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摘 要：该文主要讲述了通过美国NI公司的Labview软件及其相应硬件对卫星通信设备的载波信号和指标等自动测试的原理与方法，实现了通信设备射频部分测量的智能化和远程化，为Labview在通信设备的测量、维修等方面提供了新的手段和方法。同时对适合高频段卫星信道传输的几种纠错编码进行了分析研究，结合不同编码方式的特点，通过Labview软件给出了仿真分析，得出了仿真结论。
关键词：Labview 通信设备 应用 模拟仿真
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0107-02
1 Labview软件简介
Labview是一种图形化的编程语言的程序开发环境，它是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的靠图形化编辑语言完成编程的一种强大软件，但是它有一个完成任何编程任务的庞大函数库，而这些数据库包括数据采集、GPIB、串口控制、VXI数据分析、数据显示等。它提供了很多外观与传统仪器类似的控件，可用來方便地创建用户界面。Labview有很多优点，因为它拥有专门用于控制领域的模块、工业控制领域常用的设备、数据线等的驱动因此应用在控制和测试中；同时它包含了多种多样的运算函数、通信模块，因此特别适合进行仿真研究通信模拟研究。
2 Labview在通信设备中的应用
Labview具有很多与通信有关的插件，可以方便地实现和通信设备的GPIB接口、RS232串口、RS485等接口连接，因此可以方便利用该软件完成对装备参数的解析，实现对设备的“虚拟”连接，同时利用该系统中的通信算法，实现我们对通信设备的操作，就是通过综合服务器的8个RS232串口和计算机PCI卡相联，Agilent公司生成的82357A转换接口实现AgilentE440A型频谱仪之间的有效连接，通过LAN口与计算机相连接（见图1）。
上行单载波测试。输出频率范围950～1 450 MHz；输出频率步进125 kHz；输出电平>-5 dBm（在设数控衰减器值为0 dB时测量）；输出电平调整范围0～30 dB可调，1 dB步进。
测量完毕后，频谱仪根据测量的波形，对比以上载波，判断单载波是否正常。如输出频率范围或输出频率步进不对，则上变频器的频率合成器有故障或频率参数设置管脚有故障。如无输出电平或输出电平指标不合格，则上变频器的输入10M参考信号有故障或衰减控制电路有故障或滤波通路有故障；如输出电平调整范围不合格，则上变频器的衰减控制电路有故障（见图2）。
3 Labview在卫星纠错编码中的模拟仿真
在数字通信中，信道编码是指为了提高通信性能而设计的信号变换，以使传输信号更好地抵抗各种信道损伤的影响，例如：噪声、干扰及衰落等。信道编码可以分为两个研究领域，即波形编码和结构化序列（或称为结构冗余），后者就是我们常称为的纠错编码，也就是说我们通过结构化序列使传输的“数据序列“转变成更好的序列，它采用了结构冗余，这些冗余比特可以用来检测错误和纠正错误。在无线短波、卫星通信中如果不进行信道编码，那么要满足数字通信误码率达到1E-6需要信噪比达到12个dB，要进一步降低误码率那么就需要成倍增加发射功率，或者建造口径面积更大的天线，这是不可取的。因此我们要寻求一种能在卫星通信中进一步降低突发错误并能进行及时更正的结构化序列码型，从而满足卫星通信中的需要。适合卫星信道传输纠错的结构化序列就是：卷积码、Turbo码、RS码及它们的级联码，几种信道编码的Labview仿真波形见图3。
（1）卷积码：卷积码是对输入信息比特进行分组，每个码组的编码输出比特不仅与该分组的信息比特有关，还与前面时刻的其他分组的信息比特有关，也就是说它通过移位寄存器来实现，正是由于它在编码过程中充分利用了各组的相关性能，使得卷积码具有相当好的编码增益。（2，1，6）卷积码作为卫星通信的国际标准。
（2）RS码：里得-索罗蒙码，是一种非二进制循环码，是将分组数据通过采样数据所产生的多项式，编码过程首先在多个点上对这些多项式求冗余，然后将其传输，当接收器争取收到足够的点后，它就可以恢复原来的多项式，这种循环码在纠正突发错误很有效，被广泛使用在短波、卫星等无线信道中。
（3）Turbo码：Turbo码巧妙地将两个简单分量通过伪随机码交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码，两个分量编码器分别输出相应的校验位比特，译码器在两个分量译码器之间进行迭代，分量译码器之间传递去掉正反馈的外信息，这样整个译码过程类似涡轮，使得它性能接近香农极限，因此得到广泛应用。
（4）RS+卷积及RS+Turbo码的级联：RS码具有很强的纠突发错误的能力，而卷积码和Turbo码具有较强的纠正随即错误的能力，因此将RS作为外码，卷积码和Turbo码作为内码进行级联组成了新的纠错编码方式，对卫星信道更加提高了纠错的能力，被广泛使用。
4 结语
通过以上通信设备测量应用和适于卫星信道的仿真，我们可以看出Labview软件不仅可以通过本身提供了很多外观与传统仪器类似的控件，可用来方便地创建用户界面，通过内部的底层函数可以方便地实现和通信装备、仪器仪表等的有效连接，而且还可以通过运算函数、通信模块，特别适合进行对通信信道等编码的有效仿真研究。
参考文献
[1] 张振权，徐燕红，魏明，等.基于Labview的卫星射频单元集中监控系统[J].科技创新导报，2008（20）：33.
[2] 王坤，张青春，付玉南.Ka频段固定卫星信道编码技术研究[J].微型计算机信息，2007（6）：126-127.
[3] 张振权，罗新民，齐春，等.RS-Turbo级联码的性能仿真及其在图像中的应用[J].现代电子技术，2005（24）：94-95.
[4] 王爱华，罗伟雄.Ka频段固定卫星通信系统编码方式[J].北京理工大学学报，2002（2）：169-173.
关键词：Labview 通信设备 应用 模拟仿真
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0107-02
1 Labview软件简介
Labview是一种图形化的编程语言的程序开发环境，它是由美国国家仪器（NI）公司研制开发的靠图形化编辑语言完成编程的一种强大软件，但是它有一个完成任何编程任务的庞大函数库，而这些数据库包括数据采集、GPIB、串口控制、VXI数据分析、数据显示等。它提供了很多外观与传统仪器类似的控件，可用來方便地创建用户界面。Labview有很多优点，因为它拥有专门用于控制领域的模块、工业控制领域常用的设备、数据线等的驱动因此应用在控制和测试中；同时它包含了多种多样的运算函数、通信模块，因此特别适合进行仿真研究通信模拟研究。
2 Labview在通信设备中的应用
Labview具有很多与通信有关的插件，可以方便地实现和通信设备的GPIB接口、RS232串口、RS485等接口连接，因此可以方便利用该软件完成对装备参数的解析，实现对设备的“虚拟”连接，同时利用该系统中的通信算法，实现我们对通信设备的操作，就是通过综合服务器的8个RS232串口和计算机PCI卡相联，Agilent公司生成的82357A转换接口实现AgilentE440A型频谱仪之间的有效连接，通过LAN口与计算机相连接（见图1）。
上行单载波测试。输出频率范围950～1 450 MHz；输出频率步进125 kHz；输出电平>-5 dBm（在设数控衰减器值为0 dB时测量）；输出电平调整范围0～30 dB可调，1 dB步进。
测量完毕后，频谱仪根据测量的波形，对比以上载波，判断单载波是否正常。如输出频率范围或输出频率步进不对，则上变频器的频率合成器有故障或频率参数设置管脚有故障。如无输出电平或输出电平指标不合格，则上变频器的输入10M参考信号有故障或衰减控制电路有故障或滤波通路有故障；如输出电平调整范围不合格，则上变频器的衰减控制电路有故障（见图2）。
3 Labview在卫星纠错编码中的模拟仿真
在数字通信中，信道编码是指为了提高通信性能而设计的信号变换，以使传输信号更好地抵抗各种信道损伤的影响，例如：噪声、干扰及衰落等。信道编码可以分为两个研究领域，即波形编码和结构化序列（或称为结构冗余），后者就是我们常称为的纠错编码，也就是说我们通过结构化序列使传输的“数据序列“转变成更好的序列，它采用了结构冗余，这些冗余比特可以用来检测错误和纠正错误。在无线短波、卫星通信中如果不进行信道编码，那么要满足数字通信误码率达到1E-6需要信噪比达到12个dB，要进一步降低误码率那么就需要成倍增加发射功率，或者建造口径面积更大的天线，这是不可取的。因此我们要寻求一种能在卫星通信中进一步降低突发错误并能进行及时更正的结构化序列码型，从而满足卫星通信中的需要。适合卫星信道传输纠错的结构化序列就是：卷积码、Turbo码、RS码及它们的级联码，几种信道编码的Labview仿真波形见图3。
（1）卷积码：卷积码是对输入信息比特进行分组，每个码组的编码输出比特不仅与该分组的信息比特有关，还与前面时刻的其他分组的信息比特有关，也就是说它通过移位寄存器来实现，正是由于它在编码过程中充分利用了各组的相关性能，使得卷积码具有相当好的编码增益。（2，1，6）卷积码作为卫星通信的国际标准。
（2）RS码：里得-索罗蒙码，是一种非二进制循环码，是将分组数据通过采样数据所产生的多项式，编码过程首先在多个点上对这些多项式求冗余，然后将其传输，当接收器争取收到足够的点后，它就可以恢复原来的多项式，这种循环码在纠正突发错误很有效，被广泛使用在短波、卫星等无线信道中。
（3）Turbo码：Turbo码巧妙地将两个简单分量通过伪随机码交织器并行级联来构造具有伪随机特性的长码，两个分量编码器分别输出相应的校验位比特，译码器在两个分量译码器之间进行迭代，分量译码器之间传递去掉正反馈的外信息，这样整个译码过程类似涡轮，使得它性能接近香农极限，因此得到广泛应用。
（4）RS+卷积及RS+Turbo码的级联：RS码具有很强的纠突发错误的能力，而卷积码和Turbo码具有较强的纠正随即错误的能力，因此将RS作为外码，卷积码和Turbo码作为内码进行级联组成了新的纠错编码方式，对卫星信道更加提高了纠错的能力，被广泛使用。
4 结语
通过以上通信设备测量应用和适于卫星信道的仿真，我们可以看出Labview软件不仅可以通过本身提供了很多外观与传统仪器类似的控件，可用来方便地创建用户界面，通过内部的底层函数可以方便地实现和通信装备、仪器仪表等的有效连接，而且还可以通过运算函数、通信模块，特别适合进行对通信信道等编码的有效仿真研究。
参考文献
[1] 张振权，徐燕红，魏明，等.基于Labview的卫星射频单元集中监控系统[J].科技创新导报，2008（20）：33.
[2] 王坤，张青春，付玉南.Ka频段固定卫星信道编码技术研究[J].微型计算机信息，2007（6）：126-127.
[3] 张振权，罗新民，齐春，等.RS-Turbo级联码的性能仿真及其在图像中的应用[J].现代电子技术，2005（24）：94-95.
[4] 王爱华，罗伟雄.Ka频段固定卫星通信系统编码方式[J].北京理工大学学报，2002（2）：169-173.