù)字傳輸模塊的設(shè)備及實(shí)現(xiàn)方法。

該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調(diào)制解調(diào)芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機(jī)PIC16F73，從而保證了系統(tǒng)的超低功耗。同時(shí)，為了適應(yīng)電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用，該模塊支持查詢方式的無(wú)線通信，可以使系統(tǒng)的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的半雙工通信，并且提供標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計(jì)算機(jī)連接。

圖1

1模塊硬件設(shè)計(jì)

模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

作為工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的底層通信設(shè)備，該系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)、假數(shù)據(jù)過(guò)濾、數(shù)據(jù)組合、解碼數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等功能。在接收過(guò)程中完成數(shù)據(jù)由電信號(hào)向位流、由位流數(shù)據(jù)向字節(jié)，由字節(jié)向數(shù)據(jù)幀的變換，而在發(fā)送過(guò)程中則完成接收到的逆向過(guò)程。數(shù)據(jù)發(fā)送過(guò)程中數(shù)據(jù)流的變化如圖2所示。

調(diào)制解調(diào)由CC1000完成。系統(tǒng)采用頻移鍵控調(diào)制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數(shù)據(jù)采用差分曼徹斯特編碼發(fā)送，空中發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以根據(jù)需要設(shè)置，最高FSK數(shù)據(jù)速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數(shù)據(jù)接口，可編程配置載波頻率和數(shù)據(jù)速率等內(nèi)容。有關(guān)CC1000的詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)參考文獻(xiàn)。

模塊控制器在發(fā)送時(shí)從用戶接口接數(shù)據(jù)和命令，并將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀傳送給CC1000，控制CC1000進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在接收時(shí)，控制器接收從CC1000傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，過(guò)濾噪聲，將數(shù)據(jù)由位流轉(zhuǎn)換為字節(jié)，進(jìn)行校驗(yàn)并將用戶數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳送給用戶，使用戶可以實(shí)現(xiàn)所發(fā)即所收。

模塊是為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設(shè)計(jì)的命令來(lái)支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時(shí)PCMD必須為高電平。配置命令工作時(shí)序如圖3所示。

發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)PCMD應(yīng)置為低電平，通過(guò)串行口發(fā)送數(shù)據(jù)即可。模塊使用時(shí)間間隔區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀，如果有傳輸半個(gè)字節(jié)的時(shí)間沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)，則認(rèn)為此前接收到的為一幀數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將編碼該幀數(shù)據(jù)并通過(guò)CC1000進(jìn)行調(diào)制和發(fā)送。因此，如果用戶數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)幀的格式發(fā)送的，用戶應(yīng)當(dāng)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免模塊將一幀數(shù)據(jù)分割為兩幀數(shù)據(jù)發(fā)送，從而降低發(fā)送效率。模塊只能進(jìn)行半雙工通信，沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)模塊處于接收狀態(tài)；有休眠信號(hào)時(shí)模塊進(jìn)入體眠狀態(tài)，此時(shí)模塊無(wú)法接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，只有將模塊喚醒后，才能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。READY信號(hào)是模塊工作狀態(tài)指示信號(hào)。當(dāng)READY長(zhǎng)時(shí)間處于低電平狀態(tài)時(shí)，可以使用RST將模塊復(fù)位，重新設(shè)置模塊的工作狀態(tài)，以避免模塊處于錯(cuò)誤工作狀態(tài)。

2軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件采用專門為PIC單片機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，能夠?yàn)镻IC系列單片機(jī)產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)高效的代碼，具體內(nèi)容參考文獻(xiàn)。系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數(shù)據(jù)封裝，因此系統(tǒng)軟件借用Windows系統(tǒng)的消息循環(huán)機(jī)制設(shè)計(jì)，采用消息循環(huán)的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得程序結(jié)構(gòu)清晰、可擴(kuò)展性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的初中，證明這種結(jié)構(gòu)非常適合單片機(jī)系統(tǒng)軟件的開發(fā)。

圖4為程序初始化和主函數(shù)部分的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)程序總線結(jié)構(gòu)采用消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制。在系統(tǒng)內(nèi)部寄存器和變量初始化完成后便可以進(jìn)入消息循環(huán)程序查詢系統(tǒng)消息。系統(tǒng)消息一般是CPU外部或內(nèi)部的事件通過(guò)CPU中斷系統(tǒng)激勵(lì)CPU運(yùn)行的。為了能夠使系統(tǒng)產(chǎn)生和響應(yīng)消息，必須啟動(dòng)CPU的中斷系統(tǒng)，因而在進(jìn)入消息循環(huán)前啟動(dòng)CPU定時(shí)中斷、串行通信中斷、外部觸發(fā)中斷。程序初始化部分在CPU上電或復(fù)位后只執(zhí)行一次，CPU在正常工作時(shí)即將終都在消息循環(huán)中反復(fù)檢測(cè)消息是否存在，并根據(jù)消息的種類做不同的操作，最后清除相應(yīng)的消息標(biāo)志，再進(jìn)行循環(huán)檢測(cè)消息。本系統(tǒng)中消息共有三種，分別是程序節(jié)拍控制信號(hào)、與CC1000通信的信號(hào)以及與用戶通信的信號(hào)。程序節(jié)拍控制信號(hào)控制程序的運(yùn)行過(guò)程，包括時(shí)間信號(hào)、外部中斷信號(hào)（休眠、喚醒）以及其它定時(shí)動(dòng)作信號(hào)；與CC1000通信的信號(hào)包括CC1000狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號(hào)、接收完成信號(hào)、發(fā)送開始信號(hào)以及發(fā)送完畢信號(hào)等，負(fù)責(zé)管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號(hào)包括接收用戶數(shù)據(jù)完畢信號(hào)、用戶數(shù)據(jù)發(fā)送完畢信號(hào)以及向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)開始信號(hào)等，負(fù)責(zé)與用戶的通信管理。程序的消息循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

3模塊性能

3．1模塊功能

作為一款專門為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點(diǎn)。供電電壓范圍為3V～12V。當(dāng)供電電壓為3V時(shí)，在接收狀態(tài)下，模塊電流為9.6mA；在發(fā)送狀態(tài)下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態(tài)下，模塊電流為2μA。通信系統(tǒng)使用查詢方式工作時(shí)，處于接收的工作電流計(jì)算公式如下，即若休眠時(shí)間為dsl，檢測(cè)信號(hào)時(shí)間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA

）：

Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)

因此，如果一個(gè)系統(tǒng)的休眠時(shí)間為8s,檢測(cè)時(shí)間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當(dāng)然，實(shí)際使用中應(yīng)該計(jì)算模塊處于接收狀態(tài)時(shí)的電流，此時(shí)模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數(shù)據(jù)量的大小，但是其極低的待機(jī)功耗對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來(lái)說(shuō)是十分重要的。

3．2通信可靠性

通信誤碼率可以使用如下近似公式計(jì)算：

Pe≈Ne/N

式中，N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總線；Ne為被傳輸錯(cuò)的碼元數(shù)，理論上應(yīng)有N∞。

在實(shí)際使用中，N足夠大時(shí)，才能夠把Pe近似為誤碼率。經(jīng)過(guò)對(duì)模塊的測(cè)試，在數(shù)據(jù)速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時(shí)，通信誤碼率為10-3～10-5。在數(shù)據(jù)速率提高時(shí)，通信誤碼率會(huì)增加，但是通信模塊可采用多項(xiàng)技術(shù)來(lái)提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而保證通信中的同步問(wèn)題；而在數(shù)據(jù)鏈路層，使用CRC（循環(huán)冗余編碼）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)，用以保證數(shù)據(jù)到達(dá)用戶應(yīng)用層以后的可靠性。當(dāng)然，用戶在應(yīng)用層還可以采取多種通信協(xié)議來(lái)進(jìn)一步提高通信的可靠性。

3.3通信距離

在無(wú)線通信中，通信距離與發(fā)射機(jī)發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度和接收機(jī)接收靈敏度有著直接關(guān)系。本模塊的發(fā)送功率為10dBm，而在數(shù)據(jù)速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進(jìn)制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區(qū)環(huán)境中，可靠通信距離在10m左右。

圖5

4模塊應(yīng)用

無(wú)線智能IC卡水表由負(fù)責(zé)顯示和讀寫IC卡的上位機(jī)和負(fù)責(zé)閥門控制的下位機(jī)組成，上位機(jī)和下位機(jī)之間的通信使用無(wú)線數(shù)字傳輸模塊完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。上位機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)接口，包括顯示下位機(jī)狀態(tài)、顯示剩余水量、讀取IC卡以及與下位機(jī)通信等功能，下位機(jī)完成水脈沖計(jì)數(shù)并接收上位機(jī)的指令控制閥門開關(guān)狀態(tài)。由于本系統(tǒng)采用電池供電，所以要求系統(tǒng)的功耗必須非常低。水表的上位機(jī)和下位機(jī)均采用Microchip公司的低功耗單片機(jī)PIC16F73，下位機(jī)工作在查詢狀態(tài)。

傳輸機(jī)理論文范文第2篇

隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，多媒體業(yè)務(wù)不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也隨之增長(zhǎng)。

通信網(wǎng)正向著IP化、寬帶化方向發(fā)展。通信網(wǎng)由傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)三部分組成。目前，我國(guó)傳輸網(wǎng)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和光纖化；交換網(wǎng)也實(shí)現(xiàn)了程控化和數(shù)字化；而接入網(wǎng)仍然是通過(guò)雙絞線與局端相連，只能達(dá)到56kb／s的傳輸速率，不能滿足人們對(duì)多媒體信息的迫切需求。對(duì)接入網(wǎng)進(jìn)行大規(guī)模改造，以升級(jí)到FTTC(光纖到路邊)甚至FTTH(光纖到戶)，需要高昂的成本，短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。XDSL技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電話線上數(shù)據(jù)的高速傳輸，但是大多數(shù)家庭電話線路不多，限制了可連接上網(wǎng)的電腦數(shù)，而且在各房間鋪設(shè)傳輸電纜極為不便。最為經(jīng)濟(jì)有效而且方便的基礎(chǔ)設(shè)備就是電源線，把電源線作為傳輸介質(zhì)，在家庭內(nèi)部不必進(jìn)行新的線路施工，成本低。電力線作為通信信道，幾乎不需要維護(hù)或維護(hù)量極小，而且可以靈活地實(shí)現(xiàn)即插即用。此外，由于不必交電話費(fèi)，月租費(fèi)便宜。

電力線高速數(shù)據(jù)傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設(shè)有電力線的地方，通過(guò)電力線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，連成局域網(wǎng)或接入互聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)電源線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以大大推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)的普及。此項(xiàng)技術(shù)還可以使家用電腦及電器結(jié)合為可以互相溝通的網(wǎng)絡(luò)，形成新型的智能化家電網(wǎng)，用戶在任何地方通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)家用電器的監(jiān)控和管理；可以直接實(shí)現(xiàn)電力抄表及電網(wǎng)自動(dòng)化中遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)的各項(xiàng)功能，而不必另外鋪設(shè)通信信道。因此，研究電力

線通信是十分必要的。

1OFDM基本原理

正交頻分復(fù)用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一種正交多載波調(diào)制MCM方式。在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號(hào)序列調(diào)制在一個(gè)載波上進(jìn)行串行傳輸，每個(gè)符號(hào)的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用頻率上等間隔的N個(gè)子載波構(gòu)成。它們分別調(diào)制一路獨(dú)立的數(shù)據(jù)信息，調(diào)制之后N個(gè)子載波的信號(hào)相加同時(shí)發(fā)送。因此，每個(gè)符號(hào)的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統(tǒng)中，通過(guò)選擇載波間隔，使這些子載波在整個(gè)符號(hào)周期上保持頻譜的正交特性，各子載波上的信號(hào)在頻譜上互相重疊，而接收端利用載波之間的正交特性，可以無(wú)失真地恢復(fù)發(fā)送信息，從而提高系統(tǒng)的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復(fù)用OFDM的基本原理。考慮一個(gè)周期內(nèi)傳送的符號(hào)序列(do，d1，…，dn-1)每個(gè)符號(hào)di是經(jīng)過(guò)基帶調(diào)制后復(fù)信號(hào)di=ai+jbi，串行符號(hào)序列的間隔為t=l／fs，其中fs是系統(tǒng)的符號(hào)傳輸速率。串并轉(zhuǎn)換之后，它們分別調(diào)制N個(gè)子載波(fo，f1，…，fn-1)，這N個(gè)子載波頻分復(fù)用整個(gè)信道帶寬，相鄰子載波之間的頻率間隔為1／T，符號(hào)周期T從t增加到Nt。合成的傳輸信號(hào)D(t)可以用其低通復(fù)包絡(luò)D(t)表示。

其中ωi=-2π·f·i，f=1／T=1／Nt。在符號(hào)周期[O，T]內(nèi)，傳輸?shù)男盘?hào)為D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

若以符號(hào)傳輸速率fs為采樣速率對(duì)D(t)進(jìn)行采樣，在一個(gè)周期之內(nèi)，共有N個(gè)采樣值。令t=mt，采樣序列D(m)可以用符號(hào)序列(do，d1，…，dn-1)的離散付氏逆變換表示。即

因此，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過(guò)程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術(shù)是離散付氏變換，若采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)和FFT快速算法，無(wú)需束狀濾波器組，實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。

2電力線數(shù)傳設(shè)備硬件構(gòu)成

電力線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的硬件框圖如圖2所示。

2.1數(shù)字信號(hào)處理單元TMS320VC5402

用數(shù)字信號(hào)處理的手段實(shí)現(xiàn)MODEM需要極高的運(yùn)算能力和極高的運(yùn)算速度，在高速DSP出現(xiàn)之前，數(shù)字信號(hào)處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制，所實(shí)現(xiàn)的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世紀(jì)70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以來(lái)，近20年來(lái)涌現(xiàn)出一大批高速DSP芯片，從而使話帶高速DSPMCODEM的實(shí)現(xiàn)成為可能。

TMS320系列性價(jià)比高，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有開發(fā)手段齊全，自TI公司20世紀(jì)80年代初第一代產(chǎn)品TMS32010問(wèn)世以來(lái)，正以每2年更新一代的速度，相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產(chǎn)品TMS320C54X。

根據(jù)OFDM調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)所需要的信號(hào)處理能力，本文選擇以TMS320VC5402作為數(shù)據(jù)泵完成FFT等各種算法，充分利用其軟件、硬件資源，實(shí)現(xiàn)具有高性價(jià)比的OFDM高速電力線數(shù)傳設(shè)備。

TMS320C54X是TI公司針對(duì)通信應(yīng)用推出的中高檔16位定點(diǎn)DSP系列器件。該系列器件功能強(qiáng)大、靈活，較之前幾代DSP，具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

速度更快(40～100MIPS)；

指令集更為豐富；

更多的尋址方式選擇；

2個(gè)40位的累加器；

硬件堆棧指針；

支持塊重復(fù)和環(huán)型緩沖區(qū)管理。

2.2高頻信號(hào)處理單元

主要實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻信號(hào)的放大、高頻開關(guān)和線路濾波等功能，并最終經(jīng)小型加工結(jié)合設(shè)備送往配電線路。信號(hào)的放大包括發(fā)送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關(guān)完成收發(fā)高頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)雙工通信。同時(shí)使收發(fā)共用一個(gè)線路濾波器，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)成本。2．3RS一232接口單元

用戶數(shù)據(jù)接口采用RS一232標(biāo)準(zhǔn)串行口。串口的數(shù)據(jù)中斷采用邊沿觸發(fā)中斷，串口中斷程序完成用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。將接收到的用戶數(shù)據(jù)暫存到CPU的發(fā)送緩沖區(qū)中，等到滿一個(gè)突發(fā)包時(shí)就發(fā)送到DSP進(jìn)行處理。

3參數(shù)設(shè)計(jì)

3．1保護(hù)時(shí)間的選擇

根據(jù)OFDM信號(hào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，首先選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)時(shí)間，=20μs，這能夠充分滿足在電力系統(tǒng)環(huán)境下，OFDM信號(hào)消除多徑時(shí)延擴(kuò)展的目的。

3．2符號(hào)周期的選擇

T>200μs，相應(yīng)子信道間隔，f<5kHz，這樣在25kHz帶寬內(nèi)至少要?jiǎng)澐殖?個(gè)子信道。另外子信道數(shù)不能太多，增加子信道數(shù)雖然可以提高頻譜傳輸效率，但是DSP器件的復(fù)雜度也將增加，成本上升，同時(shí)還將受到信道時(shí)間選擇性衰落的嚴(yán)重影響。因此，考慮在25kHz的帶寬內(nèi)采用7個(gè)子信道。

3.3子信道數(shù)的計(jì)算

子信道間隔：

各子信道的符號(hào)周期：T=250μs

考慮保護(hù)時(shí)間：=20μs，則有Ts=T+=270μs

各子信道實(shí)際的符號(hào)率：

總的比特率：3.71kbps×25子信道×2b／symbol=185.5kb／s

系統(tǒng)的頻譜效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz

可以看出，這時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)具有較高的頻譜效率。25路話音信號(hào)總的速率與經(jīng)串并變換和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符號(hào)率相比，每個(gè)子信道還可以插入冗余信息用于同步、載波參數(shù)、幀保護(hù)和用戶信息等。需要指出的是：

①由于OFDM信號(hào)時(shí)頻正交性的限制條件，在此設(shè)計(jì)中盡管采用了25個(gè)子載波并行傳輸也只能傳25路語(yǔ)音。如果要傳8路語(yǔ)音，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換和16QAM映射后，各個(gè)子信道上有用信息的符號(hào)率為1.855bps／Hz，最多還可以插入的冗余信息為O.145bps／Hz，在實(shí)際傳輸中這是很難保證的傳輸質(zhì)量的，因此該設(shè)計(jì)相對(duì)于M-16QAM采用4個(gè)子載波傳輸6路話音并不矛盾。

②在此設(shè)計(jì)中，為冗余信息預(yù)留了較多的位，其冗余信息與有用信息的比值為0.59，大于iDEN系統(tǒng)的0.44。這是考慮到OFDM信號(hào)對(duì)于載波相位偏差和定時(shí)偏差都較為敏感，這樣就可以插入較多的參考信號(hào)以快速實(shí)現(xiàn)載波相位的鎖定、跟蹤及位同步；另一方面對(duì)引導(dǎo)符號(hào)間隔的選擇也較為靈活，在設(shè)計(jì)中選擇引導(dǎo)符號(hào)間隔L=10。

③OFDM信號(hào)調(diào)制解調(diào)的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要對(duì)設(shè)計(jì)所需的DSP性能進(jìn)行估計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，至少要能在250μs內(nèi)完成32個(gè)復(fù)數(shù)點(diǎn)的FFT運(yùn)算。我們知道，N個(gè)復(fù)數(shù)點(diǎn)的FFT共需要2Nlog2N次實(shí)數(shù)乘法和3Nl0g2N次實(shí)數(shù)加法。假設(shè)實(shí)數(shù)乘法和實(shí)數(shù)加法都是單周期指令，以32個(gè)復(fù)數(shù)點(diǎn)為例，這樣共需要800個(gè)指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能夠滿足設(shè)計(jì)要求(TMS320VC5402的單指令周期為10ns)。

4.1調(diào)制部分的軟件設(shè)計(jì)

此程序作為子程序被調(diào)用之前，要發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)被裝入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并將數(shù)據(jù)區(qū)的首地址及長(zhǎng)度作為入口參數(shù)傳遞給子程序。程序執(zhí)行時(shí)，首先清發(fā)送存儲(chǔ)器，然后配置AD9708的采樣速率，之后允許串行口發(fā)送中斷產(chǎn)生，使中斷服務(wù)程序自動(dòng)依次讀取發(fā)送存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，送入AD9708變換成模擬信號(hào)。之后程序從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取一幀數(shù)據(jù)，經(jīng)編碼，并行放入IFFT工作區(qū)的相應(yīng)位置，插入導(dǎo)頻符號(hào)并將不用的點(diǎn)補(bǔ)零。隨后進(jìn)行IFFT，IFFT算法采用常用的時(shí)域抽點(diǎn)算法DIT，蝶形運(yùn)算所需的WN可查N=512字的定點(diǎn)三角函數(shù)表得到。由于TMS320VC5402的數(shù)值計(jì)算為16位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算方式，所以IFFT采用成組定點(diǎn)法，既提高了運(yùn)算精度又保證了運(yùn)算速度。然后對(duì)IFFT變換后的結(jié)果擴(kuò)展加窗，并將本幀信號(hào)的前擴(kuò)展部分同上幀信號(hào)的后擴(kuò)展部分相加，加窗所需窗函數(shù)可查表得到。窗函數(shù)存放在窗函數(shù)表中，是事先利用C語(yǔ)言浮點(diǎn)運(yùn)算并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)數(shù)存放在表中的。

經(jīng)實(shí)測(cè)，從讀取串行數(shù)據(jù)到加窗工作完成最多占用75個(gè)抽樣周期(75×125μs)的時(shí)間，而發(fā)送一幀信號(hào)需512+32=544個(gè)抽樣周期(544×125μs)。這說(shuō)明C5402的運(yùn)算速度足夠滿足需要。

當(dāng)上一幀信號(hào)發(fā)送完畢，程序立即將以處理好的本幀信號(hào)送入發(fā)送存儲(chǔ)器繼續(xù)發(fā)送，并通過(guò)入口參數(shù)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢。

4.2解調(diào)部分的軟件設(shè)計(jì)

用TMS320VC5402實(shí)現(xiàn)的流程分同步捕捉及解調(diào)兩個(gè)階段。同步捕捉階段執(zhí)行時(shí)，首先清接收存儲(chǔ)器，配置AD9057的采樣速率，然后開串行口接收中斷，使接收中斷服務(wù)程序接收來(lái)自AD9057的采樣數(shù)據(jù)并依次自動(dòng)存入接收存儲(chǔ)器。

每得到一個(gè)新的樣點(diǎn)，程序先用DFT的遞推算法解調(diào)出25路導(dǎo)頻符號(hào)，并對(duì)導(dǎo)頻均衡。之后分別同參考導(dǎo)頻符號(hào)矢量600h+j600h進(jìn)行點(diǎn)積，這里用導(dǎo)頻符號(hào)矢量的實(shí)部與虛部的和代替點(diǎn)積，即可反映相關(guān)函數(shù)的規(guī)律，以簡(jiǎn)化運(yùn)算。求得25路導(dǎo)頻與參考導(dǎo)頻的相關(guān)值后暫時(shí)保存，并分別與前一個(gè)樣點(diǎn)所保存的各導(dǎo)頻相關(guān)值比較(相減)，用一個(gè)字節(jié)保存比較結(jié)果的正負(fù)號(hào)(每路導(dǎo)頻占1bit)。在處理前一個(gè)樣點(diǎn)的過(guò)程中，也用一個(gè)字節(jié)保存它同其前一樣點(diǎn)的導(dǎo)頻相關(guān)值比較的正負(fù)號(hào)。對(duì)這兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，即可判斷出各導(dǎo)頻是否在前一個(gè)樣點(diǎn)處出現(xiàn)峰值。倘若25路導(dǎo)頻中有20個(gè)以上的導(dǎo)頻同時(shí)出現(xiàn)峰值，則認(rèn)為該樣點(diǎn)以前的N=512個(gè)樣點(diǎn)即為捕捉到的一幀信號(hào)，程序進(jìn)入解調(diào)階段；否則等待接收新的采樣點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行同步捕捉。

解調(diào)階段首先對(duì)捕捉到的幀信號(hào)進(jìn)行實(shí)信號(hào)的FFT變換，仍然采用成組定點(diǎn)法，之后進(jìn)行均衡。然后利用導(dǎo)頻算出本地抽樣時(shí)鐘的延遲τ，在計(jì)算中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)除法，可將常數(shù)分母取倒數(shù)后提前算出，作為乘法的系數(shù)。為了保證其后二維AGC的精度，計(jì)算中τ精確到O.1μs。接下來(lái)根據(jù)τ調(diào)整抽樣時(shí)鐘，程序?qū)⒄{(diào)整量通知串行口發(fā)送中斷服務(wù)程序后，繼續(xù)執(zhí)行二維AGC，而由中斷服務(wù)程序在每次中斷響應(yīng)時(shí)間命令，每次可以調(diào)整下一采樣時(shí)刻提前(或落后)1μs。

二維AGC分兩步進(jìn)行。首先根據(jù)τ對(duì)均衡后的調(diào)制矢量進(jìn)行相位校正，這里需要利用FFT變換所使用的512字的三角函數(shù)表，用一個(gè)指針指向三角函數(shù)表的表頭，根據(jù)τ及三角函數(shù)表角度間隔算出多少路子信道才需要將指針下移一格，通過(guò)這種查表的方法可以簡(jiǎn)潔地確定各子信道的校正量。經(jīng)相位校正后，即可利用導(dǎo)頻進(jìn)行幅度校正。

接下來(lái)經(jīng)判決，并／串變換及解碼即可解調(diào)出本幀數(shù)據(jù)。然后對(duì)均衡器的權(quán)值采用LMS算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。程序通過(guò)對(duì)這部分信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的幅值門限分析，很容易判斷出是否收到了信號(hào)。若有則繼續(xù)接收；否則結(jié)束返回。

傳輸機(jī)理論文范文第3篇

Proceedings of the 12th

Italian Conference Sensors

and Microsystems

2008, 563pp.

Hardcover

ISBN 9789812833587

G Di Francia等著

本書為第12屆意大利傳感器與微系統(tǒng)會(huì)議論文集。這次會(huì)議由意大利傳感器與微系統(tǒng)協(xié)會(huì)于2007年2月12-14日在Napoli城鎮(zhèn)舉行。本書收錄了本次會(huì)議上的近80篇論文,為傳感器與微系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展提供了一個(gè)獨(dú)特的視角。

傳感器與微系統(tǒng)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科,它涉及材料科學(xué)、化學(xué)、應(yīng)用物理、電子工程、生物技術(shù)等許多領(lǐng)域。本書將收錄的79篇論文依據(jù)其所屬的不同領(lǐng)域共分為9個(gè)部分:1.生物傳感器,包含用于血糖生物傳感器的敏感元件的制備與特性等10篇文章;2.生理參數(shù)監(jiān)測(cè),包含了對(duì)一種用于糖尿病人呼吸標(biāo)志物檢測(cè)的氧化銦傳感器的研究等4篇文章;3.氣體傳感器,包含用多孔硅推動(dòng)硅技術(shù)的極限:一種CMOS氣體敏感芯片、用基于碳納米管的納米復(fù)合層涂覆的薄膜體聲波諧振器制成的蒸汽傳感器、飲水機(jī)中水和酒精蒸發(fā)速率的檢測(cè)等15篇文章;4.液相傳感器,包括用于水和空氣環(huán)境化學(xué)檢測(cè)的基于二氧化錫顆粒層的光纖傳感器等4篇文章;5.化學(xué)傳感器陣列和網(wǎng)絡(luò),包含了一個(gè)用于易揮發(fā)性有機(jī)化合物分析的多通道的石英晶體微天平、一種用于酒質(zhì)量分析的新型便攜式微系統(tǒng)的發(fā)展等9篇文章;6.微制造與微系統(tǒng),包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究濕多孔硅的拉曼散射現(xiàn)象、多孔硅上高流速滲透膜在氫過(guò)濾裝置中的應(yīng)用等13篇文章;7.光學(xué)傳感器與微系統(tǒng),包括金屬包層的漏波導(dǎo)化學(xué)和生化傳感應(yīng)用、結(jié)構(gòu)光纖布拉格柵傳感器:前景與挑戰(zhàn)等14篇文章;8.物理傳感器,包括通過(guò)多像素的光子計(jì)數(shù)快速閃爍讀出等6篇文章;9.系統(tǒng)和電子接口,包括能夠估計(jì)并聯(lián)電容值的非校準(zhǔn)的高動(dòng)態(tài)范圍電阻傳感器前端等4篇文章。

本書介紹了傳感器與微系統(tǒng)在意大利的發(fā)展?fàn)顩r與趨勢(shì),對(duì)于從事傳感器與微系統(tǒng)方面的研究人員及工程師們,它是一本十分有價(jià)值的參考讀物。

孫方敏,

博士生

(中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所)

傳輸機(jī)理論文范文第4篇

一、研究目的及意義

海洋占地球表面積的70%，擁有廣闊的空間和豐富的礦產(chǎn)與生物資源，在人類的活動(dòng)中占有越來(lái)越重要的地位。而在對(duì)海洋進(jìn)行的每一項(xiàng)軍事與民用開發(fā)活動(dòng)中，都離不開通信與數(shù)據(jù)傳輸作為保障。由于海水是電的導(dǎo)體，在混濁、含鹽的海水中，光波與電磁波的衰減都很大，傳播距離十分有限。只有頻率在30hz~300hz 的超低頻電磁波才能夠在海水中遠(yuǎn)距離傳播[1]，這樣的頻率范圍要求巨大的天線和發(fā)射功率，且只能實(shí)現(xiàn)從空氣到水下的單工通信。相比之下，聲波在水中的傳播特性就好得多。利用深海聲道效應(yīng)，甚至遠(yuǎn)在五千公里以外，人們也能清晰地接收到由幾磅tnt炸藥爆炸所輻射的聲信號(hào)[2]。迄今為止，聲波是在海水介質(zhì)中進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線通信唯一有效的信息載體。

在水聲數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于聲波傳播的多途效應(yīng)造成的碼間干擾是獲得高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕系K，有效的解決方法是在接收機(jī)中使用均衡器。采用傳統(tǒng)的自適應(yīng)均衡技術(shù)抑制多途效應(yīng)的影響，需要周期地發(fā)送訓(xùn)練序列，降低了水聲信道的帶寬利用率。而盲均衡技術(shù)不需要訓(xùn)練序列，可有效地提高信息的傳輸速率[3]，因此，研究相應(yīng)的盲均衡算法在水聲信道中的性能是非常必要的。

時(shí)變衰落信道水聲信道的多途效應(yīng)和多普勒效應(yīng)都很嚴(yán)重，在某些情況下，接收端和發(fā)射端之間的漂移以及傳輸介質(zhì)的改變，都會(huì)引起嚴(yán)重的相位起伏，相位在0°～360°之間隨機(jī)分布，給相干接收帶來(lái)很大的困難，必須進(jìn)行信道均衡和相位跟蹤，否則無(wú)法進(jìn)行正確的解碼。因此相干水聲通信中的載波同步與恢復(fù)對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)至關(guān)重要。過(guò)去人們研究一個(gè)衰落信道的均衡問(wèn)題時(shí)，都是以信號(hào)載波已經(jīng)得到恢復(fù)為前提的，而且接收機(jī)的載波恢復(fù)和信道均衡分開進(jìn)行，然而這種做法對(duì)時(shí)變性很強(qiáng)的水聲信道來(lái)說(shuō)是不合適的[4]。

傳統(tǒng)的cma算法性能穩(wěn)定且容易實(shí)現(xiàn)，但由于cma的代價(jià)函數(shù)中只利用了信號(hào)的幅度信息，而沒(méi)有相位信息，因此對(duì)相位而言是“盲”的[5]，難以完成載波恢復(fù)。為了克服相位誤差引起的性能下降，均衡后必須使用載波跟蹤環(huán)路來(lái)恢復(fù)載波相位。

綜上所述，載波恢復(fù)盲均衡算法的研究對(duì)提高水聲通信質(zhì)量是非常必要和有實(shí)際意義的。

二、研究現(xiàn)狀

最初解決這類問(wèn)題的方案是由均衡器和一個(gè)單獨(dú)的載波跟蹤環(huán)組成[4]，如一階鎖相環(huán)(pll)。盲均衡算法與載波相位無(wú)關(guān)，因此能夠在載波恢復(fù)環(huán)路鎖定之前進(jìn)行快速的初步收斂，使信號(hào)星座較為正常，有利于進(jìn)行載波恢復(fù)和相位信號(hào)檢測(cè)[12]。

后來(lái)，由falconer提出將載波恢復(fù)系統(tǒng)和自適應(yīng)均衡器的參數(shù)調(diào)整相聯(lián)合，使二者的功能相互補(bǔ)充，從而提高相干水聲通信系統(tǒng)的性能[6]。隨后又陸續(xù)提出了一些常數(shù)模與載波恢復(fù)聯(lián)合的算法[8-10]，如文獻(xiàn)[8]中提出的修正的常數(shù)模算法(mcma)、文獻(xiàn)[11]中提出的改進(jìn)的載波恢復(fù)cma算法、他和amin提出的利用信號(hào)星座圖匹配誤差的算法[7]等。

文獻(xiàn)[13]根據(jù)16qam信號(hào)星座圖的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)修正的常數(shù)模算法(mcma)的性能進(jìn)行分析，在cma代價(jià)函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改，得到了一種具有相位糾正能力的誤差函數(shù)。使用該誤差函數(shù)進(jìn)行冷啟動(dòng)，算法收斂能力較強(qiáng)，收斂速度與cma接近。進(jìn)一步地，當(dāng)判決錯(cuò)誤率達(dá)到足夠低的水平時(shí)，再切換到判決導(dǎo)引算法模式，并采用判決域的方式進(jìn)行切換，降低了算法的穩(wěn)態(tài)誤差。

文獻(xiàn)[14]提出了一種用于qpsk信號(hào)的快速載波恢復(fù)常數(shù)模盲均衡算法fcrcma(fastcarrierrecoveryconstantmodulusalgorithm)。首先根據(jù)qpsk信號(hào)的特點(diǎn)和“歸一化lms算法”的思想，提出了一種能夠快速收斂的誤差函數(shù)，用所構(gòu)造的新的誤差函數(shù)代替mcma算法的誤差函數(shù)，得到了一種新的載波恢復(fù)盲均衡算法。

文獻(xiàn)[15]利用極性算法能將乘法運(yùn)算變?yōu)楸容^運(yùn)算，將多位運(yùn)算變?yōu)橐晃贿\(yùn)算的特點(diǎn)，將極性算法引入到一種基于統(tǒng)計(jì)特性均衡準(zhǔn)則的線性均衡器與判決引導(dǎo)均衡器中，并與鎖相環(huán)(phase-locked loop，pll)技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于聯(lián)合極性迭代的載波相位恢復(fù)盲均衡算法。 該算法利用極性算法來(lái)減小計(jì)算量， 利用判決引導(dǎo)算法來(lái)減小均方誤差， 利用鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)克服多徑衰落信道引起的載波相位旋轉(zhuǎn)，兼具了線性均衡器、判決引導(dǎo)算法、極性算法及鎖相環(huán)的優(yōu)良性能。

三、研究?jī)?nèi)容

(1)研究水聲信道的物理特性，如傳播損失、多徑擴(kuò)展和多普勒擴(kuò)展等以及水聲信道的數(shù)學(xué)模型。

(2)研究抗多徑盲均衡理論的置零準(zhǔn)則和最小均方誤差準(zhǔn)則，分析兩種準(zhǔn)則下均衡器的性能。

(3)研究載波相位恢復(fù)盲均衡的原理。

(4)對(duì)經(jīng)典的載波恢復(fù)算法進(jìn)行分析研究和性能對(duì)比。

(5)針對(duì)所研究的載波恢復(fù)算法的性能缺陷進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的性能改進(jìn)(降低均方誤差、降低誤碼率、加快收斂速度或降低運(yùn)算量等)方法。

四、研究方案與路線

(1)研究幾種深海信道和淺海信道模型，分析每種信道的多途特征，確定相應(yīng)的抗碼間干擾的方法。進(jìn)一步地，分析信道引起的相位旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。

(2)研究修正的常數(shù)模算法mcma、正方形等高線算法sca、多模算法mma等代價(jià)函數(shù)，從理論上說(shuō)明其完成載波相位恢復(fù)的機(jī)理。

(3)研究載波恢復(fù)盲均衡算法代價(jià)函數(shù)的凹性，了解算法是否收斂到局部最小值、能否收斂到全局最優(yōu)等。

(4)分析基于小波變換的盲均衡、基于支持向量機(jī)的盲均衡等方法的特點(diǎn)。

(5)在前面分析研究的基礎(chǔ)上，分析以上各載波恢復(fù)盲均衡算法的性能，找出其不足并提出相應(yīng)的改進(jìn)算法。

(6)通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真檢驗(yàn)所有算法的性能。

五、主要參考文獻(xiàn)

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[14] yanping zhang.a fast blind equalization　algorithm　for carrier recovery of underwater acoustic channel，2004

[15] yecai guo. mixed sign iteration based blind equalization algorithm

for carrier phase recovery of qam signals

二、論文工作實(shí)施計(jì)劃

(一) 論文的理論、硬件要求、應(yīng)達(dá)到的程度和結(jié)果

水聲信道的物理特性，如傳播損失、多徑擴(kuò)展和多普勒擴(kuò)展等以及水聲信道的數(shù)學(xué)模型?？苟鄰矫ぞ饫碚摰闹昧銣?zhǔn)則和最小均方誤差準(zhǔn)則，載波相位恢復(fù)盲均衡的原理。對(duì)經(jīng)典的載波恢復(fù)算法進(jìn)行分析研究和性能對(duì)比。針對(duì)所研究的載波恢復(fù)算法的性能缺陷進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的性能改進(jìn)(降低均方誤差、降低誤碼率、加快收斂速度或降低運(yùn)算量等)方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真檢驗(yàn)所有算法的性能。在學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

(二)論文工作的具體進(jìn)度與安排

起訖日期 工作內(nèi)容和要求 備注

2010.4-7 翻閱資料，了解水聲通信的原理及特點(diǎn)

2010.7-10 翻閱資料，了解載波相位恢復(fù)和盲均衡的原理和特點(diǎn)。

2010.11-12 翻閱論文，完成開題報(bào)告。

2011.1-3研究幾種深海信道和淺海信道模型，分析每種信道的多途特征，確定相應(yīng)的抗碼間干擾的方法。進(jìn)一步地，分析信道引起的相位旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。

2011.4-6 研究修正的常數(shù)模算法mcma、正方形等高線算法sca、多模算法mma等代價(jià)函數(shù)，了解其完成載波相位恢復(fù)的機(jī)理。

2011.7-10 研究載波恢復(fù)盲均衡算法代價(jià)函數(shù)的凹性，了解算法是否收斂到局部最小值、能否收斂到全局最優(yōu)等。

傳輸機(jī)理論文范文第5篇

【關(guān)鍵詞】TCP 往返時(shí)延 擁塞控制

一、概念簡(jiǎn)介

TCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了流量控制和擁塞控制功能，可以保證數(shù)據(jù)的有序可靠的到達(dá)目的端。因此，目前網(wǎng)絡(luò)傳輸層中多數(shù)的應(yīng)用均用TCP協(xié)議進(jìn)行。

往返時(shí)延（RTT）是研究TCP連接行為的重要測(cè)度，它是指從TCP發(fā)端發(fā)出報(bào)文到接收到通信對(duì)端立即返回的確認(rèn)報(bào)文所經(jīng)歷的時(shí)長(zhǎng)。

擁塞控制（congestion control）是防止過(guò)多的數(shù)據(jù)注入網(wǎng)絡(luò)中，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)的路由或鏈路不過(guò)載。對(duì)于通信端點(diǎn)來(lái)說(shuō)，擁塞往往表現(xiàn)為通信時(shí)延的增加。

二、TCP往返時(shí)延

（一）概述

TCP相對(duì)于UDP來(lái)說(shuō)是可靠傳輸，但代價(jià)也是存在的。TCP采用一種自適應(yīng)的算法，它記錄一個(gè)報(bào)文段發(fā)出的時(shí)間，以及收到相應(yīng)確認(rèn)的時(shí)間，這兩個(gè)時(shí)間之差就是往返時(shí)延（RTT）。TCP保留了RTT的一個(gè)加權(quán)平均往返時(shí)間RTTs。時(shí)延的測(cè)量有挺多，以下給出兩種。

（二）SYN-ACK方法

SYN-ACK方法，通過(guò)監(jiān)測(cè)TCP三次握手建立連接的過(guò)程來(lái)估計(jì)RTT。用監(jiān)測(cè)到的最后一個(gè)和第一個(gè)ACK之間的時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算RTT。使用此方法的前提： SYN-ACK和ACK的傳輸沒(méi)有被延遲；SYN-ACK在傳輸中沒(méi)有丟包，ACK在到達(dá)監(jiān)測(cè)點(diǎn)前沒(méi)有丟包；SYN和ACK在傳輸?shù)倪^(guò)程中時(shí)間抖動(dòng)不大。SYN-ACK方法的不足之處在于：丟包可能導(dǎo)致RTT估計(jì)過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)3秒的RTT被認(rèn)為是不準(zhǔn)確的。有些操作系統(tǒng)會(huì)使用DelayACK方式工作，導(dǎo)致RTT估計(jì)錯(cuò)誤。為了減少錯(cuò)誤，，SYN-ACK方法使用HTTP請(qǐng)求和應(yīng)答之間的時(shí)延作為RTT估計(jì)的上界。

（三）SPECTRAL ANALYSIS方法

SPECTRAL ANALYSIS方法基本思想是：（1）使用前256個(gè)分組的到達(dá)間隔生成RTT初始估計(jì)值。（2）使用滑動(dòng)窗口估計(jì)來(lái)設(shè)置RTT估計(jì)的上界。（3）使用序列號(hào)/應(yīng)答號(hào)之間的關(guān)系來(lái)尋找DATA-ACK-DATA關(guān)聯(lián)，設(shè)置RTT估計(jì)的下界。（4）使用自相關(guān)函數(shù)和Lomb-Scargle周期圖來(lái)估計(jì)RTT。

三、TCP擁塞控制

（一）概述

擁塞的直接原因主要有：（1）存儲(chǔ)空間不足；（2）帶寬容量不足；（3）處理能力較弱。為對(duì)傳輸層進(jìn)行擁塞控制，因特網(wǎng)建議標(biāo)準(zhǔn)定義了四種算法。

（二）擁塞控制算法

1.慢啟動(dòng)

舊的TCP在啟動(dòng)一個(gè)連接時(shí)會(huì)向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送許多數(shù)據(jù)包，由于一些路由器必須對(duì)數(shù)據(jù)包排隊(duì)，所以這樣就有可能耗盡存儲(chǔ)空間，從而導(dǎo)致TCP連接的吞吐量（throughput）急劇下降。避免這種情況發(fā)生的算法就是慢啟動(dòng)。當(dāng)建立新的TCP連接時(shí)，擁塞窗口（cwnd）初始化為一個(gè)數(shù)據(jù)包大小。源端按cwnd大小發(fā)送數(shù)據(jù)，每收到一個(gè)ACK確認(rèn)，cwnd 就增加一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送量. 很顯然，cwnd的增長(zhǎng)將隨RTT呈指數(shù)級(jí)（exponential）增長(zhǎng)：1個(gè)、2個(gè)、4個(gè)等等。 源端向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送的數(shù)據(jù)量將急劇增加。

2.擁塞避免

發(fā)送端的cwnd每經(jīng)過(guò)一個(gè)往返時(shí)延RTT就增加一個(gè)最大報(bào)文段長(zhǎng)度MSS的大小，而不是加倍，使得cwnd按線性規(guī)律緩慢增長(zhǎng)，當(dāng)出現(xiàn)一次超時(shí)時(shí)，令慢開始門限ssthresh等于當(dāng)前cwnd的一半?？蓺w納如下：

當(dāng)cwnd小于ssthresh時(shí)，使用慢開始算法。

當(dāng)cwnd大于等于ssthresh時(shí)，改用擁塞避免算法。

3.快重傳和快恢復(fù)

當(dāng)數(shù)據(jù)包超時(shí)時(shí)，cwnd 要被置為1，重新進(jìn)入慢啟動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致過(guò)大地減小發(fā)送窗口尺寸，降低TCP連接的吞吐量. 所以快速重傳和恢復(fù)就是在源端收到3 個(gè)或3 個(gè)以上重復(fù)ACK 時(shí)，就斷定數(shù)據(jù)包已經(jīng)丟失，重傳數(shù)據(jù)包，同時(shí)將ssthresh 置為當(dāng)前cwnd 的一半，而不必等到RTO 超時(shí)。

總的來(lái)說(shuō)，TCP 擁塞控制算法如下：

1.初始化： win = min（ cwnd，awin）

cwnd = 1；

ssthresh = 65535bytes （缺省值）；/

2.當(dāng)新確認(rèn)包ACK 到達(dá)時(shí)：If（ cwnd < ssthresh）

/ Slow Start /

cwnd = cwnd + 1；

Eise

/ Congestion Auoidance /

cwnd = cwnd + 1 / cwnd；

3.超時(shí)： ssthresh = max（2，min（ cwnd / 2，awin））；

cwnd = 1；

四、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)給我們帶來(lái)便利的同時(shí)，也存在一些問(wèn)題，如網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、擁塞、帶寬等問(wèn)題。本文給出了一些問(wèn)題的原因以及解決算法。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的測(cè)量軟件時(shí)，本文可以起到較好的理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軼博，雷振明.一種被動(dòng)式RTT測(cè)量算法.北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，27（5）.

[2]范君暉.TCP/IP擁塞控制算法淺述[期刊論文]-上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（3）.