基于UWB技术的家庭宽带视频信号传输系统

摘要

现代通信系统对带宽和数据速率的要求越来越高，超宽带(Ultra-Wideband，UWB)通信以其传输速率高、空间容量大、成本低、功耗低的优点，成为解决企业、家庭、公共场所等高速因特网接入需求与越来越拥挤的频率资源分配之间矛盾的技术手段，被普遍视为WPAN(无线个域网)的核心技术。 本文的内容包括两个方面。第一部分为第二章和第三章，对基于Chirp脉冲的超宽带无线通信(Chirp UWB)物理层技术进行了理论分析和仿真验证。在此基础上提出了应用于超宽带无线通信的Chirp-BOK-BPSK调制方案，并对该方案的基本原理、信号的数学表达、系统性能以及发射/接收机结构进行了深入的研究。第二部分为第四章和第五章，设计了应用于家庭网络的基于超宽带的视频信号传输系统。以Freescale的XS110 UWB模块和MPC8245芯片为核心，搭建了该系统的硬件平台；以ppcLinux操作系统，Ramdisk作为文件系统，移植了该系统的软件平台，并在该平台上设计开发了家庭网络流媒体应用。 本文的贡献和创新如下： 一，深入研究了Chirp UWB物理层技术，对Chirp UWB技术中Chirp-BOK方案与Chirp DM方案中的每一个环节的基本原理、技术特点以及实现机制进行了详细的分析，并使用蒙特卡罗仿真法在Matlab6.5中进行了系统仿真实验。 二，提出了应用于超宽带无线通信的Chirp-BOK-BPSK调制方案，对该调制的基本原理、信号特点以及误码率性能进行了详细的分析与推导，并使用蒙特卡罗仿真法在Matlab6.5中进行了仿真实验。 三，提出了应用于Chirp-BOK-BPSK调制的发射机结构和接收机结构，并推导了该接收机的误码率；设计了室内信道下的Chirp-BOK-BPSK调制Rake接收机结构，并分析了影响其性能的主要因素。 四，提出采用Freescale的XS110 UWB模块和MPC8245芯片为核心，以ppcLinux为操作系统，搭建了基于UWB技术的家庭宽带视频信号传输的系统平台。在此基础上，分析了基于Socket的网络编程实现机制，实现了基于UWB技术的流媒体无线传输。 五，对RTP协议进行了详细的分析，研究了其在嵌入式Linux系统中的实现机制，设计了基于JRTPLIB库的RTP协议嵌入式应用，并在家庭宽带视频信号传输系统中实现了基于RTP协议的流媒体应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 课题研究

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究背景及意义

1.2 超宽带(UWB)无线通信技术概述

1.2.1 UWB无线通信技术的概念

1.2.2 UWB无线通信技术的特点

1.2.3 UWB技术的应用前景

1.3 国内外研究概况

1.4 论文的主要研究内容及创新

第二章Chirp超宽带无线通信物理层技术研究

2.1 引言

2.2 Chirp UWB概述

2.2.1 Chirp UWB的概念

2.2.2 Chirp UWB的特点

2.2.3 Chirp UWB的研究现状

2.3 Chirp UWB信号分析

2.3.1 Chirp信号的数学表示

2.3.2 Chirp超宽带信号脉冲功率谱分析

2.3.3 Chirp脉冲的相关性分析

2.4 Chirp超宽带技术方案分析

2.4.1 Chirp-BOK超宽带技术方案分析

2.4.2 DM Chirp超宽带技术方案分析

2.5 Chirp超宽带技术方案性能分析与比较

2.5.1 chirp-BOK方案系统性能分析

2.5.2 DM chirp方案系统性能分析

2.5.3 Chirp BOK与DM Chirp系统方案比较

2.6 小结

第三章应用于UWB的Chirp-BOK-BPSK调制技术

3.1 引言

3.2 Chirp-BOK-BPSK调制基本原理

3.2.1 chirp-BOK-BPSK信号的数学表示

3.2.2 chirp-BOK-BPSK信号的功率普分析

3.2.3 Chirp-BOK-BPSK信号发射机结构设计

3.2.4 Chirp-BOK-BPSK信号接收机结构设计

3.3 超宽带室内多径信道模型

3.3.1 802.15TG3a推荐的UWB信道模型

3.4 Chirp-BOK-BPSK性能分析

3.4.1 AWGN信道下最佳接收机性能分析

3.4.2 室内信道下Rake接收机性能分析

3.5 仿真分析

3.6 小结

第四章UWB家庭宽带视频信号传输系统软硬件平台

4.1 系统平台总体设计方案

4.2 嵌入式UWB视频传输系统硬件系统的体系结构与设计

4.2.1 PowerPC体系结构介绍

4.2.2 MPC 8245特点及结构介绍

4.2.3 UWB嵌入式系统硬件平台结构

4.2.4 UWB模块

4.2.5 嵌入式开发平台的建立

4.3 嵌入式UWB家庭视频信号传输系统的体系结构与设计

4.3.1 软件系统概述

4.3.2 Bootloader的简介

4.3.3 嵌入式Linux的移植

4.3.4 基于Busybox和glibc的Ramdisk的制作与移植

4.3.5 嵌入式Linux的开发模式

4.4 嵌入式Linux设备驱动程序设计

4.4.1 Linux设备驱动程序的基本概念

4.4.2 嵌入式Linux下PCI设备驱动移植

4.5小结

第五章嵌入式UWB视频传输系统应用程序的开发

5.1 引言

5.2 网络应用开发Socket编程

5.2.1 基于TCP／UDP协议的Socket编程原理

5.2.2 基于UDP协议的家庭多媒体单播的实现

5.3 基于RTP协议的无线数据传输

5.3.1 RTP协议介绍

5.3.2 RTP控制协议-RTCP介绍

5.3.3 基于RTP协议的家庭多媒体传输的实现

5.4 小结

第六章总结与展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所做的项目

致 谢