通信軟件范文第1篇
[編者按]隨著軟件無線電技術的發展，智能無線電技術逐漸成為通信領域關注的熱點，并給無線通信帶來新的發展空間。講座將分為3期對智能無線電技術技術進行介紹：第1期講述智能無線電技術的背景及發展現狀；第2期詳細介紹了智能無線電技術中的關鍵技術——軟件無線電的架構，并從其應用及通用平臺設計角度分析各類平臺的優缺點；第3期介紹了軟件無線應用中的多種開發工具。
1 智能無線電背景及發展
現狀
軟件無線電（SDR）和認知無線電（CR），是目前智能無線電技術技術討論的主要熱點。隨著SDR和CR的深入研究，人們已經意識到其潛在能力不僅停留在最初要解決的問題上，還可以具有超出通信領域更廣泛、更強大的應用。第1節從智能無線電技術需要解決的問題入手，介紹了SDR和CR概念的由來、關鍵技術概述以及應用情況，并討論了SDR和CR的關系。
1.1 無線通信中的兩個問題
隨著通信技術的發展，出現了越來越多的信號形式和各種各樣的無線通信系統及標準，通信行業出現了空前的繁華。伴隨著這些系統和標準發展也出現了兩大問題，針對這兩個問題智能無線電技術被提出并得到了廣泛探討。
不同通信系統間的協同工作、無縫連接、多標準及多模式兼容成為了一大難題。例如，在大規模普及的無線移動通信中，隨著各種新標準、新協議的不斷發布，無線系統制造商和通信服務提供商不得不通過系統升級，融入先進的技術，不斷為用戶提供高質量的通信服務。但是，從1G到4G的發展過程中，暴露出一些體制升級帶來的嚴重問題。對系統的反復重新設計和硬件的不斷更新換代，不僅消耗昂貴的成本，而且浪費了很多資源，同時給終端用戶也帶來諸多不便。為此，越來越多的服務提供商和用戶都開始關注能經得起時間考驗的無線通信系統，而不是像現在的系統（隨著技術的發展，不斷地面臨被淘汰、廢棄的尷尬境地）。當然，這些問題并非僅存在于移動通信中，而是一直普遍存在于各類通信形式中。在這樣的背景下，人們在無線通信系統設計中提出了一種經得起時間考驗的系統設計方法——軟件無線電。
無線通信中的另一個重要問題是頻譜資源的有效利用率低。目前對于頻譜資源管理，國際上采用的通用做法是實行授權和非授權頻率管理體制，對于授權頻段，非授權者不得隨意使用。美國聯邦通信委員會（FCC）的研究表明，在大部分時間和地區，授權頻段的平均利用率在15～85%之間。另一方面，開放使用的非授權頻段占整個頻譜資源的很小一部分，而在該頻段上的用戶卻很多，業務量擁擠，無線電頻段已基本趨于飽和。靜態的頻譜分配原則導致頻譜資源利用極不均衡。顯然，真正的問題不是頻譜資源的匱乏，而是我們目前采用的固定頻譜分配制度，該制度是一種頻譜利用率極其低下的分配制度。如何對不可再生的頻譜資源合理再利用并實現頻譜共享，已成為目前全球性的研究熱點。為解決頻譜資源的有效利用問題，基于軟件無線電的認知無線電應運而生了。
1.2 軟件無線電
軟件無線電提供了一種建立多模式、多頻段、多功能無線設備的有效而且相當經濟的解決方案，可以通過軟件升級實現功能提高。軟件無線電可以使整個系統（包括用戶終端和網絡）采用動態的軟件編程對設備特性進行重配置，也就是說相同的硬件可以通過軟件定義來完成不同的功能[1-3]。
人們逐漸認識到SDR的潛力并非僅局限于通信領域，它也可應用在無線電工程的其他相關領域，如雷達、電子戰、導航、廣播電視、測控等。而軟件無線電論壇對軟件無線電的定義更加全面、系統，它強調了軟件無線電是一種新型的體系結構，是一種解決方案，同時強調通過動態的軟件編程可以對相同的硬件進行重構，使之完成不同的功能等思想。SDR的第3種定義，已經超出了通信領域，它討論的是現代無線電工程。相比一個無線電系統，SDR更像是一種設計方法和設計理念。第3種定義強調平臺硬件結構簡單化，便于重構和升級的構件化功能軟件[4]。
從上述討論中，我們對軟件無線電的特點有了一定的認識，其具體特點可以概況為：天線智能化、前端寬帶化、硬件通用化、功能軟件化和軟件構件化。簡單地說，具備這些特點的軟件無線電在其系統硬件無需變更的情況下，可以在不同的時候根據需要通過軟件加載來完成不同的功能。圖1給出了軟件無線體系框架。
對于軟件無線電，人們關注最多的是它的組成結構、硬件實現、技術可行性等，一開始很少有人關心軟件無線電的理論支撐，因此造成從事軟件無線的相關新人無法客觀地認識軟件無線體系。圖1給出了軟件無線電體系框架，比較系統地描述SDR體系，包括軟件無線電的理論體系、軟件無線電的技術體系以及軟件無線電的應用體系。目前軟件無線電的理論、軟件算法及應用等并不局限于圖1里提及的。圖2給出了一種實際的SDR體系，它是一種全球微波互聯接入（WiMAX）網絡中的實際SDR架構[5]。
軟件無線的應用較為廣泛。軟件無線電的概念雖然是從通信領域提出的，但這一概念一經提出就得到了包括通信、雷達、電子戰、導航、測控、衛星載荷以及民用廣播電視等整個無線電工程領域的廣泛關注，已成為無線電工程領域具有廣泛適用性的現代方法。經過近20年的推廣和全世界范圍的深入研究，軟件無線電概念不僅得到了普遍認可，而且已獲得廣泛應用。尤其是近幾年，軟件無線電的發展勢頭更猛，已遍布到無線電工程的每一個角落：從3G到4G，從美軍的多頻段多模式電臺（MBMMR）到聯合戰術無線電系統（JTRS）都是以軟件無線電概念進行設計、開發的，甚至就連完成單一功能的全球定位系統（GPS）也要進行軟件化設計[6]，以適應未來導航技術的發展需要。
1.3 智能化軟件無線電
——認知無線電
認知無線電概念最早是由瑞典Joseph Mitola博士于1999年8月提出的[7]，是對軟件無線電功能的進一步擴展。Joseph Mitola博士提出認知無線電的概念，最初的主要目的是想解決前面提到的頻譜資源的有效利用問題。
認知無線電是一種具有頻譜感知能力的智能化軟件無線電，它可以自動感知周圍的電磁環境，通過無線電知識描述語言（RKRL）與通信網絡進行智能交流，尋找“頻譜空穴”，并通過通信協議和算法將通信雙方的信號參數（包括通信頻率、發射功率、調制方式、帶寬等）實時地調整到最佳狀態，使通信系統的無線電參數不僅與規則相適應，而且能與環境相匹配，并且無論何時何地都能達到通信系統的高可靠性以及頻譜利用的高效性。
認知無線電的架構設計原則是將SDR、傳感器、感知和自主機器學習（AML）融合在一起，利用在射頻（RF）端和用戶域中的觀察（傳感、感知）、導向、規劃、決策、行動和學習（OOPDAL環）能力，來提供更好的信息質量（QoI）[8]，并且利用SDR、傳感器、感知和AML集成在一起創造意識、自適應和認知無線電，在射頻和用戶域完成從簡單的感知或自適應變換為確定的認知無線電。圖3給出了理想認知無線電功能組件架構，包括了SDR單元和相關認知單元[9]。認知無線電架構在計算智能和學習能力上提升了軟件無線電。
圖4給出了最簡單的由意識與自適應邁向認知無線電的節點結構，便于讀者從功能特性上來認識認知無線電。該節點結構包括了6種功能單元。
6種認知無線電架構（CRA）功能單元分別是：
·用戶傳感感知（USER SP）接口，包括觸覺、聽覺和視覺感覺與感知功能。
·本地環境傳感器，包括位置、溫度、加速計、指南針等。
·系統應用，例如玩網游等獨立于媒體的服務。
·SDR功能，包括射頻感知和SDR無線應用。
·認知功能，用于系統控制的符號訓練、計劃和學習。
·本地效應器功能，包括語音合成、文本、圖形和多媒體顯示。
認知無線電的主要特點是它的重構能力，它不僅要完成最主要的通信功能，同時還需要具備包括信道搜索與信號分析在內的電子偵察的功能。認知無線電的體系結構[10]如圖5所示。
頻譜分析主要完成對“頻譜空穴”的分析，如“空穴”所占的帶寬、“空穴”的干擾或噪聲電平、“空穴”的時間分布特性等。另外，頻譜分析還需完成對新信號的調制識別、信號參數測量等，以便進行后續的解調解碼和協議分析。
頻譜決策是指在完成頻譜掃描和頻譜分析的基礎上，確定通信載頻、通信體制、通信參數和發射電平。
頻譜監視是指雙方在建立通信后，對該通信信道所進行的“在線”檢測，一旦發現有“干擾”信號存在（該干擾可能是授權用戶信號，也可能是無意或有意的干擾信號），立即進行“頻譜搬移”，主動讓出該信道，并尋找新的“頻譜空穴”建立通信。
鏈路建立是指在完成頻譜決策后，根據所確定的載頻、電平、體制等信號參數以及鏈路建立協議，通過波形產生模塊并且快速形成鏈路建立信號，同時主動發向對方，并等待對方的回執。
調制發射主要完成信號產生功能，它借助可重構軟件無線電平臺，通過加載軟件可以產生所需要的各種通信信號。
接收解調主要完成對通信信號的接收和解調，它借助可重構軟件無線電平臺，通過加載軟件可以對各種通信信號進行解調處理。
協議分析主要完成對鏈路建立信號解調比特流的分析，并根據預先約定的通信協議進行特征碼、信息字段的提取，以確定通信對象（包括所在的地理位置信息）、通信體制、通信頻率等信息，并按要求向對方發送鏈路建立回執。
認知協議是認知無線電的核心，它是認知無線電具有“認知”能力的重要保證。認知協議完成感知信息交換，即將收發兩方的“頻譜空穴”信息互相傳遞，解決了己方不清楚對方“頻譜空穴”的問題。
由上述分析可知，認知無線電不僅具有通信功能，而且還需具備頻譜探測能力，具有多功能特征，但其功能實現還需要借助于軟件無線電來實現。
1.4 SDR和CR的關系
認知無線電的主要特點之一就是自適應性，即根據無線通信環境、用戶所在位置、網絡條件、地理位置等信息的變化來改變通信參數（包括頻率、功率、調制方式、帶寬等）。這種動態加載性，正是SDR具備的能力，由于不使用特定功能的模擬電路和器件，SDR能夠提供一種靈活的無線通信功能。由此看來，認知無線電的一種良好的實現方式就是圍繞SDR來進行設計，也就是說，SDR技術可以認為是CR技術實現的基礎內核。正如Joseph Mitola博士所說，CR是對SDR功能的進一步擴展，可以理解為CR能夠根據所處環境和地理位置以及內部狀態，能自行調整其運行的功能應用來達到定制目標的SDR。
CR的模型可能存在多種，從功能上簡單劃分，可以分成四大模塊：認知模塊、上層功能模塊、內部和外部感知模塊、軟件定義無線電模塊，如圖6所示。
認知模塊根據輸入參數的變化來控制SDR，這些參數是從無線環境、用戶內容和網絡學習（感知）中獲得；認知模塊對無線電硬件的性能和硬件設備可以認知，可以知道無線通信參數。SDR模塊就是基于軟件的數字信號處理組件（如GPP/DSP/FPGA等可編程器件）和軟件可調射頻組件（如電子可調濾波器）。由于SDR支持多種標準（如GSM/EDGE/WCDMA/CDMA2000/Wi-Fi、WiMAX），同時支持多種接入技術（如TDMA/CDMA/OFDMA/SDMA），并且支持寬頻帶不同帶寬的工作方式，其應用非常靈活。
將SDR和CR相比較，我們會發現：SDR關注的是采用軟件方式實現無線電系統信號的處理，而CR強調的是無線系統能夠感知操作環境的變化，并據此調整系統工作參數，實現最佳適配。從這個意義上講，CR是更高層的概念，不僅包括信號處理，還包括根據相應的任務、政策、規則和目標進行推理和規劃的高層活動。所以，認知無線電是智能化的軟件無線電。
目前，軟件無線電仍未得到完全發展，對于軟件無線電平臺的開發，對軟件無線電應用以及認知無線電的開發都具有重要意義。在第2講中我們將重點介紹CR技術的基礎核心SDR的架構，以期對相關軟件無線電和認知無線電預研人員或正在跟蹤項目的開發人員提供技術信息支持。（待續）
參考文獻
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作者簡介
宋騰輝，哈爾濱工程大學信息與通信工程學院電子與通信工程專業在讀碩士研究生；研究方向為寬帶通信系統設計與信息處理。
竇崢，哈爾濱工程大學信息與通信工程學院副教授、博士生導師，工學博士后；研究方向為寬帶通信系統，高速數字信號處理，基于軟件無線電的智能通信系統及一體化平臺設計、超寬帶通信信號處理等；目前主要承擔國家自然科學基金、國防基礎研究重點項目等8項項目工作；發表學術論文30余篇，其中SCI、EI檢索共20篇。
林云，哈爾濱工程大學信息與通信工程學院講師，工學博士；研究領域為寬帶信號處理；已參與完成基金項目12項，獲得國防科技進步三等獎1項；已發表學術論文38篇，其中SCI檢索1篇，EI檢索15篇。
通信軟件范文第2篇
關鍵詞：串口通信,SPCP,多線程,Win32 API
0 引言
Windows API方法編寫串口通信軟件實際上是通過調用計算機操作系統提供的一系列底層例程來實現的。目前采用MSComm實現串口通信的實例相當多,因控件屏蔽了API調用細節,所以使用也較為簡便。使用WinAPI進行程序設計,可以容易地掌握串口通信的機制,便于多線程實現,具有較高的靈活性和高效性。
SPCP協議的設計基于幀傳輸的方式,對于上層應用程序,發送和接收的都是數據流,這些數據流如果需要上層協議解析就需要重新拼裝。為保證通信雙方建立可行的通信,雙方必須采用相同的通信協議。
1 Win32 API 串口編程
和串口通信相關的Win32 API函數有20多個,但編程時并不是所有的函數都要用到,在實際編程時,要根據具體情況選用。API串口軟件編程的一般流程及其用到的API如下:
(1)打開串口:CreateFile函數。
(2)建立串口通信事件:CreateEvent函數。
(3)初始化串口,設置串口參數: SetCommState函數。
(4)建立輔助線程:用到函數較多,主要有WaitCommEvent, WaitForMultipleObjects,ClearCommError等函數。
(5)讀串口:ReadFile函數。
(6)寫串口:WriteFile函數。
(7)結束時關閉端口:首先終止輔助線程。停止WaitCommEvent的等調用。
CloseHandle關閉端口。
本設計總體設計思路歸根到底是以上的設計方法,限于篇幅具體函數的使用方法不再贅述。
2 多線程編程
2.1 多線程基本概念
進程和線程都是操作系統的概念。進程是應用程序的執行實例,每個進程是由私有的虛擬地址空間、代碼、數據和其它各種系統資源組成,進程在運行過程中創建的資源隨著進程的終止而被銷毀,所使用的系統資源在進程終止時被釋放或關閉。每一個進程至少有一個主執行線程,它無需由用戶去主動創建,是由系統自動創建的。用戶根據需要在應用程序中創建其它線程,多個線程并發地運行于同一個進程中。一個進程中的所有線程都在該進程的虛擬地址空間中,共同使用這些虛擬地址空間、全局變量和系統資源,所以線程間的通訊非常方便,多線程技術的應用也較為廣泛。
2.2 建立輔助線程函數
在本設計中,輔助線程的建立是一個關鍵點,它負責對串口事件的監視以及為主線程發送讀、寫消息來通知主線程處理數據。本設計中線程函數的主要工作過程如下:
(1)以串口打開標志為條件建立無限循環體,從而使線程建立后可以不間斷執行監視已打開串口的任務。
(2)調用WaitCommEvent函數等待設定的串口事件,獲取串口事件掩碼并使其操作的OVERLAPPED結構體完成異步操作。本文中指定為EV_RXCHAR,設定串口事件方法為:SetCommMask(m_hCom, EV_RXCHAR)。如果異步操作不能立即完成,且調用GetLastError返回ERROR_IO_PENDING,表明操作正在后臺執行。當異步操作完成時,OVERLAPPED結構的hEvent成員會置為有信號狀態,可以以此作為發送讀信號的條件。
(3)監視讀寫信號狀態。本文參考了應用較多的通用串口類CSerialPort中的做法:將讀和寫的信號句柄初始化為無信號狀態,然后放入一個句柄類型的數組當中,然后調用WaitForMultipleObjects同時監視兩個信號的狀態。
(4)讀、寫信號發送。通常情況下串口通信數據到來的時刻是隨機的,如果采用查詢方式將非常浪費系統資源,因此讀操作采用事件驅動的方式,即當串口接收到數據時,自動執行接收數據的函數。當監測到讀事件后,執行ClearCommError(pDlg->m_hCom,&dwErrorFlags,&ComStat)清除錯誤標志并獲取COMSTAT ComStat結構中返回的通信設備狀態信息,其中最重要的是cbInQue成員,代表了串口設備緩沖中字節個數,一旦該成員不為0,就可以發送消息通知讀串口函數接收串口數據。消息的建立方法如下:
①在頭文件中定義消息。
②添加消息映射函數。
③在消息映射表中關聯消息和響應函數。
這樣就可以通過::PostMessage發送自定義消息通知讀處理函數執行接收串口數據的操作。完成讀取操作后調用ResetEvent函數復位事件,等待下次讀事件的到來。
寫操作相對于讀較為簡單,當寫事件到來時直接調用寫函數進行寫操作。和讀操作一樣,在完成后調用ResetEvent復位事件,等待下一次寫操作事件到來。
2.3 啟動輔助線程
當串口成功開啟后就可以啟動輔助線程對其進行監視。啟動輔助線程可以采用AfxBeginThread(CommProc, this, THREAD_PRIORITY_NORMAL, 0, CREATE_SUSPENDED, NULL)方法創建并掛起線程,其中第一個參數是線程函數名,第二個參數是傳遞給線程的參數,本文用所在對話框類的指針。最后調用ResumeThread啟動創建好的輔助線程。
2.4 線程同步
多線程提高了程序執行的效率和編程靈活性,但同時也引入了新的問題。線程之間經常要同時訪問一些資源,因此會對共享資源的訪問引起沖突,為解決此類問題需引入線程同步的概念[3]。本程序采用臨界區的方法同步線程,在訪問共享資源前通過EnterCriticalSection進入臨界區,完成訪問后通過函數LeaveCriticalSection釋放臨界區實現對共享資源的保護。
3 SPCP協議設計
利用串口進行數據通信、數據采集等是計算機應用的重要領域之一,建立在串口之上的數據傳輸可以根據具體的實際情況構建自己的數據交換規則,即通信協議。本設計中文本傳輸采用了自定義的通信協議。
3.1 串口通信用戶層協議編制原則
(1)數據包必須有包頭。包頭是供接收方判斷 包開始的重要標志,須有別于數據信息。
(2)非定長數據包必須有包尾,同包頭一樣須有別于數據信息。
(3)定長數據包應指明長度。
(4)一般應對數據進行校驗,可對數據進行進一步排錯,確保數據可靠性。
3.2 自定義通信協議定制
本程序采用定長數據包格式,發送方將文件分成1024字節單位的N個片段,最后一個數據片段的長度不確定,為簡化設計,暫不采用數據校驗處理。數據格式如表1所示。
起始頭部采用“#”標志,結尾采用“$”標志,序號用來標志數據包在整個傳輸過程中所處的位置。發送文件的流程如圖1所示。
3.3 程序測試
測試環境是用串口線將兩臺計算機相互連接,在兩臺機器上分別運行本程序,進行文本數據的交換。測試結果如圖2所示。
試驗結果顯示,可以完成基本通信傳輸功能,且較為可靠。
4 結束語
本文基于Win32多線程技術,結合串口通信技術和自定義簡單串口通信協議編寫了適用于雙機通信的串口通信程序,從中可以了解到計算機串口通信程序的編寫方法。當然本軟件還有許多不完善的地方,如協議過于簡單,傳輸效率不是很高等,有待于以后進一步優化設計。
參考文獻
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通信軟件范文第3篇
關鍵詞：即時通訊軟件,發展現狀,未來展望
1 即時通信的定義
即時通信包括網絡聊天室、網絡聊天軟件等在內的所有聯機即時通信軟件和應用。狹義上是指由一組IM服務器控制下的若干IM客戶端軟件應用程序組成的系統。即時通信系統能提供的服務有文本信息會話、視頻會話、文件傳輸表情和動畫等, 隨著技術不斷發展, 新增加了發送語音消息、實時定位等功能多種增值服務。IM客戶端正在逐漸代替瀏覽器的地位。IM是通信與計算機融合的關鍵技術, IM客戶端在通信中起到了計算機電話的作用。IM系統可解決移動通信互通的問題, 可以取代固定電話的作用。
2 即時通信軟件的現狀
2.1 即時通信軟件的發展歷程
ICQ是最早的即時通訊軟件, 即I seek you的諧音, “我找你”的意思。這款軟件早在1996年就誕生了, 在發布不到六個月的時間內, 就擁有了85萬注冊用戶。隨后便掀起了即時通信軟件的發展潮流, 由雅虎推出的Pager, 微軟推出的Windows messenger等等一系列軟件相繼進入市場, 直到1999年騰訊QQ問世, 中國的即時通信軟件市場正式開啟, 也意味著騰訊包括微信時代的來臨。騰訊在即時通信軟件領域內的霸主地位可以說無可撼動。即時消息軟件也面臨著互聯互通、免費或收費等諸多問題的困擾。
即時通信最初是由AOL、微軟、雅虎、騰訊等獨立于電信運營商的即時通信服務商提供的。但隨著即時通信軟件某些功能的增強, 沖擊了電信運營商的利益, 為了應對這種沖擊, 2006年6月, 中國移動已經推出了自己的即時通信工具—Fetion、米聊, 但由于發展較晚, 用戶早已被即時通信服務商占領, 電信運營商對于即時通信軟件的發展已經難以抗擊這股勢力。隨著互聯網用戶的快速增長, 即時通信用戶也日益增長, 2004年中國即時通信用戶數達7 000萬人, 2005年達到9 300萬人, 2006年中國即時通信用戶增長29%, 達到1.2億人。
移動即時通信市場有著巨大的誘惑力, 也呈現出了分權爭霸的局面, MSN進軍中國市場, 其發展速度驚人;各大門戶網站如人人網、開心網等也擠入即時通信市場;電信運營商也沒有停止開發軟件的腳步。但是一枝獨秀的局面卻已成事實, 僅僅QQ的市場占有率就達到了78.8%, 隨著微信的出現, 騰訊在一兩年時間內鞏固了其領域霸主地位。
2.2 阻礙即時通信軟件發展的因素
在技術和應用上獲得巨大的發展的同時, 即時通信軟件也同樣存在著制約其發展的因素, 最為明顯的就是在安全可靠性方面的存在漏洞。特別是移動通信軟件的功能決定了其必然會存在安全缺陷, 比如信息泄露、易受垃圾信息攻擊等。移動通信軟件可以說已經接近一臺小型的虛擬網絡計算機, 它具有智能升級、文件傳送、插件等功能, 因此, 在執行這類功能時, 也就難以避免病毒傳播的危險。
3 即時通訊軟件的發展趨勢
3.1 互通或成常態
電信運營市場的互通發展模式對于今天的市場前景來說, 有著非常重大的意義, 網絡即時通信軟件今后的發展模式可以向其看齊, 同時網絡虛擬通訊中互聯互通亦是市場對于即時通訊軟件發展的潛在需求, 互通不僅能夠實現消費者利益的最大化, 同時也能夠為各服務商帶來更多的潛在用戶資源。對于目前的即時通訊軟件的發展, 其利潤的來源主要是在于網絡廣告和各種增值服務, 因此, 用戶資源對于其來說就是至關重要的因素。另外, 就目前移動通信市場的發展來看, 要想打破騰訊“一統天下”的局面, 互通也是最好的選擇。
3.2 即時通信軟件的功能需要完善
即時通信軟件的發展中還存在一定的制約因素, 然而隨著移動社交時代的來臨, 人們的生活儼然已經離不開這類軟件, 其用戶的數量也在范圍和數量上得到了較大擴充, 讓即時通訊軟件更為大眾化、通用化。這種大眾化也在一個側面將即時通信軟件的安全缺陷無限地擴大化, 也給人們的生活帶來了諸多的問題。即時通信軟件的功能完善就成為了服務商所面臨的最大的問題。不僅僅需要在技術上改進其安全性能, 同時也需要加強對軟件的安全管理。隨著互聯網內容的碎片化和網絡社區的發展, 人們需要的虛擬環境也日趨復雜, 對于網絡社交軟件的安全可靠性要求更高。服務商需要細分市場, 開發專業性強、安全系數更高的即時通訊軟件產品來滿足消費者的需求。
3.3 跨平臺即時通訊軟件前景廣闊
移動通信軟件的內容發展更加符合大眾的“胃口”, 在用戶享受快速通信的同時, 也可以享受更多樣的娛樂內容。以微信為例, 微信的功能主要包括了消息發送、語音對講、二維碼掃描、“搖一搖”和查看附近的人等。首先, 微信的語音對講對應的是手機的麥克風和揚聲器, 其次, 掃描二維碼和圖片分享對應的是手機高清攝像頭, 手寫輸入對應的是多點觸屏, 第三, “搖一搖”對應的是重力感應系統, 最后, 查看附近的人對應的是GPS定位。多個版本的客戶端的升級, 使得微信基本上已經實現了多種手機系統平臺的覆蓋。
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通信軟件范文第4篇
關鍵詞：網絡,通訊,聊天,軟件
1 概述
當今世界正處于信息時代, 計算機和通信網絡是這一時代所謂“信息基礎設施”。在互聯網相當普及的今天, 在互聯網上聊天對很多“網蟲”來說已經是家常便飯了。聊天室程序可以說是網上最簡單的多點通信程序。一個簡單的聊天室, 從程序員的觀點來看就是在多個I/O端點之間實現多對多的通信。
2 具體實現過程分析
本系統的設計核心是Socket底層通信, 基于快速穩定的Socket底層通信架構, 不可以實現聊天系統, 還可以實現其它的如游戲、數據采集等實時性要求較高的系統, 甚至可以建立一個快速的平臺服務器系統?？紤]到系統的可重用性和伸縮性, 需要將本系統的網絡通信的應用系統分離開。
這樣基于可重用的網絡通信層, 可以實現其他各種實時性較高的應用系統, 同時, 系統還需要提供一些基本功能支持。
此系統設計分為三個層次最底層是Socket通信層, 將負責客戶端和服務器之間的數據交換, 同時通過接口層和應用層保持實時數據聯系。
Socket通信機制提供了兩種通訊方式:有聯接和無聯接方式, 分別面向不同的應用需求。使用有聯接方式時, 通信鏈路提供了可靠的, 全雙工的字節流服務。在該方式下, 通信雙方必須創建一個聯接過程并建立一條通訊鏈路, 以后的網絡通信操作完全在這一對進程之間進行, 通信完畢關閉此聯接過程。使用無聯接方式時其系統開銷比無聯接方式小, 但通信鏈路提供了不可靠的數據報服務, 不能保證信源所傳輸的數據一定能夠到達信宿。在該方式下, 通信雙方不必創建一個聯接過程和建立一條通訊鏈路, 網絡通信操作在不同的主機和進程之間轉發進行。
3 核心代碼
ChatServer.class;ClientProc.class;xccFrame.class;addFrame.class;delFrame.class;expertFram.class;helpFrame.class;aboutFrame.class;
類ChatFrame.class主要代碼:
參考文獻
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通信軟件范文第5篇
關鍵詞：數字下變頻,數字上變頻,短波應急通信,軟件無線電,FPGA
0 引言
2008年5月12日, 四川省汶川縣發生8級強烈地震, 造成四川、甘肅、陜西省內受災電信局所3833個, 受災移動基站25735個, 損毀各種通信線路24496公里, 造成當地電信網絡和無線通信中斷。
災害發生后, 6大運營商的抗震救災應急指揮小組均迅速趕赴災區搶險, 但由于多重原因, 受災嚴重地區的通信系統修復進度緩慢, 外界與災區溝通困難, 造成了救援信息重大延誤。此種情況下, 短波通信能夠有效克服山區地形和距離障礙, 利用電離層反射完成遠程通信, 在第一時間傳遞重要信息。為此我們設計了一種基于軟件定義無線電 (SDR) 的遠程應急通信平臺, 并進行了硬件驗證。
該平臺使用Analog Devices公司的數字上下變頻芯片AD9856、AD6620和ADC芯片AD6640, 并以Altera公司的FPGA芯片EP3C10E144C8N進行基帶處理和控制, 解調數據通過通用串行接口上傳至上位PC機進行驗證。
1 總體結構
該平臺由電源模塊、模擬前端、調制發射模塊、接收解調模塊、控制模塊五大部分組成。其中電源模塊使用多路線性穩壓集成電路, 為系統中各部分模擬電路和數字電路供電;模擬前端由天線、雙工器、低噪聲放大器、阻抗匹配電路構成, 形成信號通路并進行收發切換;調制發射模塊由數字上變頻器AD9856、七階橢圓低通濾波器、可編程放大器AD8321構成, 將控制模塊輸出的I/Q基帶編碼信號上變頻至所需的發射頻率, 經低通濾波器和可編程放大器之后, 送入雙工器至天線發射;接收解調模塊由數模轉換器AD6640、數字下變頻器AD6620構成, 可以將經過放大的信道信號采樣量化, 并下變頻至基帶進行解調;控制模塊完成系統的同步、數據流向控制、基帶信號解算、與上位機通訊。通信頻率位于短波40米、20米、15米、10米4個波段, 以適應不同氣象條件下電離層的傳播條件。
應用數字正交調制解調原理, 僅改變I/Q基帶信號和接收端解調算法就能夠適應各種不同的模擬或數字調試。我們選取了二進制頻移鍵控 (2FSK) 和二進制差分相移鍵控 (2DPSK) 進行驗證。關鍵技術在于合理運用軟件無線電的采樣結構, 完成信道信號的數字化解調。此外, 還需合理分配系統中信號在不同階段的多重速率, 以充分利用器件工作性能, 保證帶內信號的平坦和帶外信號的抗混疊。其總體結構見圖1所示。
2 短波通信及數字正交調制原理
短波通信主要利用電磁波的電離層反射, 其次是沿地表的傳播。電離層分為D、E、F1、F2四層。D層高度60~90公里, 白天可反射2~9MHz的頻率。E層高度85~150公里, 對短波的反射作用較小。F層對短波的反射作用最大, 分為F1和F2兩層。F1層高度150~200公里, 只在日間起作用, F2層高度大于200公里, 是F層的主體, 日間夜間都支持短波傳播。使用不同的天線, 可以獲得不同的發射仰角。對于較遠的距離, 短波將在電離層和地表之間反射若干次, 較近的距離則可以直接以地波的形式傳播。通過調整使用的頻段和發射仰角, 可以保證可靠的通信。
實信號的正交Hilbert變換為:它們是相互正交的。x (t) 的正頻率分量表示為:z (t) =x (t) +jH[x (t) ];用極坐標表示為:。若相乘因子則成為基帶信號:, 其中, , 分別為同相信號和正交信號。
3 硬件設計與代碼編寫
電源模塊輸入為直流+12V, 因此在用于移動應急通信時可以使用鉛蓄電瓶供電。其后是使用ASM1117-3.3V和LM7805實現線性穩壓輸出, 以避免開關電源對通信的強烈干擾。發射部分以Analog Devices公司的數字上變頻器AD9856和可編程放大器AD8321為核心而設計。AD9856是一種能將基帶信號上變頻至載波頻率的器件, 在內部完成信號的插值、濾波、混頻過程, 并用內置12bit的DAC完成數字域到模擬域的變換。AD8321放大器具有可以和AD9856直接相連的編程接口, 將AD9856的電壓信號放大為功率信號, 其增益大小和符號可以通過對AD9856的控制間接完成。需要注意的是AD8321設計輸入輸出阻抗均為75, 用在50系統中需要進行阻抗匹配。這部分與控制模塊間的控制信號線和數據線較多, 其中REFCLK時鐘和在continuous模式下的TxENABLE信號的速度都較高, 在PCB布線和信號線連接上應當加以注意。
接收模塊的核心是定點模數轉換器AD6640和數字下變頻器AD6620, 這兩塊芯片之間可以不通過接口電路直接連接以傳遞數據, 前提是它們的數字供電電壓相同。AD6640轉換精度12位, 最高采樣率為65MSPS, 模擬輸入帶寬達到300MHz。特別注意其模擬信號輸入端AIN和采樣時鐘輸入端ENCODE都是差分信號。AD6620完成數字下變頻至基帶, 并經抽取、濾波、整形以適合后級處理流程需要。其信號數據輸入端可以接收浮點或定點數據, 且可以附加額外指數調整, 在此我們只需用到其尾數端口的高12位, 其余接低電平。AD6620包含數控本振 (NCO) 、數字混頻器、CIC2和CIC5級聯積分濾波器、自定義RAM系數濾波器 (RCF) 、輸出格式匹配模塊, 以及控制器接口。其中, CIC2、CIC5、RCF濾波器同時具有抽取功能, 并且抽取率在一定范圍內可編程。該芯片在復位時由PAR/SER引腳決定輸出數據為串行還是并行模式, 在我們的設計中使用并行模式。在不同級濾波器間合理分配抽取率很重要, 需要根據相對帶寬范圍內混疊抑制的要求, 查表得到限定值的范圍, 并在該范圍內盡可能在前級使用大的抽取率以降低整體功耗。自定義RCF最多可達256個系數, 可以通過Analog Devices官方提供的AD6620濾波器設計軟件計算, 也可以用MATLAB的濾波器計算函數來獲得。所有的控制字和RAM系數都需要通過微處理器接口寫入AD6620內部的寄存器組, 才能正常工作。微處理器的接口時序在器件手冊中有詳細說明, 并具有多種工作模式以適應不同類型的需求。同樣, 在硬件設計時, 對所有高速信號接口和布線的處理都需要格外注意。
控制部分采用了FPGA器件完成, 具體型號為Altera公司Cyclone III系列中的EP3C10E144C8N, 使用Quartus II v9.1完成Verilog HDL代碼編寫、編譯、綜合、仿真, 并在一塊FPGA最小系統板上進行了實際驗證。在代碼編寫過程中, 我們利用FPGA并行處理的優勢和豐富的觸發器資源, 對需要嚴格保持同步或者整數倍關系的信號之間進行了仔細處理, 確保滿足高速而苛刻的時序要求。此外, 接收部分除了按照時序要求描述硬件行為, 還在接收端基帶數字解調過程中引入了復雜的數字旋轉坐標計算機 (CORDIC) 算法和數字科斯塔斯 (Costas) 環算法, 以完成超越函數計算和嚴格的載波同步。
4 調試與分析
編寫好的Verilog代碼經綜合后, 占用了EP3C10E144C8N器件共計4732 LEs資源、62個常規IO口和一個差分端口, 無內部乘法器資源占用, 具有良好的可移植性。但是原計劃使用低成本的MAX II器件最終實現的方案未能進行, 因為MAX II器件家族支持的最大LEs單元數目為2210個。我們使用2FSK和2DPSK方式, 在4800bps速率、隔墻約20米距離下進行了調制和解調驗證。調制結果通過頻譜分析儀進行觀察顯示:不使用輸出低通濾波器時SFDR能夠達到48dB以上, 加上低通濾波器后可達60dB。解調數據經過內部FIFO緩存后, 通過串口上傳至PC機進行觀察。實驗證明接收端在即使未開啟相位抖動和振幅抖動的情況下, 能夠很好的工作, 其2FSK調制方式下誤碼率在0.5%以下, 2DPSK調制方式誤碼率更低, 由于樣本容量的限制 (內部FIFO尺寸限定) , 粗略估算為0.3‰。預計在基帶編碼加入抗干擾冗余后, 其誤碼率能夠得到進一步降低。目前, 接收端靈敏度有待于進一步提高, 阻礙主要是多級放大電路串聯自激未能確保消除, 尚需要我們在模擬前端的穩定性方面做出努力, 以進一步完善設計。
參考文獻
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