CN103108350A - 基于以太网技术的无线传输仿真方法与平台 - Google Patents

Abstract

本发明为一种基于以太网技术的无线传输仿真方法与平台，包括有发送信号处理方法和接收信号处理方法，仿真平台包括有前面板(1)、电路模件(2)、接口模件(3)、电源模块(4)、后盖板(5)、壳体(6)和上盖板(7)，共7个部分，且电源模块(4)、电路模件(2)和接口模件(3)，依次从前至后置于壳体(6)内，连同前面板(1)、后盖板(5)和上盖板(7)，相结合构成一个整体。本发明工作时，将仿真平台置于图1所示的系统中，分成3路：第1路为终端计算机与以太网接口1；第2路为以太网接口2与模拟通信网；第3路为管理计算机与以太网接口3，在电路模件(2)的统一控制下对仿真平台进行参数管理和配置。具有快速接入、操作简便、工作可靠、性价比高等特点。

Description

基于以太网技术的无线传输仿真方法与平台

技术领域

本发明设计一种无线传输仿真方法与平台，特别是一种基于以太网技术的无线传输仿真方法与平台。

背景技术

无线传输仿真技术是行业内研究的重点，特别是利用软件控制技术，在有限的室内空间内模拟空中无线传输过程，对无线通信设备在实际应用中可能出现的问题进行分析、排查与诊断，对新的无线通信体制进行验证；以太网技术是目前广泛应用的有线通信方式，具备可提供带宽高，成本低廉等突出优点，且能够与电信网等各种商用网络实现互联，因此利用以太网作为传输信道，并在此基础上实现无线传输仿真设备，能够有效降低试验成本，是实现快速、灵活验证通信技术的重要途径。

然而，如何在保证基于以太网技术，实现对无线通信的特征，实现数据话音的传输，以及操作使用方式等特点进行仿真，能够进行通信试验，为用户提供数据话音服务和通信联络，并满足室内联试通信要求与升级服务需求。这是业内人士急待解决的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服已有技术的不足，提供一种基于以太网技术的无线传输仿真方法与平台。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于以太网技术的无线传输仿真方法，其仿真方法设置有发送信号通路处理方法和接收信号通路处理方法。

所述发送信号通路处理方法，共由13个步骤完成：

步骤401至步骤405为话音通路，完成从外设输入的话音经前面板的放大、滤波及自动电平控制，送至AD采样将模拟话音信号进行模数转换，然后对采样后的话音信号进行PCM调制编码，继而进行语音压缩编码；

步骤406和步骤409为数据通路，完成从外设通过以太网接口1送来的数据信号进入网络层处理，实现数据的成帧、路由算法维护和数据的重传确认工作；

步骤410至步骤413，对话音通路处理的信号和数据通路处理的信号，依次完成MAC层控制、数据封装，无线通信仿真，完成数据、话音的发送控制，将编码后的信号经以太网接口2送至信道模拟网。

所述接收信号通路处理方法，共由13个步骤完成：

步骤601至步骤604依次完成从以太网接口2接收以太网发送过来的数据，实现帧同步，根据相关结果进行比特同步，调整定时时序，提供MAC层纠错编码各层收处理和对接收封装数据的解封装工作，进行无线通信效果的仿真；

步骤605和步骤608为接收数据通路，完成数据的组帧、路由算法维护和数据的重新确识工作，将接收到的数据通过以太网口1送给用户。

步骤609至步骤613为接收话音通路，将接收到的话音解码，完成PCM解码工作，进一步实现话音信道的DA数模成形，将DA后的模拟话音经前面板的放大、滤波及电平控制后送至耳机还原出声音。

一种基于以太网技术的无线传输仿真平台，包括有：前面板1、电路模件2、接口模件3、电源模块4、后盖板5、壳体6和上盖板7，共7个部分，且电源模块4、电路模件2和接口模件3，依次从前至后置于壳体6内，连同前面板1、后盖板5和上盖板7，相结合构成一个整体。其中：

所述电路模件2为模块化结构，包括有1个ARM嵌入式微处理器2.1，1个DSP信号处理芯片2.2，1个FPGA大规模现场可编程门阵列2.3，1个音频AD/DA转换器2.4，3个以太网口控制芯片2.5.1到2.5.3，1个面板通信串口2.1.1，2个通用异步串口2.1.2，1个实时时钟2.6，1个FLASH可电子擦除存储器2.7，2个SDRAM静态数据存储器2.8，整个电路模件和电源与接口模件均设置在壳体内，与前面板和后盖板各接口经插头、插座呈插拔式连接。

本发明工作时，将仿真平台置于图1所示的系统中，分成3路：第1路由终端计算机通过RJ45以太网接口连接网控设备，再通过RJ45接口连接仿真平台以太网接口1，控制仿真平台收发；第2路经以太网接口2将基带信号传送至模拟通信网（即使用路由器、交换机等商用网络设备构建的基础网络），由信道模拟作为传输信道，以有线传输方式进行通信，在收方仿真平台通过设定的干扰信号参数，实现对无线传输过程的仿真，对无线通信设备在实际应用方式和通信特征进行模拟；第3路由管理计算机经RJ45接口通过以太网接口3对仿真平台进行参数管理和配置。

本发明基于以软件升级比硬件升级更为容易，同时在开发过程中用软件调试一般不会造成硬件物理损坏的自上而下的整体设计思想，采用嵌入式操作系统，开展模块化电路结构设计，明确接口标准，内插扩展信号处理技术，以简明的机械结构和建立硬件平台为依托，侧重以软件代替硬件，充分利用软件控制技术在室内以有线传输方式模拟空中无线传输过程，根据系统设定的各种环境信息对无线通信效果进行仿真，达到通过以太网有线设备模拟无线通信设备的目的，同时，还具有设计合理，结构紧凑，接入灵活，工作稳定，操作方便等特点。

附图说明

图1为本发明工作状态系统连接示意图；

图2为本发明整体结构示意图；

图3为发明电路模件电原理图；

图4为本发明发送信号通路处理方法步骤流程图；

图5为本发明发送信号通路电原理框图；

图6为本发明接收信号通路处理方法步骤流程图；

图7为本发明接收信号通路电原理框图。

图中符号说明：

1为面板模件，

1.1为模拟音频接口，

1.2为显示器和按键；

2为电路模件，

2.1为ARM处理器S3C2410，

2.1.1为与面板通信串口，

2.1.2为通用异步串口，

2.2为DSP芯片(TMS320VC5510)，

2.3为FPGA芯片（XS3C100E），

2.4为音频AD/DA转换器（TLV320AIC14），

2.5为以太网控制芯片（LAN911NC），

2.6为实时钟，

2.7为FLASH，

2.8为SDRAM；

3为接口模件，

3.1为以太网接口1，

3.2为以太网接口2，

3.3为以太网接口3；

4为电源模件；

5为后盖板，

5.1为电池，

5.2为以太网接口，

5.3为电源接口；

6为壳体，

6.1为安装架；

7为上盖板。

具体实施方式

请参阅图1至图7所示，为本发明具体实施例。

综合图1至图3可以看出：

本发明仿真平台包括有前面板1、电路模件2、接口模件3、电源模块4、后盖板5、壳体6和上盖板7，共7个部分，且电源模块4、电路模件2和接口模件3，依次从前至后置于壳体6内，连同前面板1、后盖板5和上盖板7，相结合构成一个整体。其中：

所述面板模件1从左至右依次布置有显示器和按键盘1.1、模拟音频接口1.2；所述电路模件2为模块结构，又包括有1个ARM嵌入式微处理器2.1，1个DSP信号处理芯片2.2，1个FPGA大规模现场可编程门阵列2.3，1个音频AD/DA转换器2.4，3个以太网口控制芯片2.5.1到2.5.3，1个面板通信串口2.1.1，2个通用异步串口2.1.2，1个实时时钟2.6，1个FLASH可电子擦除存储器2.7，2个SDRAM静态数据存储器2.8，电路模件2、电源模块4与接口模件3均设置在壳体内，与前面板1和后盖板5各接口经插头、插座呈插拔式连接；

所述接口模件3从左至右依次布置有以太网接口1（3.1）、以太网接口2（3.2）、以太网接口3（3.3）；

所述后盖板5从左至右依次布置有电池5.1、以太网接口5.2和电源接口5.3；

所述壳体6下方设置有安装架6.1。

本发明工作时，将仿真平台置于图1所示的系统中，分成3路：第1路由终端计算机通过RJ45以太网接口连接网控设备，再通过RJ45接口连接仿真平台以太网接口1，控制仿真平台收发；第2路经以太网接口2将基带信号传送至模拟通信网（即使用路由器、交换机等商用网络设备构建的基础网络），由信道模拟作为传输信道，以有线传输方式进行通信，在收方仿真平台通过设定的干扰信号参数，实现无线传输过程的仿真，对无线通信设备在实际应用方式和通信特征进行模拟；第3路由管理计算机经RJ45接口通过以太网接口3对仿真平台进行参数管理和配置。

从图4和图5可以看出：一种基于以太网技术的无线传输仿真方法，其中：

所述发送信号通路处理方法，分为话音和数据两条通路，共由13个步骤完成，具体软件处理方法步骤如下：

步骤401.模拟话音：设备外接手柄等设备输入话音；

步骤402.模拟音频接口：话音信号通过音频接口进入前面板进行放大、滤波及自动电平控制后送给AD采样；

步骤403.采样：完成模拟话音的模数转换；

步骤404.语音压缩：完成采样后的话音信号的编码工作，将128K的PCM信号进行压缩编码；

步骤405.话音帧处理：按照发送长度的限制对编码后的话音数据进行分帧处理，按照协议加上协议头；

步骤406.数据：即外部设备通以太网口接口发出的数据信号；

步骤407.以太网接口1：数据信号经过以太网接口1进入设备；

步骤408.以太网控制：在以太网控制芯片中对数据信号进行底层处理；

步骤409.终端处理：对接收到以太网接口1的数据帧进行分析，对控制命令帧、交互握手帧、数字话音帧和传输数据帧分别进行处理；

步骤410.无线通信仿真处理：根据超短波无线通信的规则，即通信网内点到多点的通信方式，对数据帧进行处理；

步骤411.数据封装：按照前一步处理的结果，对数据进行UDP封装并通过套接字发送；

步骤412.以太网控制：对数据帧进行以太网底层处理；

步骤413.以太网接口2：将处理后的数据信号发送至信道模拟网。

结合图3和图5所示，本发明发送信号通路处理方法中采用的硬件模块电路功能作用如下：

ARM微处理器主要完成数据话音处理，无线通信仿真和数据封装功能，并在ARM处理器里完成数据话音信号的调度工作；

DSP芯片主要完成话音的压缩编码工作；

模拟话音经过AD采样后在该芯片完成编码工作后送往ARM处理器。

从图6和图7可以看出：一种基于以太网技术的无线传输仿真方法，其中：

所述接收信号通路处理方法，分为话音和数据两条通路，共由13个步骤完成，具体软件处理方法步骤如下：

步骤601.以太网接口2：接收信道模拟网发送过来的数据；

步骤602.以太网控制：对数据帧进行以太网底层处理，送至协议栈；

步骤603.数据封装：对从UDP套接字收到的数据进行解封装处理；

步骤604.无线通信仿真：根据收到数据的源地址判定发送方，按照系统设定的通信环境，根据仿真算法对数据进行噪声处理；

步骤605.终端处理：对接收到的数据帧进行分析，数据、话音帧分别进行处理；

步骤606.以太网控制：在以太网控制芯片中对数据信号进行底层处理；

步骤607.以太网接口1：数据信号通过以太网接口1输出至外部设备；

步骤608.数据：即发送至外部设备的数据信号；

步骤609.话音帧处理：完成话音帧协议解析，进行合帧处理；

步骤610.话音编码：完成收到话音的解码工作；

步骤611.采样：完成话音信道的DA成形工作；

步骤612.模拟音频接口：DA之后的模拟话音信号通过面板的放大滤波及电平控制；

步骤613.模拟话音：将处理后的模拟话音送给耳机还原出声音。

结合图3和图7所示，本发明接收信号通路处理方法中采用的硬件模块电路功能作用如下：

ARM微处理器主要完成数据话音处理，无线通信仿真和数据封装功能，并在ARM处理器里完成数据话音信号的调度工作；

DSP芯片主要完成话音的解压译码工作；

数字话音经过DA采样后在该芯片完成解码工作后送往ARM处理器。

以上实施例，仅为本发明的较佳实施例而已，用以说明本发明的技术特征和可实施性，并非用以限定本发明的申请专利权利；同时以上的描述，对于熟知本技术领域的专业人士应可明了并加以实施，因此，其他在未脱离本发明所揭示的前提下所完成的等效的改变或修饰，均应包含在所述的申请专利范围之内。

Claims (6)

1.基于以太网技术的无线传输仿真方法，包括有发送信号处理方法和接收信号处理方法，其特征是：

a.所述发送信号通路处理方法，分为话音和数据两条通路，共由13个步骤完成，具体软件处理方法步骤如下：

步骤401.模拟话音：设备外接手柄等设备输入话音，

步骤402.模拟音频接口：话音信号通过音频接口进入前面板进行放大、滤波及自动电平控制后送给AD采样，

步骤403.采样：完成模拟话音的模数转换，

步骤404.语音压缩：完成采样后的话音信号的编码工作，将128K的PCM信号进行压缩编码，

步骤405.话音帧处理：按照发送长度的限制对编码后的话音数据进行分帧处理，按照协议加上协议头，

步骤406.数据：即外部设备通以太网口接口发出的数据信号，

步骤407.以太网接口1：数据信号经过以太网接口1进入设备，

步骤408.以太网控制：在以太网控制芯片中对数据信号进行底层处理，

步骤409.终端处理：对接收到以太网接口1的数据帧进行分析，对控制命令帧、交互握手帧、数字话音帧和传输数据帧分别进行处理，

步骤410.无线通信仿真处理：根据超短波无线通信的规则，即通信网内点到多点的通信方式，对数据帧进行处理，

步骤411.数据封装：按照前一步处理的结果，对数据进行UDP封装并通过套接字发送，

步骤412.以太网控制：对数据帧进行以太网底层处理，

步骤413.以太网接口2：将处理后的数据信号发送至信道模拟网；

b.所述接收信号通路处理方法，分为话音和数据两条通路，共由13个步骤完成，具体软件处理方法步骤如下：

步骤601.以太网接口2：接收信道模拟网发送过来的数据，

步骤602.以太网控制：对数据帧进行以太网底层处理，送至协议栈，

步骤603.数据封装：对从UDP套接字收到的数据进行解封装处理，

步骤604.无线通信仿真：根据收到数据的源地址判定发送方，按照系统设定的通信环境，根据仿真算法对数据进行噪声处理，

步骤605.终端处理：对接收到的数据帧进行分析，数据、话音帧分别进行处理，

步骤606.以太网控制：在以太网控制芯片中对数据信号进行底层处理，

步骤607.以太网接口1：数据信号通过以太网接口1输出至外部设备，

步骤608.数据：即发送至外部设备的数据信号，

步骤609.话音帧处理：完成话音帧协议解析，进行合帧处理，

步骤610.话音编码：完成收到话音的解码工作，

步骤611.采样：完成话音信道的DA成形工作，

步骤612.模拟音频接口：DA之后的模拟话音信号通过面板的放大滤波及电平控制，

步骤613.模拟话音：将处理后的模拟话音送给耳机还原出声音。

2. 如权利要求1所述的基于以太网技术的无线传输仿真方法，其特征是：

a.所述发送信号通路处理方法中采用的硬件模块电路功能作用如下：

ARM微处理器主要完成数据话音处理，无线通信仿真和数据封装功能，并在ARM处理器里完成数据话音信号的调度工作，

DSP芯片主要完成话音的压缩编码工作，

模拟话音经过AD采样后在该芯片完成编码工作后送往ARM处理器；

b.所述接收信号通路处理方法中采用的硬件模块电路功能作用如下：

ARM微处理器主要完成数据话音处理，无线通信仿真和数据封装功能，并在ARM处理器里完成数据话音信号的调度工作，

DSP芯片主要完成话音的解压译码工作，

数字话音经过DA采样后在该芯片完成解码工作后送往ARM处理器。

3. 基于以太网技术的无线传输仿真平台，包括有前面板(1)、电路模件(2)、接口模件(3)、电源模块(4)、后盖板(5)、壳体(6)和上盖板(7)，共7个部分，且电源模块(4)、电路模件(2)和接口模件(3)，依次从前至后置于壳体(6)内，连同前面板(1)、后盖板(5)和上盖板(7)，相结合构成一个整体，其特征是：

所述面板模件(1)从左至右依次布置有显示器和按键盘(1.1)、模拟音频接口(1.2)；所述电路模件(2)为模块结构，又包括有1个ARM嵌入式微处理器(2.1)，1个DSP信号处理芯片(2.2)，1个FPGA大规模现场可编程门阵列(2.3)，1个音频AD/DA转换器(2.4)，3个以太网口控制芯片(2.5.1)到(2.5.3)，1个面板通信串口(2.1.1)，2个通用异步串口(2.1.2)，1个实时时钟(2.6)，1个FLASH可电子擦除存储器(2.7)，2个SDRAM静态数据存储器(2.8)，电路模件(2)、电源模块(4)与接口模件(3)均设置在壳体内，与前面板(1)和后盖板(5)各接口经插头、插座呈插拔式连接。

4. 如权利要求3所述的基于以太网技术的无线传输仿真平台，其特征是：

所述接口模件(3)从左至右依次布置有以太网接口1(3.1)、以太网接口2(3.2)、以太网接口3(3.3)。

5. 如权利要求3所述的基于以太网技术的无线传输仿真平台，其特征是：

所述后盖板(5)从左至右依次布置有电池(5.1)、以太网接口(5.2)和电源接口(5.3)。

6. 如权利要求3所述的基于以太网技术的无线传输仿真平台，其特征是：

所述壳体(6)下方设置有安装架(6.1)。

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