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用于光通信分析仪的抖动测试技术研究

作　者: 李欣未
导　师: 赵知劲
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: SDH抖动 抖动产生 抖动测量 多相位 FPGA
分类号: TN914.332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 22次
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内容摘要


光同步传输系统(SDH)具有统一的数字信号速率和帧结构标准,代替准同步数字体系(PDH)成为适应于光纤、微波以及卫星传输的通用体制。国际电信联盟(ITU-T)制定的SDH数字系列的抖动和漂移测量设备的O.172标准中规定,抖动是数字信号的有效瞬间偏离其时间的理想位置的短期变化。在SDH网络中,由于支路映射和指针调整等原因产生的抖动导致了误码以及噪声信号的产生,影响通信质量。ITU-T要求基于SDH的抖动测量仪器的主要功能应包括抖动发生功能和抖动测量功能。本文主要围绕SDH抖动产生和抖动测量的关键技术开展研究工作。首先,阐述了SDH抖动测量技术的研究背景、意义和国内外的技术现状及发展趋势,分析了SDH抖动对通信系统的影响。其次,根据ITU-T 0.172建议书,设计带抖动时钟信号源,其中带抖动的信号为标称矩形方波,抖动源为正弦抖动。提出了基于DDS技术的带抖动时钟信号产生算法。由于FPGA硬件的限制,基于DDS技术的抖动信号源只能产生低频信号。利用调制芯片又提出了基于IQ调制技术的中高频带抖动时钟信号产生算法。然后,根据ITU-T 0.172建议书中抖动测量仪器功能框图,本文提出了基于数据转换跟踪环的抖动测量电路。数据转换跟踪环在低信噪比下仍具有良好的跟踪性能,在进入锁定状态后加入突发噪声,能快速地重新进入锁定状态。本文分析了抖动测量电路构成模块的工作原理,推导了单相位抖动测量法的抖动误差幅度表达式,理论上证明了抖动误差幅度与滤波器增益成反比,与抖动频率和抖动幅度成正比。为了提高测量精度和缓解采样频率对测量精度的限制,提出了基于多相位数据转换跟踪环的抖动测量电路。详细分析了多相位抖动测量电路中的鉴相器的设计原理,推导了四相位抖动误差公式,与单相位抖动误差公式比较,表明抖动测量精度提高了4倍。最后,对设计的算法进行了FPGA实现验证。根据0.172标准的要求,使用quartusⅡ在stratix芯片上实现了单相位抖动测量电路。使用Xilinx中的延迟原语在virtex5芯片上实现了多相位抖动测量电路。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 论文研究背景和意义  10
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  10-14
  1.3 论文的主要研究工作  14
  1.4 论文内容安排  14-16
第2章 SDH时钟抖动信号源的设计  16-27
  2.1 直接数字频率合成技术的抖动信号源设计  16-23
    2.1.1 DDS工作原理  17-19
    2.1.2 基于DDS的带抖动时钟信号设计与仿真  19-22
    2.1.3 DDS杂散分析  22-23
  2.2 基于正交调制的抖动信号源设计  23-26
    2.2.1 交调制技术  23-24
    2.2.2 基于正交调制技术的带抖动时钟信号设计与仿真  24-26
  2.3 小结  26-27
第3章 SDH时钟抖动测量电路的设计  27-40
  3.1 时钟提取方法  27-29
  3.2 基于数据转换跟踪环的抖动测量电路  29-34
    3.2.1 抖动测量鉴相器的误差分析  30-33
    3.2.2 数控振荡器的设计  33-34
  3.3 抖动测量电路的抖动误差测试性能分析及仿真  34-39
    3.3.1 抖动测量电路等效相位模型  34-37
    3.3.2 抖动误差参数仿真分析  37-39
  3.4 小结  39-40
第4章 SDH多相位时钟抖动测量电路的设计  40-50
  4.1 多相位时钟产生原理  40-41
  4.2 多相位抖动测量原理  41-42
  4.3 多相位抖动测量鉴相器的性能分析  42-46
  4.4 多相位与单相位抖动测量的仿真比较  46-49
  4.5 小结  49-50
第5章 SDH时钟抖动测量电路的FPGA验证  50-62
  5.1 ITU-T标准对抖动产生的规定  50-52
  5.2 DDS抖动信号源的RTL设计和原型验证  52-54
  5.3 IQ调制抖动信号源的RTL设计和原型验证  54-57
  5.4 单相位抖动测量电路的RTL设计和原型验证  57-59
  5.5 多相位抖动测量电路的RTL设计和原型验证  59-61
  5.6 小结  61-62
第6章 总结与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67-79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统） > 数字通信系统 > 数字复接 > 同步数字系列（SDH）
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