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基于以太网的激光无线通信及其误码测试系统的研究与设计

黄海波  
【摘要】:本课题的主要任务分两大部分:一是设计出基于以太网的激光通信电路系统,包括以太网介质转换电路设计、激光调制驱动电路设计和接收解调电路充计;二是设计出一种实用的误码检测系统,包括基于m序列的信号发生器、位同步电路设计和序列同步/误码检测电路设计。 在基于以太网的激光通信电路设计任务中,充分利用以太网的高速接入技术,采用全功能集成芯片IP113,实现双绞线MLT—3 100M信号到光路4B5B信号的编码,提供标准的PECL电平接口,TP口具有10M/100M自适应功能,时钟恢复功能,自动协商功能,并有全/半双工自动转换,提供各种LED组合显示功能,以直观地显示各种工作状况,如失败、连接、活动、速率和全/半双工等。在调制驱动电路中,采用MAX3263芯片,具备标准的PECL电平接口,可以灵活地调整激光器的预置电流和调制电流,并具备自动功率控制功能。在接收解调电路中,采用MAX3963和MAX3964芯片,设计出一套具有灵敏度极高的前置放大和后级限幅放大接收电路,输出信号也是一种标准的PECL电平,并具有无光报警功能。通过对调制驱动电路和接收解调电路组成的激光通信链路的实验测试,表明所设计的光端机具有良好的信噪比。 在误码检测系统的设计中,采用超大规模电路FPGA,利用FPGA的现场可编程技术,配以单片机的实时控制,从而完成整个系统的设计。首先根据CCITT的建议,产生一个周期为512的特殊帧结构的m序列,并根据用户的要求,具有多种码速变换。在接收端的位同步电路的任务是,从接收到的码元中提取位同步信息——码元时钟,并将这一时钟提供给本地m序列同步模块,以便在本地恢复出与测试序列同步的检验序列。序列比较模块用于比较检验序列和测试序列的一致性。通过比较就能知道经过被测信道传输后测试序列中有多少码元产生了错误。并以此评估被测信道的性能。由于m序列是周期序列,所以测试序列和检验序列的比较必须在周期的同一位置开始进行(即同相)。这也是本地序列同步模块的一项重要功能。完成序列比较后,序列比较模块将实时地把传输的总码元数和误码数传送给单片机。单片机是整个误码分析仪的控制中心,它根据用户的选择来控制各个模块的正常工作。 以太网激光通信电路的设计,将以太网的多业务媒体信息借助激光无线通信技术,超越以太网的地域限制,满足数据通信的需要,探索了激光通信的新的应用领域。在误码检测系统的设计中,超越了传统误码测试仪的收发不能分离,测量频率单一,需要提供时钟,体积大,成本高的缺点,实现了收发独立,测量频率范围宽,自适应提取时钟,体积小,成本低的系统设计。


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