Labview在通信設(shè)備中的應(yīng)用與模擬仿真

李波　張振權(quán)

摘 要：該文主要講述了通過美國NI公司的Labview軟件及其相應(yīng)硬件對(duì)衛(wèi)星通信設(shè)備的載波信號(hào)和指標(biāo)等自動(dòng)測(cè)試的原理與方法，實(shí)現(xiàn)了通信設(shè)備射頻部分測(cè)量的智能化和遠(yuǎn)程化，為L(zhǎng)abview在通信設(shè)備的測(cè)量、維修等方面提供了新的手段和方法。同時(shí)對(duì)適合高頻段衛(wèi)星信道傳輸?shù)膸追N糾錯(cuò)編碼進(jìn)行了分析研究，結(jié)合不同編碼方式的特點(diǎn)，通過Labview軟件給出了仿真分析，得出了仿真結(jié)論。

關(guān)鍵詞：Labview 通信設(shè)備 應(yīng)用 模擬仿真

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（b）-0107-02

1 Labview軟件簡(jiǎn)介

Labview是一種圖形化的編程語言的程序開發(fā)環(huán)境，它是由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的靠圖形化編輯語言完成編程的一種強(qiáng)大軟件，但是它有一個(gè)完成任何編程任務(wù)的龐大函數(shù)庫，而這些數(shù)據(jù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、VXI數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示等。它提供了很多外觀與傳統(tǒng)儀器類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面。Labview有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗鼡碛袑ｉT用于控制領(lǐng)域的模塊、工業(yè)控制領(lǐng)域常用的設(shè)備、數(shù)據(jù)線等的驅(qū)動(dòng)因此應(yīng)用在控制和測(cè)試中；同時(shí)它包含了多種多樣的運(yùn)算函數(shù)、通信模塊，因此特別適合進(jìn)行仿真研究通信模擬研究。

2 Labview在通信設(shè)備中的應(yīng)用

Labview具有很多與通信有關(guān)的插件，可以方便地實(shí)現(xiàn)和通信設(shè)備的GPIB接口、RS232串口、RS485等接口連接，因此可以方便利用該軟件完成對(duì)裝備參數(shù)的解析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的“虛擬”連接，同時(shí)利用該系統(tǒng)中的通信算法，實(shí)現(xiàn)我們對(duì)通信設(shè)備的操作，就是通過綜合服務(wù)器的8個(gè)RS232串口和計(jì)算機(jī)PCI卡相聯(lián)，Agilent公司生成的82357A轉(zhuǎn)換接口實(shí)現(xiàn)AgilentE440A型頻譜儀之間的有效連接，通過LAN口與計(jì)算機(jī)相連接（見圖1）。

上行單載波測(cè)試。輸出頻率范圍950～1 450 MHz；輸出頻率步進(jìn)125 kHz；輸出電平>-5 dBm（在設(shè)數(shù)控衰減器值為0 dB時(shí)測(cè)量）；輸出電平調(diào)整范圍0～30 dB可調(diào)，1 dB步進(jìn)。

測(cè)量完畢后，頻譜儀根據(jù)測(cè)量的波形，對(duì)比以上載波，判斷單載波是否正常。如輸出頻率范圍或輸出頻率步進(jìn)不對(duì)，則上變頻器的頻率合成器有故障或頻率參數(shù)設(shè)置管腳有故障。如無輸出電平或輸出電平指標(biāo)不合格，則上變頻器的輸入10M參考信號(hào)有故障或衰減控制電路有故障或?yàn)V波通路有故障；如輸出電平調(diào)整范圍不合格，則上變頻器的衰減控制電路有故障（見圖2）。

3 Labview在衛(wèi)星糾錯(cuò)編碼中的模擬仿真

在數(shù)字通信中，信道編碼是指為了提高通信性能而設(shè)計(jì)的信號(hào)變換，以使傳輸信號(hào)更好地抵抗各種信道損傷的影響，例如：噪聲、干擾及衰落等。信道編碼可以分為兩個(gè)研究領(lǐng)域，即波形編碼和結(jié)構(gòu)化序列（或稱為結(jié)構(gòu)冗余），后者就是我們常稱為的糾錯(cuò)編碼，也就是說我們通過結(jié)構(gòu)化序列使傳輸?shù)摹皵?shù)據(jù)序列“轉(zhuǎn)變成更好的序列，它采用了結(jié)構(gòu)冗余，這些冗余比特可以用來檢測(cè)錯(cuò)誤和糾正錯(cuò)誤。在無線短波、衛(wèi)星通信中如果不進(jìn)行信道編碼，那么要滿足數(shù)字通信誤碼率達(dá)到1E-6需要信噪比達(dá)到12個(gè)dB，要進(jìn)一步降低誤碼率那么就需要成倍增加發(fā)射功率，或者建造口徑面積更大的天線，這是不可取的。因此我們要尋求一種能在衛(wèi)星通信中進(jìn)一步降低突發(fā)錯(cuò)誤并能進(jìn)行及時(shí)更正的結(jié)構(gòu)化序列碼型，從而滿足衛(wèi)星通信中的需要。適合衛(wèi)星信道傳輸糾錯(cuò)的結(jié)構(gòu)化序列就是：卷積碼、Turbo碼、RS碼及它們的級(jí)聯(lián)碼，幾種信道編碼的Labview仿真波形見圖3。

（1）卷積碼：卷積碼是對(duì)輸入信息比特進(jìn)行分組，每個(gè)碼組的編碼輸出比特不僅與該分組的信息比特有關(guān)，還與前面時(shí)刻的其他分組的信息比特有關(guān)，也就是說它通過移位寄存器來實(shí)現(xiàn)，正是由于它在編碼過程中充分利用了各組的相關(guān)性能，使得卷積碼具有相當(dāng)好的編碼增益。（2，1，6）卷積碼作為衛(wèi)星通信的國際標(biāo)準(zhǔn)。

（2）RS碼：里得-索羅蒙碼，是一種非二進(jìn)制循環(huán)碼，是將分組數(shù)據(jù)通過采樣數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的多項(xiàng)式，編碼過程首先在多個(gè)點(diǎn)上對(duì)這些多項(xiàng)式求冗余，然后將其傳輸，當(dāng)接收器爭(zhēng)取收到足夠的點(diǎn)后，它就可以恢復(fù)原來的多項(xiàng)式，這種循環(huán)碼在糾正突發(fā)錯(cuò)誤很有效，被廣泛使用在短波、衛(wèi)星等無線信道中。

（3）Turbo碼：Turbo碼巧妙地將兩個(gè)簡(jiǎn)單分量通過偽隨機(jī)碼交織器并行級(jí)聯(lián)來構(gòu)造具有偽隨機(jī)特性的長(zhǎng)碼，兩個(gè)分量編碼器分別輸出相應(yīng)的校驗(yàn)位比特，譯碼器在兩個(gè)分量譯碼器之間進(jìn)行迭代，分量譯碼器之間傳遞去掉正反饋的外信息，這樣整個(gè)譯碼過程類似渦輪，使得它性能接近香農(nóng)極限，因此得到廣泛應(yīng)用。

（4）RS+卷積及RS+Turbo碼的級(jí)聯(lián)：RS碼具有很強(qiáng)的糾突發(fā)錯(cuò)誤的能力，而卷積碼和Turbo碼具有較強(qiáng)的糾正隨即錯(cuò)誤的能力，因此將RS作為外碼，卷積碼和Turbo碼作為內(nèi)碼進(jìn)行級(jí)聯(lián)組成了新的糾錯(cuò)編碼方式，對(duì)衛(wèi)星信道更加提高了糾錯(cuò)的能力，被廣泛使用。

4 結(jié)語

通過以上通信設(shè)備測(cè)量應(yīng)用和適于衛(wèi)星信道的仿真，我們可以看出Labview軟件不僅可以通過本身提供了很多外觀與傳統(tǒng)儀器類似的控件，可用來方便地創(chuàng)建用戶界面，通過內(nèi)部的底層函數(shù)可以方便地實(shí)現(xiàn)和通信裝備、儀器儀表等的有效連接，而且還可以通過運(yùn)算函數(shù)、通信模塊，特別適合進(jìn)行對(duì)通信信道等編碼的有效仿真研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 張振權(quán)，徐燕紅，魏明，等.基于Labview的衛(wèi)星射頻單元集中監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（20）：33.

[2] 王坤，張青春，付玉南.Ka頻段固定衛(wèi)星信道編碼技術(shù)研究[J].微型計(jì)算機(jī)信息，2007（6）：126-127.

[3] 張振權(quán)，羅新民，齊春，等.RS-Turbo級(jí)聯(lián)碼的性能仿真及其在圖像中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（24）：94-95.

[4] 王愛華，羅偉雄.Ka頻段固定衛(wèi)星通信系統(tǒng)編碼方式[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（2）：169-173.