鲍凯凯 孙伟 周琦 高杨

摘 要：为了适应部队信息化的通信需求，在分析有线通信系统组成的基础上，设计了有线通信系统的硬件电路。硬件电路主要包括协议处理、调制解调、模数转换、功率放大和接收检测等功能部分。通过软件验证表明该电路可满足有线通信的要求，该硬件电路通过搭载不同的软件可实现灵活、多样的有线通信系统。

关键词： 软件定义；有线通信；军用

在军用通信领域里，为了适应部队信息化的需求，有线通信系统由于被复线的铺设简便、维护方便等特点被广泛用于指挥所间通信等恶劣环境。[1]但随着部队的信息化建设，有线通信系统越来越不能满足现代战场通信网络的需求。提升有线通信能力，提供更高效、便捷的通信方式，成为下一代军用通信系统的迫切需求。[2]

在有线通信系统中，利用通用化的处理器、逻辑和模拟芯片搭建硬件平台，通过软件实现相关协议处理等功能，具有很强的灵活性，可以实现多样的通信需求。

1 有线通信系统

有线通信系统以铜质双绞线为物理介质，通过通信终端实现数据的远距离、高速传输。目前，有线通信系统已经形成多种协议标准，其中单对线高速数字用户线协议标准被广泛应用于军用通信领域。[3，4]在通信终端的硬件实现方面，一般包括协议处理、调制解调、模数转换、功率放大和接收检测等功能部分，如图1所示。其中协议处理和调制解调部分由通用处理器和逻辑芯片的软件实现。

2 硬件设计

本设计中通用处理器和逻辑芯片分别采用了恩智浦公司的LPC2378处理器和赛灵思公司的XC6SLX75T可编程芯片。LPC2378是一款基于ARM7TDMI-S内核的处理器，最高工作时钟为72 MHz。XC6SLX75T具有132个DSP48A1核和11662个触发器，DSP48A1的最高运行速率为250 MHz。LPC2378通过8位并行总线实现对XC6SLX75T逻辑时序的控制，XC6SLX75T通过控制数模转换部分实现信号的输出和检测。

数模转换部分使用德州仪器的DAC904数模转换器和亚德诺半导体的AD9220模数转换器实现。DAC904具有14位的分辨率，支持165 MSPS的更新速率。AD9220具有12位的分辨率，最高采样速率为10 MSPS。

2.1 功率放大电路

功率放大电路包含第一级缓冲放大电路和第二级驱动放大电路，其电路图如图2所示。放大电路的电压增益为-R5/R3和-R6/R4。第二级驱动放大电路提供高驱动电流，作为差分线路的驱动器。驱动放大电路的电压增益为1+2*R8/R7和1+2*R9/R7，直流电压增益为1 V/1 V。该电路中R10和R11用于线路的信号检测，变压器起到电气隔离的作用。

2.2 接收检测电路

接收检测电路由两路相似的减法电路组成，电路中采用低噪声的LMH6622作为运算放大器，减法电路的输入端分别为驱动放大器的输出以及变压器的输入抽头，即图2中电阻R10和R11的两端，其中一路的输入端为VOUT_P和SEN_N，另一路的输入端为VOUT_N和SEN_P。该电路通过调节放大系数可消除线路上的回波信号的干扰，实现发送和接收同时、同介质双向工作。

3 软件验证

发送数据通过XC6SLX75T的逻辑时序被循环地转换为幅移键控调制信号，并通过示波器（RIGOL DS1102E）测量调制信号。逻辑为“1”时输出4个周期的正弦信号，频率为1MHz，逻辑为“0”时输出直流偏置信号。经验证，示波器测量的调制信号与软件设定一致。

发送端通过100米双绞线与接收端相连，发送数据按照上述方法输出调制信号。接收端XC6SLX75T控制模数转换器对接收信号进行过采样，经过数字低通滤波电路输出解调信号，输出的解调信号与发送端的发送信号一致。

4 结语

本文采用通用化的处理器、可编程芯片和模拟芯片设计了软件定义有线通信系统的硬件电路，并对硬件电路的数据收发进行了测试，测试结果表明该电路可满足有线通信的要求。

參考文献：

[1]聂永军，徐光辉，冯秀妍.基于FPGA的以太网与G.SHDSL协议转换器设计[J].信息技术，2017，4：117-120.

[2]李石兵，康靖，邓定成，等.基于SDN构建指控通信网络[C].中国北京：电子工业出版社，2016：293-296.

[3]阴法明.新型DSL标准G.fast关键技术及应用研究[J].信息通信，2017，1：233-236.

[4]魏敬和，邹家轩，张荣，等.基于OFDM技术的有线传输系统仿真[J].电子与封装，2012，12（3）：25-28.

作者简介：鲍凯凯（1989-），男，河北石家庄人，硕士，助理工程师，有线通信、交换技术。