| 摘要：介紹了一個多媒體擴頻通信系統(tǒng)項目的設計和實現(xiàn)過程,并詳細描述了如何用硬件實現(xiàn)點對點和點對多點的文件、語音、視頻通信。 關鍵詞：擴頻 PN碼 通信口 在當今各種信息快速傳遞的時代,要求更多的通信功能和通信資源,而現(xiàn)在頻帶已經(jīng)非常有限。為了提高頻帶利用率,要求單位波段能具有盡可能大的信息傳輸容量,移動通信從頻分多址（FDMA）到時分多址（TDMA）一直發(fā)展到今天的碼分多址（CDMA）。這種碼分多址的技術基礎就是擴展頻譜通信（Spread Spectrum Communication）。擴頻通信技術可提供點對點或點對多點的數(shù)據(jù)、話音、圖像服務以及廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)互連,Internet接入服務。本文介紹一個直接序列擴頻無線通信系統(tǒng),該系統(tǒng)既可作為CDMA無線多媒體通信系統(tǒng)的一部分,又可以作為一個單獨的系統(tǒng)獨立運行。
1 擴頻通信技術及其特點 所謂擴頻通信,簡單地表述如下：擴頻通信技術是一種信息傳輸方式,其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬,頻帶的展寬是通過編碼及調制的方式來實現(xiàn)的,并與所傳信息數(shù)據(jù)無關;在接收端則用相同的擴頻碼進行相關解調來解擴及恢復所傳信息數(shù)據(jù)。系統(tǒng)原理如圖1所示。 擴頻通信具有一系列優(yōu)良特性,諸如抗干擾性強、隱蔽性好、信息保密傳輸、任意選址、誤碼率低、抗多徑干擾等�，F(xiàn)有的擴頻通信系統(tǒng)有多種（直擴、跳頻、跳時）,本項目使用直接序列擴頻（DS）。直接序列擴頻就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列,在發(fā)端去擴展信號的頻譜,在收端用相同的擴頻碼去進行解擴。把展寬的擴頻信號還原成原始信息。 2 系統(tǒng)框圖及功能 系統(tǒng)框圖如圖2所示,操作人員將文字、語音、視頻等信號輸入計算機,系統(tǒng)用改進后的NETMEETING平臺作為人機對話軟件。NETMEETING將信號發(fā)至定義過的RS-232通信口,然后由與RS-232通信口相連接的擴頻數(shù)字收發(fā)信機①進行擴頻、調制成為偽隨機序列碼（頻譜大大地擴展）再發(fā)射,通過微波（或衛(wèi)星）建立鍵路;在接收湍,天線將信號收至信機②解擴、解調,并將信號轉化為文字、語音、視頻。這樣可實現(xiàn)多人參與的視頻會議。
3 擴頻數(shù)字收發(fā)信機（簡稱信機）的設計 （1）利用zilog公司的Z2000擴頻芯片設計了一種點對多點收發(fā)信機,具有與PC機的RS-232口通信的自適應波特率（最高2048kb/s）接口�？梢詫崿F(xiàn)由2.48MHz的帶寬擴頻至20.48MHz帶寬。硬件結構框圖如圖3所示。 （2）該機器以89C52為系統(tǒng)核心處理器、以Z2000為主要功能芯片（實現(xiàn)擴頻功能）、配合其他芯片完成基帶處理部分。 當要傳輸數(shù)據(jù)時,PC機對RS-232通信口進行檢測,而信機由RS-232口實現(xiàn)流控（具體的通信控制在第五部分）。當PC機收到有效信號后便發(fā)出數(shù)據(jù),由RS-232口送入89C52,用時鐘為2048kb/s的信號進行采樣,經(jīng)過Z2000的處理（先差分編碼,再用20.48MHz的偽隨機序列對數(shù)據(jù)進行擴頻）,然后用MAX2452產(chǎn)生70MHz的載波頻率進行調制,產(chǎn)生一個數(shù)字化的中頻QPSK輸出信號,經(jīng)過MAX436和單片放大后得到中頻為70MHz的信號,DA轉換后經(jīng)中頻電纜送到（經(jīng)過一個多工器）射頻部分上變頻,進行射頻調制并發(fā)送。 接收時,天線將擴頻信號接收下來,射頻模塊將它解調、下變頻,放大后送入信機（信機開機后處于自動搜索狀態(tài)）,主芯片Z2000的PN匹配濾波器篩選所接收到的信號,一旦檢測到匹配數(shù)據(jù)將啟動接收程序、進入接收狀態(tài),經(jīng)過自動增益控制,再進行A/D轉換將模擬信號變成兩個（I和Q通道）數(shù)字信號,然后經(jīng)Z2000處理得到2.048MHz的同步數(shù)據(jù)送入RS-232口。
（3）主要芯片的功能 89C52：主機接口、幀格式化、設置擴頻芯片的控制寄存器、緩沖存儲器、通信協(xié)議、控制電路; MAX233：由RS-232口電平到TTL電平的轉換; MAX497：視頻緩存; MAX436：視頻運放; MAX2452：是一個積分調節(jié)器,輸入振幅為1.35V、帶寬為15MHz的微分I和Q基帶信號;輸出為70MHz的微分信號。這里作為第一中斷; tp3067：勤務編解碼器（語音處理）; sn75108：線路驅動器; cd4053：是一個三重雙信道模擬多路復用器,作為模擬開關,切換信機的工作狀態(tài)（勤務或數(shù)據(jù)）; AD9059：是一個雙路8位D/A轉換器; QL12X16B：現(xiàn)場可編程器件,用于速率控制、分接同步、時鐘外圍等; CLC520;AGC,即自動增益控制; 多工器：主要有四種功能（射、收、發(fā)、遙控）。
4 計算機部分 整個系統(tǒng)的基本思路是在串行口上建立以太網(wǎng)仿真連接。完成后,串行口就是一個網(wǎng)卡,與普通網(wǎng)卡幾乎一樣,只是速度慢了。還有一點就是RTS線可以按照有無包發(fā)送來控制（筆者編了一個程序來控制,其中控制RTS/CTS應答時序的方法：控制發(fā)送等待時間,若有包發(fā)送,先拉高RTS,等待CTS高或者通過時間點（time-out）,就發(fā)送出去。還有空閑等待時間,若在一定的時間內(nèi)一直無包發(fā)送,就降低RTS,使信道機停止發(fā)送,讓出信道。參數(shù)值1～255,時間長短與機器速度有關）。只要能實現(xiàn)這兩點的驅動程序都可以用（只是為了簡化要寫的程序）。 程序流程圖如圖4所示。 Packet driver是一種簡單且公開的Ethernet驅動接口。slx_rzk是一個完全的串行口Ethernet仿真程序（不是簡單的點對點的slip或ppp）,可以用于任意一點對多點。要改變packet driver的流控方式,只需要外掛一個殼就行了。這個殼就是sliprts（當然這個程序可以用到slip或ppp上）。但在windows中卻無法直接使用packet driver。所以只能通過ODI搭橋,這個橋就是pdether,但它與windows并不是100%兼容,要用自己的net.cfg。所以必須在autoexec.bat中多加一句copy net_cfg.cfg,用來對付windows的霸道行徑。配置好這些,再配好已存在的ODI適配器上的IP設置,兩臺PC的串行口用NULL MODEM線（交叉的RS-232線）連好。 另外,還使用經(jīng)過改進的windows的NETMEETING作為多媒體通信的人機對話軟件和主要通信軟件。 5 通信口控制的修改 （1）通信口是根據(jù)計算機串行通信原理設計的。主要的通信控制在于RS-232C接口（Recommended Standard）的握手控制。本項目用到了它的七個控制信號,其中兩根是自己端短接（DTR和DCD）,只有檢測到DCD有效,那些串口通信程序才工作,而PC機開機后DTR是有效的。它的RTS和CTS控制和PC機的工作（流控）。 （2）RS-232C接口的信號說明如表1所示。
表1 RS-232C接口的引腳說明 |
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