3G-ALE短波数传电台的软件研究与实现
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摘要
短波通信作为一种远距离的通信方式很早就被人类所使用。由于具有传输距离远、组网方便、成本低和易于维修等优点,至今短波通信仍被广泛的使用。随着这些年来的科学技术的高速发展,人们对短波通信的业务需求越来越高。早在1999年,美国的美军标MIL-STD-188-141B就对第三代短波通信技术做出了详细的规定。但是我国在该领域的研究却比较晚,我国于2007年颁布了我国自己的短波自适应通信系统自动线路建立规程——国军标GJB2077A-2007。本文主要就是在研究国军标定义的3G-ALE协议的基础上,在装有Linux系统的仿真平台和嵌入式ARM板上使用C语言和图形用户界面的开发软件MiniGUI对短波数传电台的流程进行设计并最终实现两台电台之间的高速数据传输业务。
本文首先介绍了短波通信、3G-ALE和MiniGUI等的发展情况以及本次研究的意义和特色。然后对本次研究所使用的软、硬件平台的选择情况以及选择的理由进行了说明。接着总结了第三代短波通信3G-ALE协议的总体框架和关键技术,并且分别研究了协议规定的数据链路层和物理层的主要技术。最后在以上研究的基础上,详细介绍了本次自主设计的短波数传电台系统的整体设计方案,随后分别对物理层、数据链路层和应用层界面的设计和实现进行了详尽的论述,并实现了一套测试演示系统。从演示系统的测试结果看,电台系统基本实现了设计的短波数传电台的呼叫和数据传输业务流程以及固定链接的两台电台之间的实时进行数据更新的功能。文章的结尾处对本次研究进行了总结,同时提出了未来可以进一步的进行研究开发的地方。
Short wave communication as a long distance communication approach has long been used by humans.Because of the far transmission distance, network convenience,low costs and easy to repair and other advantages, shortwave communication is still used extensively. In recent years, with the rapid development of science and technology, people demand higher improvement for shortwave communication. In1999,the U.S. military protocol MIL-STD-188-141B has defined the technology requiremens of third generation short-wave communication. However, the research in this field in China is relatively late. In2007, Chinese PLA General Armament Department issued the short wave adaptive communication system protocols for automatic link establishment(GJB2077A-2007). On the base of the study of national military standard, the paper focuses on software design and implementation of3G-ALE shortwave data transmission radio's high speed data transmission service in the Linux system simulation platform and embedded ARM board using C language and MiniGUI.
First of all, the paper reviews the history of the shortware,3G-ALE protocol and MiniGUI, and explain the study of the significance and the characteristics. And then the paper describes the selection of software and hardware platform and explains the reasons for the selection. Then the paper introduces3G-ALE protocol framework and key technology, and study the data link layer's and physical layer's important technology. Finally,based on GJB2077A-2007,the paper introduces the independent design of shortwave data tansmission radio system's overall design and respectively discusses the physical layer's, data link layer's and application layer's software design and implementation,and realizes a set of test demonstration system. From the demonstration system of the testing results, the radio system has basically realized shortwave data tansmission radio's call and data transmission business process and realized the data updating function between the fixed link two radioes. At the end of the paper summarizes this research and at the same time proposes future prospects.
本文首先介绍了短波通信、3G-ALE和MiniGUI等的发展情况以及本次研究的意义和特色。然后对本次研究所使用的软、硬件平台的选择情况以及选择的理由进行了说明。接着总结了第三代短波通信3G-ALE协议的总体框架和关键技术,并且分别研究了协议规定的数据链路层和物理层的主要技术。最后在以上研究的基础上,详细介绍了本次自主设计的短波数传电台系统的整体设计方案,随后分别对物理层、数据链路层和应用层界面的设计和实现进行了详尽的论述,并实现了一套测试演示系统。从演示系统的测试结果看,电台系统基本实现了设计的短波数传电台的呼叫和数据传输业务流程以及固定链接的两台电台之间的实时进行数据更新的功能。文章的结尾处对本次研究进行了总结,同时提出了未来可以进一步的进行研究开发的地方。
Short wave communication as a long distance communication approach has long been used by humans.Because of the far transmission distance, network convenience,low costs and easy to repair and other advantages, shortwave communication is still used extensively. In recent years, with the rapid development of science and technology, people demand higher improvement for shortwave communication. In1999,the U.S. military protocol MIL-STD-188-141B has defined the technology requiremens of third generation short-wave communication. However, the research in this field in China is relatively late. In2007, Chinese PLA General Armament Department issued the short wave adaptive communication system protocols for automatic link establishment(GJB2077A-2007). On the base of the study of national military standard, the paper focuses on software design and implementation of3G-ALE shortwave data transmission radio's high speed data transmission service in the Linux system simulation platform and embedded ARM board using C language and MiniGUI.
First of all, the paper reviews the history of the shortware,3G-ALE protocol and MiniGUI, and explain the study of the significance and the characteristics. And then the paper describes the selection of software and hardware platform and explains the reasons for the selection. Then the paper introduces3G-ALE protocol framework and key technology, and study the data link layer's and physical layer's important technology. Finally,based on GJB2077A-2007,the paper introduces the independent design of shortwave data tansmission radio system's overall design and respectively discusses the physical layer's, data link layer's and application layer's software design and implementation,and realizes a set of test demonstration system. From the demonstration system of the testing results, the radio system has basically realized shortwave data tansmission radio's call and data transmission business process and realized the data updating function between the fixed link two radioes. At the end of the paper summarizes this research and at the same time proposes future prospects.
引文
[1]沈建峰.短波频率自适应通信的发展及信号监测.中国无线电.2006年11期p13
[2]李英鹏.第三代短波通信自动链路建立协议的研究及嵌入式实现[学位论文],北京,北京邮电大学,2009
[3]赵永宁.浅谈短波通信在航道小型船舶的应用.中国科技博览.2011年30期p23
[4]朱魏.新体制短波通信机理及其仿真技术的研究[学位论文],沈阳,沈阳理工大学,2011
[5]张文泉.第三代短波通信系统物理层研究与实现[学位论文],西安,西安电子科技大学,2006
[6]姜之一.第三代短波通信协议的研究与实现[学位论文],西安,西安电子科技大学,2006
[7]黄娜.DVD播放机用户界面的设计与实现[学位论文],西安,西北工业大学,2004
[8]金刚.基于嵌入式Linux和MiniGUI图形用户界面研究[学位论文],山西,太原理工大学,2009
[9]闫玉忠.嵌入式Linux的MiniGUI研究和移植.单片机与嵌入式系统应用.2003年6期p30
[10]韩超.嵌入式GUI开发设计——基于MiniGUI.电子工业出版社.2009.p39-65
[11]危华进.基于嵌入式Linux车载信息显示系统的研究与设计[学位论文],成都,西南交通大学,2008
[12]唐敏.基于S3C2410X的嵌入式GUI的研究与应用[学位论文],安徽,安徽大学,2009
[13]缪德芳.ALE在短波通信中的应用[学位论文],北京,北京邮电大学,2007
[14]USA: Department of Defense. MIL-STD-188-141B. Interoperability and Performance Standards for Medium and High Frequency Radio Systems.1999
[15]荆建军,徐定康,王汝生等.GJB 2077A-2007.2007.短波自适应通信系 统自动线路建立规程.北京,总装备部军标发行部,2007
[16]邓逸昕.基于ALE协议的短波通信平台开发[学位论文],北京,北京邮电大学,2010
[17]陈盎.第三代短波自动链路建立协议研究[学位论文],西安,西安电子科技大学,2007
[18]谭震.第三代短波通信系统数据链路层研究与实现[学位论文],西安,西安电子科技大学,2006
[19]方星,张涛.截尾卷积码的译码算法分析.信息技术.2007年11期.p87-89
[20]SHAO R Y, SHU Lin, Fossorier M P C. Two decoding algorithm for tail-biting codes[J]. IEEE Trans.Commun.51.2003. p1658-1665
[21]周炯槃,庞沁华,续大我等.通信原理.北京邮电大学出版社.2005.p419-433
[22]周利清,苏菲.数字信号处理基础.北京邮电大学出版社.2005.p210-230
[23]胡中豫.现代短波通信.国防工业出版社.2003.p222-243
[24]王俊峰,孙江峰.通信原理MATLAB仿真教程.人民邮电出版社.2010.p260-275
[25]刘学勇,陈建伟.精通Linux C编程.清华大学出版社.2009.p271-302
[26]徐英慧,马忠梅,王磊等.ARM9嵌入式系统设计.第二版.北京航空航天大学出版社.2010.p192-260
[27]左童林.短波高速跳频通信系统的ALE技术的研究与实现[学位论文],成都,电子科技大学,2009
[28]Cox R V, Sundberg C E. An efficient adaptive circular Viterbi algorithm for decoding generalized tailbiting convolutional codes[J]. IEEE Trans. Veh. Technol.43. 1998.p57-68
[29]江莹.短波通信中数据链路层协议研究[学位论文],西安,西安电子科技大学,2007
[30]孟莉.3GPP LTE系统纠错编码研究[学位论文],西安,西安电子科技大学,2010
[31]Anderson J B, Hladik S M. Tailbiting Map decoders[J]. IEEE J. Select. Areas Commun.16.1998. p297-302
[32]张敏,黄俊伟,孟杰.LTE系统中截尾卷积码译码算法研究及仿真性能分析.电子测试.2009.5.p30-34
[33]徐惠民.微机原理与接口技术.高等教育出版社.2007.p258-272
[34]曹望成.MiniGUI到EV44B0 II的移植研究[学位论文],哈尔滨,哈尔滨理工大学,2007
[35]张金刚,刘波,姜秀杰,柯资颖.MiniGUI在基于S3C2410开发平台的移植研究.科技导报.2009年4版p23
[36]胡佳.停车场系统嵌入式车载终端的设计与实现[学位论文].天津,天津大学,2007
[37]孙春媚,孙立功,曹磊.现场总线与工业开放式互连系统.河南科技大学学报(自然科学版).2003年p30
[38]李蕙江,扈旻,张玲,赵明生.第三代短波链路协议的Winsock与多线程仿真,计算机仿真.2006年6期p103
[39]刘俊杰,王翔,唐光亮.第二代与第三代短波自动链路建链协议对比分析,通信技术.2009年5期p13
[40]谭震,朱晓明,张文泉.第三代短波通信系统数据链路层研究与实现,空间电子技术.2006年2期p10
[41]王旭东,周安栋,曹旭峰.第三代短波自动链路建链系统特性分析,舰船电子工程.2006年5期p6
[42]陈盎,杜铨义,江莹.第三代短波自动链路建立协议特性研究,电子科技.2007年5期p5
[43]薛松,崔恩吉.短波通信技术发展与分析,通信与广播电视.2004年4期p10
[2]李英鹏.第三代短波通信自动链路建立协议的研究及嵌入式实现[学位论文],北京,北京邮电大学,2009
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[36]胡佳.停车场系统嵌入式车载终端的设计与实现[学位论文].天津,天津大学,2007
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