導(dǎo)語：如何才能寫好一篇異步通信，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1相關(guān)理論與技術(shù)

通過采用AJAX及SIP通訊協(xié)議，設(shè)計(jì)一個(gè)WebService并以Web為接口的端對端異步通信實(shí)例，闡釋W(xué)ebService雙向通訊的建構(gòu)方式，同時(shí)對AJAX技術(shù)、SIP通訊協(xié)議的原理與應(yīng)用作簡要介紹。

1.1WebService雙向通信機(jī)制

如圖1所示[1]，建立Client/Server雙向通信的松散連接及緊密連接架構(gòu)，WebService雙向通信包含了一個(gè)Client的主動(dòng)請求和一個(gè)Server端的前項(xiàng)式Push或事件通知。這是從服務(wù)互動(dòng)的觀點(diǎn)來設(shè)計(jì)的，最少會(huì)包含這3種型態(tài)，而每一個(gè)端點(diǎn)都像這樣具備Client與Server的功能設(shè)計(jì)。

（1）TYPEI是一個(gè)常見的單向WebService交互式樣板；Rc：表示Client端初始化一個(gè)請求，這個(gè)請求可以接收響應(yīng)或是不需要響應(yīng)。

（2）TYPEII是一個(gè)ServertoClient的異步Reply與EventNotification的交互式樣板，實(shí)際上異步Reply常被塑造成EventNotification的模式，有ACK就響應(yīng)，否則就是Notification；Es：表示Server的事件通知，可以要求具有ACK的響應(yīng)，也可以是一個(gè)事件通知。

（3）TYPEIII與TYPEI相反；Rs：表示Server端初始化一個(gè)請求，這個(gè)請求可以接收響應(yīng)或是不需要響應(yīng)。

圖1中實(shí)心的箭頭是初始化請求，虛線則是選擇性的信息響應(yīng)，TYPEIServer必須提供適當(dāng)?shù)腤SDL，通過SOAP傳遞給Client來使用，TYPEII和TYPEIII在Client必須提供適當(dāng)?shù)腤SDL，通過SOAP傳遞給Server來使用，而WebService人需同時(shí)具備TYPEI～TYPEIII的行為能力，在一個(gè)WebService的端點(diǎn)中同時(shí)存在Client/Server的角色時(shí)就會(huì)出現(xiàn)狀態(tài)協(xié)調(diào)性的問題，如果協(xié)調(diào)性出現(xiàn)問題就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，傳統(tǒng)WSDL是One-way方式，要實(shí)現(xiàn)WebService雙向通信就要做動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)。

1.2AJAX技術(shù)

AJAX的全名為AsynchronousJavaScriptandXML，是JavaScript及XML等技術(shù)的結(jié)合體，另外AJAX也包含瀏覽器端如何呼叫服務(wù)器端WebService的HTTPRequest技術(shù)[3]。從AJAX全名的字義中可以了解，AJAX就是異步的JavaScript與XML，它突破了傳統(tǒng)網(wǎng)頁開發(fā)技術(shù)的限制，使得網(wǎng)頁更具互動(dòng)性。

1.3SIP通訊協(xié)議的原理與應(yīng)用

SIP是一個(gè)應(yīng)用層的控制通訊協(xié)議，可以建立、修改或結(jié)束多媒體聯(lián)機(jī)[4]。以O(shè)SI定義的網(wǎng)絡(luò)七層來分類，SIP應(yīng)該屬于會(huì)話層，但是也有人將其歸類在廣義的應(yīng)用層。

SIP目前共定義九大邏輯組件[5]，因該文僅使用到ProxyServer這個(gè)組件，利用該組件的原理，將該組件的部分功能設(shè)計(jì)成WebService。ProxyServer是一個(gè)中介組件，同時(shí)具有Server與Client的雙重角色，相當(dāng)于H.323中的Gatekeeper，通常SIPUserAgent發(fā)出請求時(shí)并不知道對方的地址，需要ProxyServer從中協(xié)助，當(dāng)ProxyServer無法取得SIPUserAgent所要求的聯(lián)機(jī)對象的地址時(shí)，ProxyServer會(huì)通過預(yù)設(shè)的路由選擇方式轉(zhuǎn)送給其他ProxyServer代為解析，此時(shí)轉(zhuǎn)送請求的ProxyServer便會(huì)成為Client端。如圖2所示，以INVITE為例，假設(shè)Smith要用SIPPhone與John通話，首先Smith與John的SIPPhone要先分別向各自的SIPProxy注冊，接著Smtih的SIPPhone發(fā)出INVITERequest，其中INVITERequest中會(huì)有幾個(gè)標(biāo)頭字段：Via、To、From、Call-ID、CSeq、Contact、Max-Forward、Content-Type、Content-Length。因?yàn)镾mith的SIPPhone并不知道John的地址或是John所注冊的SIPProxy地址，Smith會(huì)將INVITERequest送到自己所注冊的SIPProxy（Smith’sProxy），Smith’sProxy會(huì)回傳100（Trying）給Smith的SIPPhone，100（Trying）表示Proxy已經(jīng)收到并處理INVITERequest，而Smith’sProxy會(huì)根據(jù)IP或是域名找到John的SIPPhone所注冊的Proxy，在把INVITERequest傳送出去之前，Smith’sProxy會(huì)先將自己的地址填在Via字段，加到INVITERequest的標(biāo)頭，然后送到John的SIPPhone所注冊的Proxy（John’sProxy），而John’sProxy則會(huì)在收到INVITE訊息后回傳100（Trying）給Smith’sProxy，表示已經(jīng)收到并處理INVITERequest，此時(shí)John’sProxy會(huì)查詢數(shù)據(jù)庫，找到John目前所在的IP地址，之后John’sProxy會(huì)將自己的地址填在Via字段，加到INVITERequest的標(biāo)頭并將INVITERequest傳送給John的SIPphone。在收到INVITE信息后，John的SIPPhone會(huì)進(jìn)入Ringing的狀態(tài)，并依照先前所紀(jì)錄的Via字段，依照路徑回傳180（Ringing）訊息給Smith的SIPPhone并告知John有來電。當(dāng)Smith的SIPPhone收到180（Ringing）信息后，可以顯示某些信息并等待John接起電話，若John接起電話，表示John允許建立聯(lián)機(jī)，John的SIPPhone響應(yīng)200（OK）信息給Smith的SIPPhone，而200（OK）的訊息中，可以攜帶John希望建立RTP封包聯(lián)機(jī)的相關(guān)信息和參數(shù)（IP地址與Port）的SDP給Smith，其中SDP是附加在SIPMessage后面。此時(shí)Smith的SIPPhone因應(yīng)200（OK）的信息響應(yīng)ACK給John的SIPPhone，兩端SIP聯(lián)機(jī)就算是建立完成，此時(shí)便可以利用之前Message所攜帶的SDP里的相關(guān)參數(shù)，開始傳輸RTP封包。若John拒絕受話，則John的SIPPhone就會(huì)傳送一個(gè)CANCEL訊息給Smith的SIPPhone。

2結(jié)語

過去在瀏覽器上運(yùn)行需要單向、雙向，全雙工、半雙工的服務(wù)（如聊天室、語音通話、視訊等）都存在一些問題，網(wǎng)頁聊天室采用共通的Session或全局變量來達(dá)成信號(hào)溝通的目的，而瀏覽器也會(huì)定時(shí)PostBack，造成Client端瀏覽器換頁的動(dòng)作產(chǎn)生，也會(huì)存在一些Session中斷或是無法清除的問題，對于實(shí)時(shí)的訊號(hào)交換是一個(gè)瓶頸，許多運(yùn)行順暢的語音或視訊軟件，都是以ActiveX或是Applet的組件嵌入方式安裝在Client端瀏覽器中，運(yùn)用了AJAX的方式呼叫CallBack機(jī)制后，尋找可用的WebService，結(jié)合SIP通信協(xié)議，讓信息或軟件可以快速地組合出新的服務(wù)，也可以達(dá)到信號(hào)實(shí)時(shí)交換的需求，另外提供了一種快速開發(fā)以瀏覽器為用戶端軟件系統(tǒng)的新方式，而Client瀏覽器不再需要一直進(jìn)行更新網(wǎng)頁的動(dòng)作，也不需要嵌入任何組件，這對目前很多使用者因嵌入不明組件造成中毒或是黑客入侵，有實(shí)質(zhì)上的幫助，提高信息安全的防護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] ZhenshengWu.AWayofUsingWebServicebyAJAX[C]//Proceedingsof2008InternationalSymposiumonDistributedComputingandApplicationsforBusinessEngineeringandScience.2005.

[2] WuChou，F(xiàn)engLiu.WebServiceforTele-Communication[C]//ProceedingsoftheAdvancedInternationalConferenceonTelecommunicationsandInternationalConferenceonInternetandWebApplicationsandServices.2006.

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[4] 施昌偉.基于SIP協(xié)議的即時(shí)通訊系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].南京郵電大學(xué)，2012.

[5] 張晨光.基于H.323協(xié)議的IP呼叫中心坐席終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].北京郵電大學(xué)，2008.

篇2

【關(guān)鍵詞】UART FPGA VHDL VC

【中圖分類號(hào)】TN02【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1006－9682（2009）01－0023－03

【Abstract】This paper described the hardware functions by VHDL and designed the UART modules in modularization method by using FPGA COMS chip of Altera company, which was designed, compiled, simulated and downloaded in QuartusII and ModelSim. However, upper machine used VC6.0 to realize the communication between PC and UART. The final simulation results show the system data is completed correct.

【Key words】UART FPGA VHDL VC

一、引 言

UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）通用異步收發(fā)器、是一種應(yīng)用非常廣泛的短距離串行傳輸接口，主要應(yīng)用于短距離、低速低成本的微機(jī)與下位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊中，串行外設(shè)接口芯片的型號(hào)有很多，如16550等，然而這類芯片本身已經(jīng)相當(dāng)復(fù)雜，有的甚至含有許多輔助的功能模塊（如FIFO），但是實(shí)際應(yīng)用中常常不需要使用如此完整的UART的功能以及這些輔助功能。本文以VHDL語言進(jìn)行基于FPGA的硬件邏輯設(shè)計(jì)，利用IC領(lǐng)域最通用的仿真工具M(jìn)odelSim進(jìn)行模塊級的仿真，用QuartusII軟件進(jìn)行頂層和RTL級的仿真和觀察；用VC軟件實(shí)現(xiàn)能夠?qū)崟r(shí)保存數(shù)據(jù)到上位機(jī)的串口通信軟件；最后FPGA和上位機(jī)通過串口相連進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)傳輸試驗(yàn)，功能一切正常，整個(gè)UART綜合后消耗了190多個(gè)LE，一般的FPGA都可以輕松實(shí)現(xiàn)。與目前流行的l6C550串行數(shù)據(jù)通信的UART相比，雖然速度還達(dá)不到，但是對于一般低速數(shù)據(jù)傳輸還是很有應(yīng)用價(jià)值的，而且性能穩(wěn)定，并能在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上更容易擴(kuò)展為URAT IP CORE，利于ASIC設(shè)計(jì)的重復(fù)利用。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與硬件實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)的基本框圖如圖2.1所示。系統(tǒng)采用在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)UART邏輯功能［1］，UART通過外部接的一個(gè)MCU對其進(jìn)行總線控制，UART的串行接收和串行發(fā)送端口則通過一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片直接和PC機(jī)的串口相連接。

本設(shè)計(jì)的MCU采用通用MC5-51系列芯片。設(shè)計(jì)的UART模塊接口中有8位的數(shù)據(jù)發(fā)送總線，8位的數(shù)據(jù)接收總線，以及出錯(cuò)提信號(hào)，數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)，發(fā)送完成反饋信號(hào)，數(shù)據(jù)接收到信號(hào)，總共有20根數(shù)據(jù)線，另外包括MCU的一些人機(jī)接口信號(hào)，因此需要的信號(hào)線較多，所以選用包含有32個(gè)可編程I/O的AT89S52芯片。

本設(shè)計(jì)中采用了EP1C3T144這款FPGA來實(shí)現(xiàn)UART功能。Cyclone系列FPGA是從根本上針對低成本進(jìn)行設(shè)計(jì)，它是成本敏感大批量應(yīng)用的最佳方案。Cyclone系列FPGA的價(jià)格和功能滿足了市場，通過產(chǎn)品迅速面市來確定領(lǐng)先優(yōu)勢。消費(fèi)、通信、計(jì)算機(jī)外設(shè)、工業(yè)和汽車等低成本大批量應(yīng)用市場都可選用Cyclone FPGA。

三、UART實(shí)現(xiàn)

1．UART的幀格式

在異步傳送中串行發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的位定時(shí)關(guān)系。發(fā)送一個(gè)完整的字節(jié)信息，首先是一個(gè)作為起始位的邏輯“0”位，接著是8個(gè)數(shù)據(jù)位，然后是1個(gè)、1.5個(gè)或2個(gè)停止位（邏輯“1”位），數(shù)據(jù)線空閑時(shí)呈現(xiàn)“1”狀態(tài)。在發(fā)送字符的8位數(shù)據(jù)部分中，先發(fā)送數(shù)據(jù)的最低位，最后發(fā)送最高位。每個(gè)位持續(xù)的時(shí)間是固定的，由發(fā)送器本地時(shí)鐘控制，每秒發(fā)送的數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)，就是“波特率”。起始位和停止位起著很重要的作用。顯然，他們標(biāo)志每個(gè)字符的開始和結(jié)束，但更重要的是他們使接收器能把他的局部時(shí)鐘與每個(gè)新開始接收的字符進(jìn)行再同步。異步通信沒有可參考的時(shí)鐘信號(hào)，發(fā)送器隨時(shí)都可能發(fā)送數(shù)據(jù)，而任何時(shí)刻串行數(shù)據(jù)到來時(shí)，接收器必須準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)起始位下降沿的出現(xiàn)時(shí)間，從而正確地采樣緊接著的有效數(shù)據(jù)位（包括停止位、開始位和奇偶校驗(yàn)位等）。

2．UART的工作流程

UART的工作流程主要分為接收過程和發(fā)送過程。由于這個(gè)過程是根據(jù)不同的狀態(tài)來執(zhí)行的，所以很適合用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程。

發(fā)送過程的任務(wù)就是把并行總線上的數(shù)據(jù)發(fā)送到串行總線上，具體的實(shí)現(xiàn)過程可以用4個(gè)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，即空閑（IDLE）、加載（LOAD）、發(fā)送（SEND）和發(fā)送完成（END_SEND），其中的空閑狀態(tài)就是UART內(nèi)核復(fù)位后的空閑狀態(tài)。數(shù)據(jù)加載和發(fā)送過程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖3.1所示。

數(shù)據(jù)加載過程在數(shù)據(jù)發(fā)送過程之前進(jìn)行。UART內(nèi)核復(fù)位后進(jìn)入空閑狀態(tài)，當(dāng)探測到發(fā)送控制信號(hào)有效時(shí)，便會(huì)進(jìn)入加載狀態(tài)開始數(shù)據(jù)加載。在進(jìn)入加載狀態(tài)的同時(shí)。UART內(nèi)核會(huì)將移位寄存器、計(jì)數(shù)器復(fù)位，并且通過選擇信號(hào)使得移位寄存器的輸入為UART內(nèi)核產(chǎn)生的串行數(shù)據(jù)序列，使得移位寄存器和計(jì)數(shù)器的工作時(shí)鐘為系統(tǒng)時(shí)鐘。進(jìn)入加載狀態(tài)后，UART內(nèi)核會(huì)將完整的待發(fā)送序列加載到移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，發(fā)送的序列是和系統(tǒng)時(shí)鐘同步的，移位寄存器則在系統(tǒng)時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下不斷讀取輸入端數(shù)據(jù)并且保存在內(nèi)部寄存器內(nèi)。在移位寄存器加載數(shù)據(jù)的同時(shí)，計(jì)數(shù)器也達(dá)到了計(jì)數(shù)的上限，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)指示信號(hào)通知UART內(nèi)核進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。

UART內(nèi)核狀態(tài)機(jī)進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)的同時(shí)要改變相應(yīng)信號(hào)，比如將移位寄存器時(shí)鐘設(shè)置為波特率時(shí)鐘，最重要的是將輸出信號(hào)送到RS-232的發(fā)送端口TxD上。這樣就可以把數(shù)據(jù)從串行端口上發(fā)送出去了。

數(shù)據(jù)的接收過程要比數(shù)據(jù)的發(fā)送過程復(fù)雜。根據(jù)UART協(xié)議的規(guī)定，接收的第一個(gè)低電平的位就標(biāo)志著一個(gè)新數(shù)據(jù)幀的開始，但是一個(gè)數(shù)據(jù)幀中也很有可能包括一個(gè)低電平的位，這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“假起始位”的情況。所以，在數(shù)據(jù)接收的過程當(dāng)中還要包括實(shí)現(xiàn)起始數(shù)據(jù)位的判斷的模塊。

數(shù)據(jù)接收過程的狀態(tài)變換圖如圖3.2所示，可以定義3個(gè)狀態(tài)：空閑（IDLE）、接收（RECV）和接收完成（END_RECV）。

UART內(nèi)核模塊在復(fù)位后進(jìn)入空閑狀態(tài)（IDLE），如果信號(hào)監(jiān)測器監(jiān)測到數(shù)據(jù)傳輸，會(huì)給UART內(nèi)核發(fā)送一個(gè)指示信號(hào)，UART內(nèi)核檢測到此信號(hào)就會(huì)進(jìn)入接收狀態(tài)。在UART內(nèi)核有空閑狀態(tài)轉(zhuǎn)為接收狀態(tài)過程中，需要進(jìn)行一系列的接收預(yù)備操作，包括將子模塊復(fù)位、選擇移位寄存器串行輸入數(shù)據(jù)、選擇移位寄存器時(shí)鐘等。進(jìn)入接收狀態(tài)后，波特率發(fā)生器開始工作其輸出波特率時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)移位寄存器同步地存儲(chǔ)RS-232接收端口上的數(shù)據(jù)，并且其提示信號(hào)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)所有數(shù)據(jù)接收完成，計(jì)數(shù)器也到達(dá)計(jì)數(shù)的上限，它會(huì)給UART內(nèi)核發(fā)送一個(gè)信號(hào)，使得UART內(nèi)核進(jìn)入接收完成的狀態(tài)。UART內(nèi)核進(jìn)入接收完成狀態(tài)的同時(shí)，會(huì)檢查奇偶校驗(yàn)的結(jié)果，同時(shí)使得子模塊使能信號(hào)無效以停止各個(gè)子模塊。UART內(nèi)核的接收完成狀態(tài)會(huì)保持一個(gè)時(shí)鐘周期，然后準(zhǔn)備接收下一次的數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)進(jìn)入空閑狀態(tài)（IDLE）。

但是在UART核的內(nèi)部接收狀態(tài)和發(fā)送狀態(tài)的過程不是獨(dú)立的，所以狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)移過程是相互交錯(cuò)的，經(jīng)QuartusII綜合后得到的總狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖3.3所示。

根據(jù)以上對數(shù)據(jù)發(fā)送過程和數(shù)據(jù)接收過程的分析可以知道，本UART設(shè)計(jì)的其它輔助模塊還有：信號(hào)檢測模塊，以為寄存器模塊，波特率發(fā)生器模塊，奇偶校驗(yàn)?zāi)K，選擇器模塊和計(jì)數(shù)器模塊。

（1）信號(hào)檢測器模塊的功能是監(jiān)測RS-232輸入端的信號(hào)，并且判斷信號(hào)是否為“偽起始信號(hào)”；

（2）移位寄存器模塊是本設(shè)計(jì)中的重要模塊，它在時(shí)鐘信號(hào)的作用下把并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可能把串行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行的數(shù)據(jù)；

（3）波特率發(fā)生器模塊的功能是產(chǎn)生和RS-232通信所采用的波特率同步的時(shí)鐘，這樣才能方便地按照RS-232串行通信的時(shí)序要求進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。實(shí)現(xiàn)波特率時(shí)鐘的基本思路就是設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器工作在速度很高的系統(tǒng)時(shí)鐘下，計(jì)數(shù)滿時(shí)輸出一個(gè)溢出信號(hào)作為指示；

（4）奇偶校驗(yàn)器模塊的作用是根據(jù)奇偶校驗(yàn)的設(shè)置和輸入數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算出奇偶校驗(yàn)位，并且送到內(nèi)核模塊中進(jìn)行相應(yīng)處理；

（5）總線選擇模塊的作用是選擇校驗(yàn)的數(shù)據(jù)的在發(fā)送總線上還是在接收總線上；

（6）計(jì)數(shù)器模塊的功能是可控地在輸入時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)是并行發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)所需要的位數(shù)。

四、控制和測試部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了對UART的功能和各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測試和驗(yàn)證，還需要實(shí)現(xiàn)UART控制部分的內(nèi)容。控制部分的內(nèi)容主要包括：①M(fèi)CU總線控制程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；②UART模塊測試平臺(tái)的測試代碼的編寫；③上位機(jī)測試軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

為了驗(yàn)證UART以及各個(gè)模塊功能的正確性，首先需要進(jìn)對UART進(jìn)行功能的仿真，由于一個(gè)通用性的UART有很多的測試種類和情況，用波形圖的方式進(jìn)行仿真顯然不合適，因此，在本設(shè)計(jì)意用ModelSim軟件建立UART 的測試平臺(tái)，并且編寫相應(yīng)的TestBench代碼。最后測試得到的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)序仿真波形如圖4.1所示。

從圖4.1可以看出當(dāng)send信號(hào)有效后，在txd端口上就串行發(fā)送出總線上的數(shù)據(jù)；當(dāng)串行接收信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)候啟動(dòng)信號(hào)的接收，最后在recv信號(hào)上輸出一個(gè)低電平的脈沖，指示接收總線上的數(shù)據(jù)是有效的。從以上的仿真波形可以看出，本設(shè)計(jì)的UART模塊在功能上是完全正確的。

MCU的P0口和P2口連接UART的發(fā)送數(shù)據(jù)總線和接收數(shù)據(jù)總線，P1口連接UART的控制信號(hào)，MCU的人機(jī)接口通過P3口和剩余的P1口信號(hào)線進(jìn)行連接。得到相應(yīng)的程序流程圖如所示。

從圖4.2可以看出MCU控制部分的程序主要是一個(gè)不斷判斷P1狀態(tài)的循環(huán)過程。程序根據(jù)對P1狀態(tài)的譯碼從而執(zhí)行各種處理過程。程序的處理過程是有優(yōu)先級的，UART出錯(cuò)的優(yōu)先級最高，其次是接收數(shù)據(jù)，接下來是發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。

編寫上位機(jī)測試軟件的主要目的是對UART進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)傳輸測試驗(yàn)證。網(wǎng)上有很多串口通信測試軟件［2］，但是大部分都沒有文件保存功能，因?yàn)橐玫酱笈繑?shù)據(jù)傳輸測試必須把接收到的數(shù)據(jù)保存到文件中，所以本設(shè)計(jì)為此編寫而來一個(gè)適合本設(shè)計(jì)的串口數(shù)據(jù)傳輸軟件。完成后的軟件界面如圖4.3所示。

本程序運(yùn)行后自動(dòng)在后臺(tái)建立一個(gè)文件，實(shí)時(shí)保存接收到的數(shù)據(jù)，防止在大批量數(shù)據(jù)接收時(shí)串口來不及響應(yīng)的問題。當(dāng)復(fù)選框選中后，也可以臨時(shí)觀察接收到的數(shù)據(jù)。

五、結(jié) 論

用FPGA實(shí)現(xiàn)UART功能，以減小系統(tǒng)的面積，降低系統(tǒng)的功耗，提高設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，可以充分利用FPGA的剩余資源，這種硬件軟件化的方法已成為當(dāng)今電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的主導(dǎo)趨勢。在很多串行數(shù)據(jù)通信方面，該UART可以完全代替專用的UART芯片。本設(shè)計(jì)中的UART程序全部用VHDL語言完成［3］，并且已經(jīng)下載到本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的硬件系統(tǒng)中測試完成。

經(jīng)過QuartusII軟件綜合表明（部分模塊單獨(dú)綜合結(jié)果如表所示），本UART消耗的邏輯單元只有196個(gè)，相對一般的FPGA資源這是不多的。并且在批量數(shù)據(jù)傳輸中經(jīng)過長時(shí)間的測試，得到的大量數(shù)據(jù)中未發(fā)現(xiàn)有任何錯(cuò)誤（波特率為9600bps）。

參考文獻(xiàn)

1 任曉東. CPLD/FPGA高級應(yīng)用開發(fā)指南［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2003：55

篇3

鏡頭轉(zhuǎn)向夜晚，公車上。

我喜歡戴著耳機(jī)坐在角落里聽音樂，看著倒退的這個(gè)城市，思念轉(zhuǎn)到一個(gè)小時(shí)之前。

“我叫王琪，高中畢業(yè)。三年工作經(jīng)歷，對工作積極負(fù)責(zé)?！蔽覍γ媲暗拿嬖嚬僬f。面試官微笑著看著我，點(diǎn)點(diǎn)頭：“你的簡歷我們看過了，很好。你的能力很強(qiáng)，到我們這里得重新開始。下個(gè)星期來上班吧，”他說著和我握手告別，我也站起身，和他握手告別。

他看上去很年輕，三十出頭的樣子。穿著一身灰色西裝，戴著一副比我?guī)浺槐兜难坨R，看上去簡單而又文雅。臉上掛著微笑，看上去很容易接近人，覺得親切。

這是一場面試。之前他們給我打電話讓我去他們那里面試一下。我過去了，是市中心很繁華的地帶，河川大廈二十一層。這是個(gè)文化傳播公司，里面很忙碌，進(jìn)進(jìn)出出的都是些大學(xué)畢業(yè)的白領(lǐng)。

那是我第一次進(jìn)入高高的寫字樓，和白領(lǐng)一起乘坐著電梯?？粗麄兿嗷サ慕徽労褪种覆煌５脑趇pd上不停的滑動(dòng)，我很羨慕。來這個(gè)城市三年，我一直屬于這個(gè)城市的外人，一直感覺不到自己屬于這個(gè)城市，今天和白領(lǐng)們一比較，我才知道什么是真正的城市人。一股壓力涌現(xiàn)心頭，揮之不去！都市的繁華，是競爭的縮影。

我走出大廈，天已經(jīng)黑了。冬天的夜色，總是來的那么的早。走在街頭，路上的行人漸少，心情頓時(shí)大好。我喜歡冬天的夜色，更喜歡冬天下雪的夜色，它顯得那么的浪漫，寒風(fēng)吹著小雪花，在夜幕下徘徊著，落幕大地，消失在這個(gè)大自然。夜色帶來了大自然的美，美得瀟灑，美得徹底。不覺得讓人心中悲涼。

公車上，我聽著歌，想起來了那一幕幕。我不知道自己一直苦苦等待著什么？失去的，永遠(yuǎn)都失去了，還在懷念什么呢？彼此心中的愛，在風(fēng)雪夜，埋沒了！我沒有死心，苦苦等待！小芳，一個(gè)傷了我心的女孩子，半年前，離我而去了?。?/p>

她們說不值得，我不知道值不值，只是感覺著！感情這個(gè)東西，我一直相信感覺的，感覺來了，感情也不遠(yuǎn)了。對感情，我總是很悲觀，一直在為感情墮落著，傷了心，我不想再去面對什么！

那條路，我們每天上下班都要經(jīng)過的，再走過會(huì)不會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)有她在身邊的心動(dòng)？曾在一起許過得愿望，會(huì)不會(huì)記得？如今都沒有實(shí)現(xiàn)過。那些歌，我們曾坐在一起聽過，如今再聽依然覺得它好聽，是不是我還在想她？只是我一個(gè)人聽歌總會(huì)覺得失落，想她到淚流，知道自己是自作自受。我也知道，她沒有感動(dòng)過。

一個(gè)人生活，在這個(gè)已不再有她的城市中，我學(xué)著淡忘著。沒有感情的日子，我學(xué)到了更多。

失去的永遠(yuǎn)的失去了，珍惜擁有的，是她教會(huì)我的。

車停站了，我走出來。踏著地上一層白雪，吱吱的響，讓人心疼。愛還在這個(gè)城市，讓我怎么走脫？？

篇4

2、愚公移山：比喻堅(jiān)持不懈地改造自然和堅(jiān)定不移地進(jìn)行斗爭。

3、精衛(wèi)填海：比喻意志堅(jiān)決，不畏艱難。

4、鐵杵成針：比喻只要有毅力，肯下苦功，事情就能成功。

5、臥薪嘗膽：形容人刻苦自勵(lì)，立志雪恥圖強(qiáng)，最后果真可以苦盡甘來。

6、持之以恒：長久堅(jiān)持下去。

7、懸梁刺骨：比喻廢寢忘食地刻苦學(xué)習(xí)。

8、破釜沉舟：比喻不留退路，非打勝仗不可，下決心不顧一切地干到底。

篇5

你說忙，是啊，你是忙，可以諒解，可以體會(huì)，只是你忙得已經(jīng)忘記還有一個(gè)傻瓜總是在癡心守候，總是在默默等待。有多久你沒有和我說話了，你知道么？哪怕是你幾句留言，哪怕只有幾條信息，你都會(huì)溫暖著我的一顆憔悴的心。

我是個(gè)有點(diǎn)多愁善感的人，也是一個(gè)敏感的人。是你把我?guī)У搅颂焯?，讓我領(lǐng)悟到愛的真諦，享受了愛的甜蜜。也是你，把我從天堂推到了地獄！讓一顆愛你的心傷害得支離破碎！

我想你的時(shí)候你總是沒有在意，我觸摸不到你溫暖的氣息，迷惘中找不到愛你的方向。兩顆心的距離感覺很近，其實(shí)遙不可及！

總是在默默地等你，等你，不知道你會(huì)不會(huì)來，不知道你什么時(shí)候在。不喜歡在你忙碌的時(shí)候給你打電話，那樣你會(huì)忽略我的感受，你會(huì)不在意我思念的心。

等你，等你，想你，想你，你是我最最深愛的人，你卻總是傷透我的心。你的一言一行，你的每一個(gè)電話，每一條短信，都會(huì)影響著我的情緒。

篇6

關(guān)鍵詞:相空間;混沌同步;LimpelZiv算法;Logistic迭代;遮掩信號(hào)

中圖分類號(hào): TP393.08

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Encryption approach to chaotic synchronization communication by TDERCS discrete system

PAN Bo, LI Qian, FENG Jinfu, XU Jianjun, LI Bin, TAO Qian

Engineering College, Air Force Engineering University, Xian Shaanxi 710038, China

)

Abstract: The complexity of chaotic pseudorandom sequences generated by the new TDERCS discrete chaotic system was analyzed in detail, and the simulation results show that TDERCS is a discrete chaotic system with the great steady complexity. On the basis of this, the authors presented a doublechannel encryption approach to generate chaotic pseudorandom sequences based on TDERCS discrete chaotic system. In this approach, the chaotic oscillator at the transmitter was used to generate digital key and masking signal, and chaotic sequence generated by the driver system was turned into encryption keys in CPRNG. The information signals were first encrypted by the key and then masked by the masking signal. The masked signals were transmitted through one channel, the other channel was used to transmit the single variable which was coupled to the receiver to drive two chaotic oscillators to synchronize. The simulation results show that the theoretical analysis is in accordance with the experimental result. The cryptosystem is of higher level of security, synchronization and algorithm complexity, and it can be easily implemented by software.

Key words: phase space; chaotic synchronization; LimpelZiv algorithm; Logistic iteration; masking signal

0 引言

混沌同步應(yīng)用于保密通信是近些年來引起非線性動(dòng)力學(xué)和信息科學(xué)界廣泛關(guān)注的一個(gè)研究領(lǐng)域[1]。國內(nèi)學(xué)者相繼提出了多種混沌保密通信方案[2-4]。常采用低維混沌系統(tǒng)(也是自然系統(tǒng))如Logistic、tent、Chebyshev等設(shè)計(jì)流密碼、分組密碼和Hash函數(shù),但就混沌系統(tǒng)自身來說,仍存在某些安全缺陷[5-7]。

混沌系統(tǒng)是構(gòu)造混沌加密算法的“核”,若“核”不安全,很難想像由它構(gòu)成的加密算法是安全的。

文獻(xiàn)[8-9]中基于混沌安全性條件構(gòu)造了一類新的混沌系統(tǒng):基于切延遲的橢圓反射腔映射系統(tǒng)(TangentDelay Ellipse Reflecting Cavity map System, TDERCS)。本文試圖應(yīng)用這一新的混沌系統(tǒng)構(gòu)造基于混沌的偽隨機(jī)序列發(fā)生器(Chaosbased PseudoRandom Number Generator,CPRNG),設(shè)計(jì)出一種新的應(yīng)用于無線電通信的數(shù)據(jù)加密通信方案。該方案保留了CPRNG系統(tǒng)理論上的安全性,且不需要驅(qū)動(dòng)信號(hào)在信道中傳輸,從而避免了攻擊者利用截獲的驅(qū)動(dòng)信號(hào)重構(gòu)發(fā)送端動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)之后檢測出被隱藏在其中的消息的可能性,同時(shí)提高了傳輸效率。另外,本方案易于用軟件實(shí)現(xiàn),且由于使用了CPRNG系統(tǒng),使通信的安全性獲得了一定改善。

1 TDERCS離散混沌系統(tǒng)

1.1 TDERCS離散混沌系統(tǒng)模型

文獻(xiàn)[8]給出了TDERCS離散混沌系統(tǒng)的定義,其映射表達(dá)為:

xn=-2kn-1yn-1+xn-1(μ2-k2n-1)μ2+k2n-1

kn=2k′n-kn-1+kn-1k′2n1+2kn-1k′n-k′2n; n=1,2,3,… (1)

k′n-m=-xn-myn-mμ2; m≤n

yn=kn-1(xn-xn-1)+yn-1

其中:系統(tǒng)參數(shù)μ∈(0,1];|xn|≤1,|yn|≤1;m為整數(shù),代表切線延遲;k′n-m為延遲m后橢圓切線的斜率;k0可由入射角a確定。顯然,給定系統(tǒng)參數(shù)值μ、m,初值x0和a,就可以求出y0,k0,k′0。m

1.2 TDERCS系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性仿真

近年來,隨著混沌偽隨機(jī)序列構(gòu)造的確定性和非線性等動(dòng)力學(xué)特性逐漸被人們所認(rèn)識(shí),相繼出現(xiàn)了一些基于相空間重構(gòu)方法對通信實(shí)施預(yù)測干擾的研究報(bào)道[5-6]。因此,初始おぬ跫的敏感性只是混沌系統(tǒng)用于信息加密的必要條件而不是充分條件,本文著重考察TDERCS的迭代點(diǎn)分布和相空間分布情況。

設(shè)定初值x0=0.562B4,a=0.654B5,系統(tǒng)參數(shù)│=0.645B2,m=2,迭代1B000次,TDERCS系統(tǒng)處于混沌狀態(tài),繪制出TDERCS迭代軌跡如圖1(d)所示,圖1(a)、(b)、(c)分別為蟲口映射、Henon映射和文獻(xiàn)[12]中的組合映射;繪制出TDERCS相空間分布如圖2所示,圖2中的(a)~(d)分別對應(yīng)于圖1的相空間分布。

┑1期

潘勃等:一種新的離散混沌同步保密通信方案

┆撲慊應(yīng)用 ┑30卷

圖片

圖1 4種映射的迭代軌跡

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圖2 4種映射的相空間分布

比較圖1、2可以看出,TDERCS的混沌吸引子較蟲口映射、Henon映射及組合映射射原形具有復(fù)雜的迭代軌跡,而且不存在任何幾何形狀簡單明晰的吸引子,點(diǎn)分布幾乎充滿了整個(gè)值域范圍,表明用其進(jìn)行信息加密將具有良好的安全性,難以用重構(gòu)預(yù)測方法破譯。

2 基于TDERCS混沌映射加密方案

2.1 混沌偽隨機(jī)序列發(fā)生器

傳統(tǒng)的混沌偽隨機(jī)序列發(fā)生器通常以系統(tǒng)初值作為密鑰,通過數(shù)值計(jì)算在有限精度下實(shí)現(xiàn)混沌映射的迭代。由于混沌映射定義在實(shí)數(shù)域內(nèi),有限精度的數(shù)值計(jì)算必然引入舍入誤差,相關(guān)研究表明[3,10],這種基于有限精度數(shù)值計(jì)算的CPRNG在密碼學(xué)意義上是不安全的。

本文在研究文獻(xiàn)[3,4,10]的基礎(chǔ)上,提出了一種新型的隨機(jī)序列發(fā)生器系統(tǒng),該系統(tǒng)對原始密鑰進(jìn)行復(fù)合處理,得到粗?；敵?

Yn(k)=C(xn(k))

(2)

其中C(•)可以是復(fù)合運(yùn)算或者非線性調(diào)制運(yùn)算,本文分別由下面兩式變換成均勻分布的偽隨機(jī)序列:

θi=arccos(xi)π

βi=0.5+arccos(ki)π

θi∈[0,1], βi∈[0,1); i=0,1,2,…

(3)

Yn=C(xn)=0,xn < 0.51,xn≥0.5

(4)

{θi}和{βi}具有穩(wěn)定的均勻分布,且與初始條件和系統(tǒng)系數(shù)無關(guān),按式(4)輸出二進(jìn)制偽隨機(jī)序列{Xn}。Э梢災(zāi)っ魘(3)、(4)滿足混沌構(gòu)造隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的充分條件和附加條件[10]。

2.2 加密方案

本文提出的利用混沌的偽隨機(jī)序列發(fā)生器系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)如圖3所示的混沌通信加密/解密方案。密鑰信道傳輸混沌同步驅(qū)動(dòng)信號(hào),發(fā)送端和接收端混沌系統(tǒng)之間的同步采用單變量單向耦合同步法[1,4]。該方法只用一個(gè)混沌變量驅(qū)動(dòng),通信信道中只傳送用于同步的混沌信號(hào),它不攜帶任何與傳送數(shù)據(jù)有關(guān)的信息;通信信道傳送加密信號(hào)。信息的加密與解密過程如下:

在發(fā)送端,利用離散TDERCS混沌系統(tǒng)產(chǎn)生出多組混沌序列,這些混沌序列經(jīng)過本方案設(shè)計(jì)的CPRNG系統(tǒng)的處理后對應(yīng)產(chǎn)生多組偽隨機(jī)序列作為密鑰序列,用這些密鑰序列對明文數(shù)據(jù)按字節(jié)加密,然后對已加密信號(hào)使用TDERCS混沌系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行一次或多次的信號(hào)遮掩,遮掩后的信號(hào)使用一個(gè)信道傳輸。密文數(shù)據(jù)通過調(diào)制后傳輸?shù)浇邮斩恕?/p>

在接收端,利用對應(yīng)的同步混沌系統(tǒng)和對應(yīng)的CPRNG系統(tǒng)準(zhǔn)確地重構(gòu)密鑰,對密文數(shù)據(jù)解密,從而無失真地還原明文數(shù)據(jù)。

分區(qū)

圖片

圖3基于TDERCS系統(tǒng)的保密通信方案

發(fā)送端的具體加密過程可描述為:選擇混沌系統(tǒng)的一個(gè)狀態(tài)變量生成密鑰;把密鑰與信息信號(hào)(數(shù)字信號(hào))相異或,對信號(hào)加密;然后把加密后的信號(hào)與另一個(gè)混沌信號(hào)相加,實(shí)現(xiàn)對已加密信號(hào)的遮掩,這是對信息信號(hào)的二次加密,把遮掩后的加密信號(hào)送入信道傳送。由式(2)設(shè)Y={y1,y2,…,yn}為復(fù)合處理后的密鑰序列,所需傳輸明文為M={m1,m2,…,mn},系統(tǒng)方程為:

cn=(yn+mn) mod 2(5)

dn=xn+hcn

(6)

xn是混沌系統(tǒng)的狀態(tài)變量;cn是一次加密序列;h為小常數(shù);dn為通信信道中傳送的信號(hào)。

解密過程可簡單地描述為:首先在接收端恢復(fù)出與發(fā)送端的同步變量,用來解遮掩接收到的信號(hào)。同時(shí),在接收端,用和發(fā)送端同樣的非線性函數(shù)生成接收端的密鑰。由式(8)可解調(diào)出信息信號(hào)。根據(jù)單向耦合的同步機(jī)理,解密過程是加密過程的逆運(yùn)算,接收端系統(tǒng)方程為:

crn=(dn-zk)/h

(7)

srn=(crn-xrn) mod 2

(8)

其中:Z={z1,z2,…,zn}是接收端混沌系統(tǒng)的狀態(tài);xrn是接收端密鑰;crn是接收端的解遮掩信號(hào);srn是解密后信號(hào),即接收端解調(diào)出的信息信號(hào)。

在以往掩蔽法混沌同步通信方案中,驅(qū)動(dòng)信號(hào)攜帶著該動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的信息,用非線性預(yù)測、參數(shù)估計(jì)等技術(shù)[5-7],可以檢測出隱藏在驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的消息。相比之下,本方案具有以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn):1)本方案中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和CPRNG系統(tǒng)只有間接的映射關(guān)系,攻擊者只能從驅(qū)動(dòng)信號(hào)獲取驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),估計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù),無法估計(jì)CPRNG系統(tǒng)的參數(shù);2)由于同步信號(hào)中不包含信息信號(hào),同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生像混沌遮掩方法那樣受到信息信號(hào)干擾的情況,可以保證快速準(zhǔn)確地恢復(fù)同步信號(hào)。

3 密鑰安全性和算法復(fù)雜性分析

混沌系統(tǒng)是混沌數(shù)字加密算法的“核”,研究混沌數(shù)字加密算法的安全性,首先必須研究混沌系統(tǒng)的安全性,只有確認(rèn)混沌系統(tǒng)是安全的,才能保證構(gòu)造的加密算法是安全的。文獻(xiàn)[10]中指出安全的密碼系統(tǒng)必須滿足以下要求:1)由密鑰序列組生成的密鑰集應(yīng)該足夠大,且密鑰應(yīng)該近似等概率地隨機(jī)產(chǎn)生;2)算法復(fù)雜度必須足夠大。

3.1 密鑰的安全性

文獻(xiàn)[11]中通過控制Logistic迭代的參數(shù)和初值就能夠從理論上得出無限多的偽隨機(jī)序列。本文提出的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可控參數(shù)和遮掩密鑰(密鑰)x0、a、m、μЦ骱4個(gè)密鑰,共8個(gè)密鑰參數(shù),理論上是文獻(xiàn)[11]的4倍。所以可以通過控制不同參數(shù)的變化,可以是單一參數(shù)變化,也可以是幾個(gè)參數(shù)組合的變化,擴(kuò)大了生成二值序列的密鑰空間,能夠在理論上得到更多的偽隨機(jī)序列碼,進(jìn)而增加了破譯和預(yù)測的難度。

如果算法密鑰空間為所有系統(tǒng)參數(shù)(主密鑰)的乘積,ИM=(x0amμ)k,不妨設(shè)使用雙精度為k=32,則該系統(tǒng)的參數(shù)空間為232×8=2256,相當(dāng)于有近256位的密鑰空間,就目前的計(jì)算條件來看,本系統(tǒng)可以有效地對抗窮舉攻擊。

3.2 基于LimpelZiv算法的復(fù)雜性分析

系統(tǒng)的行為復(fù)雜性是指系統(tǒng)產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列與隨機(jī)序列的相似程度。為了分析TDERCS系統(tǒng)混沌序列的復(fù)雜性,采用LimpelZiv算法對TDERCS混沌偽隨機(jī)序列的復(fù)雜性進(jìn)行分析和討論。

文獻(xiàn)[9-10,12]中的研究表明,幾乎所有算法的復(fù)雜性都趨于一個(gè)常數(shù),用歸一化的C(n)Ю床舛任彼婊序列的復(fù)雜性變換,完全隨機(jī)的序列值都趨向于1,而周期性序列趨向于0,其余情況介于兩者之間。歸一化C(n)Х從沉宋彼婊序列與隨機(jī)序列等接近程度,其序列趨向于1,則表明該序列越趨近于隨機(jī)序列,序列越復(fù)雜。

應(yīng)用LimpelZiv算法對TDERCS系統(tǒng)產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列的復(fù)雜性進(jìn)行計(jì)算,取系統(tǒng)參數(shù)Е=0.645B2,Ы峁如表1。

表格(有表名)

表1 偽隨機(jī)序列復(fù)雜性分析

mN

1B0002B0003B0004B000

m=00.073B20.064B10.049B50.023B1

m=10.571B20.561B60.541B90.533B8

m=20.922B30.914B50.911B20.907B6

m=30.922B50.911B80.911B10.903B6

m=40.922B50.909B40.908B70.901B3

由表1可見,當(dāng)m=0時(shí),TDERCS系統(tǒng)的復(fù)雜性接近于0;當(dāng)m=1時(shí),TDERCS系統(tǒng)的復(fù)雜性接近于0.45;當(dāng)m=2時(shí),TDERCS系統(tǒng)的復(fù)雜性接近于0.55;Уm≥3時(shí),ИTDERCS系統(tǒng)復(fù)雜性達(dá)到了0.9以上,系統(tǒng)復(fù)雜性大。而且,隨著序列長度NУ腦齔,復(fù)雜性的計(jì)算結(jié)果有減小的趨勢,隨著序列的不斷增長,復(fù)雜性的計(jì)算結(jié)果逐漸趨于一個(gè)穩(wěn)定值。在序列長度從3B000增大到4B000的過程中,復(fù)雜性變化不大。故當(dāng)取N=4B000時(shí),LimpelZiv算法計(jì)算結(jié)果趨于┪榷ā

4 圖像保密通信仿真

假設(shè)信道為理想條件下,接收端接收到信號(hào)的同時(shí),同步混沌發(fā)生器生成解密同步狀態(tài)信號(hào)。用xn,kn生成密鑰,并用zn對dn實(shí)行解遮掩。最后在接收端把解遮掩信號(hào)crn與密鑰xrn相異或解調(diào)出信息信號(hào)。

4.1 密鑰敏感性

方案的整個(gè)程序在Windows XP操作平臺(tái)下完成,軟件使用VC++ 6.0,具體參數(shù)如下:明文圖像選取Cameraman.tif,灰度值為256,大小256×256,TDERCS系統(tǒng)初始條件初值Иx0=0.562B4,a=0.654B5,系統(tǒng)參數(shù)μ=0.645B2,m=2,算法初始條件為迭代次數(shù)為1B000次,混沌偽隨機(jī)序列發(fā)生器按式(3)的非線性調(diào)制運(yùn)算變換成均勻分布的偽隨機(jī)序列,原圖像和加密圖像測試結(jié)果分別如圖4(a)、(b)所示。

上述方案對遮掩參數(shù)和密鑰參數(shù)是非常敏感的,參數(shù)略有差異,密文不能被成功遮掩和解密,只有參數(shù)完全一致時(shí),才能準(zhǔn)確解密。這進(jìn)一步驗(yàn)證了本方案具有良好的雙重抗破譯性,該特性將有助于抵抗唯明文攻擊。為了測試對密鑰的敏感性,本文按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

1)Cameraman原始圖像如圖5(a),接收端解遮掩參數(shù)時(shí),x0取0.562B5,其他密鑰參數(shù)不變,得到的解密圖像見圖5(b);

2)對接收端的參數(shù)x0、a、m、μв敕⑺投思用芴跫取值相同,得到的解密圖像見圖5(c);

3)在接收端對密文解遮掩,但對Е探行微小擾動(dòng),u取值為0.654B500B01,而其他迭代值不變,最終得到的解密圖像見圖5(d)。

從以上密鑰敏感性分析結(jié)果看,當(dāng)初始值誤差為10-8時(shí),便產(chǎn)生不同的偽隨機(jī)序列,也就是只要加密密鑰和解密密鑰有10-8的誤差時(shí),就無法正確解密。同時(shí)每組密鑰有五個(gè)值,它們在實(shí)數(shù)域中的取值不受任何限制,同時(shí)允許多次加密。

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圖4 加密前后的圖像仿真結(jié)果

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圖5 密鑰敏感性分析

4.2 灰度直方圖比較

選用圖4的明文圖像(a)和密文圖像(b)分析灰度值分布,相應(yīng)的仿真結(jié)果如圖6所示。

可以直觀地看出,兩幅圖像的灰度統(tǒng)計(jì)值有著明顯的差異,密文圖像的灰度值分布趨于平均,這說明算法的灰度擴(kuò)散是有效的。由此可見,加密后的圖像統(tǒng)計(jì)分布完全被破壞,具有很好的抵御統(tǒng)計(jì)分析能力。

4.3 相鄰兩個(gè)像素相關(guān)性分析

通過比較明文圖像與密文圖像的相鄰像素的相關(guān)性,可以考察算法對圖像置亂的程度。分別對圖5(a)、(b)的相鄰像素的相關(guān)性進(jìn)行測試,隨機(jī)選取1B000對水平豎直對角方向相鄰像素,利用以下公式進(jìn)行計(jì)算。

E(x)=1N∑Ni=1xi

D(x)=1N∑Ni=1[xi-E(x)]2

cov(x,y)=1N∑Ni=1[xi-E(xi)][yi-E(yi)]

rxy=cov(x,y)D(x)D(y)

其中,x,y代表隨機(jī)選取的這1B000對相鄰像素的灰度值。測試的結(jié)果如表2所示,可看出加密后的圖像與明文圖像相比,其相鄰像素的相關(guān)性大大降低了。

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圖6 灰度直方圖比較

表格(有表名)

表2 明文、密文的像素相關(guān)性對比

方向明文圖像密文圖像

水平方向 0.952B3 0.056B3

豎直方向 0.914B5 0.017B5

對角方向 0.937B8 0.025B2

5 結(jié)語

本文提出了一種利用切延遲的橢圓反射腔映射混沌系統(tǒng)和雙信道保密通信方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加解/密混沌保密通信方案。該方案采用切延遲的橢圓反射腔映射系統(tǒng)產(chǎn)生CPRNG系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)序列,然后用按字節(jié)加密處理的方法對明文進(jìn)行加密,在實(shí)現(xiàn)過程中又用到遮掩技術(shù),相當(dāng)于對信息信號(hào)進(jìn)行了雙重加密,提高了保密通信系統(tǒng)的保密性;采用兩信道傳輸方案,不僅提高了系統(tǒng)的抗擾性能,且進(jìn)一步增加了密鑰的復(fù)雜性;同步信號(hào)獲取采用單變量單向耦合方法,工程上容易實(shí)現(xiàn)。因此,本文給出的方案是一種可靠且實(shí)用的混沌保密通信方法。

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篇7

近年來，通信技術(shù)發(fā)展迅速，手機(jī)作為一種通訊工具逐漸成為人們生活的必需品，近年來用量的快速增長給通信服務(wù)商提出了更新更高的要求，單靠室外：道路，車站，機(jī)場，碼頭購物場所等環(huán)境通信服務(wù)已經(jīng)儼然不能滿足社會(huì)的需求，必須切實(shí)加強(qiáng)辦公及居住場所通信無線信號(hào)的覆蓋研究。同時(shí)，使用室內(nèi)分布系統(tǒng)還可以分擔(dān)室外宏站話務(wù)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，整體提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。

一、移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)簡介

1、室內(nèi)分布系統(tǒng)的作用

由于現(xiàn)代建筑大多以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，再加上各種封閉式的裝修導(dǎo)致信號(hào)屏蔽衰減特別嚴(yán)重，導(dǎo)致室內(nèi)手機(jī)用戶不能穩(wěn)定的進(jìn)行通信，所以需要引入室內(nèi)分布系統(tǒng).另外在商場、寫字樓等用戶較多的公共場所會(huì)出現(xiàn)無線信道擁堵現(xiàn)象，這也要通過室內(nèi)分布系統(tǒng)分流室內(nèi)話務(wù)量；還有高層建筑內(nèi)常有多種信號(hào)交越干擾現(xiàn)象，導(dǎo)致手機(jī)信號(hào)不穩(wěn)定，影響正常使用，這點(diǎn)也可以通過室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行有效解決?；谟脩魧νㄐ刨|(zhì)量的需求，運(yùn)營商采取在室內(nèi)利用天線分布系統(tǒng)在各個(gè)角落布滿移動(dòng)基站的信號(hào)，以此確保室內(nèi)移動(dòng)信號(hào)的全面覆蓋.

2、室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)方式

室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)即室內(nèi)基站信號(hào)的覆蓋方式主要分為三種：微蜂窩有線接人方式、宏蜂窩無線接人方式和直放站引入信號(hào)方式[1]。微蜂窩有線接人方式是以有線將信號(hào)源引入室內(nèi)微蜂窩覆蓋所有角落，此方法適用于話務(wù)量大，人群密度高的地方，如市中心的商場或是較高的寫字樓，但成本較高工作量較大宏蜂窩無線接人方式是以室外的宏蜂窩作為信號(hào)源，與微蜂窩有線接人方式相比較，通信質(zhì)量和容量較低，但成本低引人方式簡單.直放站是指用此設(shè)備將室外信號(hào)引進(jìn)室內(nèi)，加強(qiáng)室內(nèi)角落的信號(hào)覆蓋采用直放站引人信號(hào)與前兩種方法比較操作更加簡單方便，不需要基站設(shè)備也不需要傳輸設(shè)備。

二、移動(dòng)通行室分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)

室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體上分為設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段和設(shè)計(jì)階段兩部分，設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段主要用來完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)資料的收集，室內(nèi)覆蓋分析，通過對室內(nèi)覆蓋能力、容量需求的分析，為后面的設(shè)計(jì)階段的工作提供數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)階段主要圍繞信源選取、天線布局、饋線布放等環(huán)節(jié)展開。

1.設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段

（1）現(xiàn)場資料收集，目的是通過對網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的基本信息、市場需求、業(yè)務(wù)分布等進(jìn)行細(xì)致了解后，獲取數(shù)據(jù)化的資料，作為后期網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的輸入。

（2）室內(nèi)覆蓋分析

與室外宏基站的規(guī)劃設(shè)計(jì)類似，室內(nèi)分布系統(tǒng)也是通過合理的功率分配和天線布放來實(shí)現(xiàn)良好的覆蓋。鏈路預(yù)算是功率分配的基礎(chǔ)，最終目標(biāo)是計(jì)算覆蓋半徑，即評估從信號(hào)源發(fā)射的無線信號(hào)經(jīng)過分布系統(tǒng)的各個(gè)射頻器件以及空中接口的無線傳播之后是否能夠滿足系統(tǒng)覆蓋邊緣的功率要求。

（3）室內(nèi)容量分析

進(jìn)行容量估算時(shí)，需要充分考慮到室內(nèi)分布各區(qū)域的容量需求，對信源目標(biāo)覆蓋區(qū)域進(jìn)行話務(wù)量預(yù)算。室內(nèi)容量估算首先需考慮用戶的業(yè)務(wù)類型，依據(jù)業(yè)務(wù)量模型來計(jì)算等效話務(wù)量，并依據(jù)相關(guān)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求來估算網(wǎng)絡(luò)的配置容量。

2、設(shè)計(jì)階段

（1）信源的選取信源即室內(nèi)分布系統(tǒng)中無線信號(hào)的來源，常用的信源有：宏蜂窩、微蜂窩、分布式基站、直放站。進(jìn)行室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)覆蓋、容量等各方面的情況，并充分考慮投入成本，從而確定室內(nèi)分布系統(tǒng)的信號(hào)源。選取信源時(shí)應(yīng)主要注意以下幾條原則：①應(yīng)根據(jù)室分系統(tǒng)中天線口輸出功率的要求，來確定信源的輸出功率；②應(yīng)根據(jù)室分系統(tǒng)的預(yù)測容量來確定信源的配置和種類；③選取信源時(shí)還應(yīng)考慮將室分系統(tǒng)的電磁輻射水平控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。

（2）饋線系統(tǒng)設(shè)計(jì)對于新建室分系統(tǒng)，原則上電纜主干大于等于30m的使用7/8”饋線，平層電纜大于等于50m的使用7/8”饋線，平層電纜小于50m的宜使用1/2”饋線，若天線口功率不滿足要求，則使用7/8”饋線[2]。饋線布放應(yīng)該走線牢固、美觀、不可有交叉、扭曲、裂損的情況，需要彎曲時(shí)，角度應(yīng)平滑，彎曲半徑不能超過規(guī)定值。

（3）天線選取及設(shè)置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)情況采用不同的天線，主要應(yīng)該遵循以下原則：①一般情況下可以采用室內(nèi)全向吸頂天線；②如果建筑物中有中空的天井結(jié)構(gòu)或者大型會(huì)議室、餐廳等空曠結(jié)構(gòu)，可采用定向天線大面積覆蓋；③對于TD-LTE的MIMO雙路系統(tǒng)，若采用單極化天線，建議雙天線盡量采用10λ以上間距，為1-1.5m，如實(shí)際安裝空間受限雙天線間距不應(yīng)低于4λ（0.5m）。

（4）分區(qū)與分簇多制式系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋的分區(qū)分簇的原則包括：①區(qū)簇劃分主要依據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)特性、面積、容量需求及業(yè)務(wù)密度分布等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，如覆蓋面積大于50000平米的獨(dú)立樓宇、高于20層的寫字樓等場景需要分區(qū)；②分區(qū)后的分布系統(tǒng)應(yīng)保證各個(gè)分區(qū)的覆蓋區(qū)域清晰明確；③多制式分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)，應(yīng)以鏈路最差，覆蓋最受限的制式的技術(shù)條件來確定天線的覆蓋半徑，并構(gòu)建分布系統(tǒng)的基本單位“分簇”，簇內(nèi)的天線數(shù)量盡量均衡，天線位置相對集中。

（5）切換區(qū)設(shè)置

室分系統(tǒng)小區(qū)切換區(qū)域的規(guī)劃應(yīng)遵循以下原則：①切換區(qū)域應(yīng)綜合考慮切換時(shí)間要求及小區(qū)間干擾水平等因素設(shè)定；②室分系統(tǒng)小區(qū)和室外宏站的切換區(qū)域應(yīng)規(guī)劃在建筑物的入口處；③電梯的小區(qū)劃分：盡量將電梯與底層劃分為同一小區(qū)，電梯廳盡量使用與電梯同小區(qū)信號(hào)覆蓋，確保電梯與平層之間的切換在電梯廳內(nèi)發(fā)生；④對于地下停車場進(jìn)出口的切換區(qū)域應(yīng)盡量長，拐彎處可增加天線覆蓋；⑤平層分區(qū)不能設(shè)置在人流量大的區(qū)域，避免頻繁切換；切換帶也不能設(shè)置過大，避免用戶出現(xiàn)乒乓切換的情況。

（6） 泄漏控制

在實(shí)際操作設(shè)計(jì)中，應(yīng)兼顧邊緣場強(qiáng)的計(jì)算，保證不會(huì)產(chǎn)生明顯的信號(hào)泄漏。①較小功率與多條天線相結(jié)合的方法來解決屋外信號(hào)對屋內(nèi)的干擾以及來盡量減少屋內(nèi)信號(hào)的泄露問題。②屋外網(wǎng)絡(luò)信號(hào)最優(yōu)化處理

篇8

1、室內(nèi)分布系統(tǒng)的作用?；谟脩魧νㄐ刨|(zhì)量的需求，運(yùn)營商采取在室內(nèi)利用天線分布系統(tǒng)在各個(gè)角落布滿移動(dòng)基站的信號(hào)，以此確保室內(nèi)移動(dòng)信號(hào)的全面覆蓋。由于現(xiàn)代建筑大多以鋼筋混凝土為骨架，再加上各種封閉式的裝修導(dǎo)致信號(hào)屏蔽衰減特別嚴(yán)重，所以需要室內(nèi)基站信號(hào)的全覆蓋。另外在商場、寫字樓等用戶較多的公共場所會(huì)出現(xiàn)無線信道擁堵現(xiàn)象，這也要通過室內(nèi)分布系統(tǒng)分流室內(nèi)話務(wù)量，以此提高通信服務(wù)質(zhì)量。還有高層建筑內(nèi)常有多種信號(hào)交叉現(xiàn)象，導(dǎo)致手機(jī)信號(hào)不穩(wěn)定，影響正常使用，這點(diǎn)也可以通過室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行有效解決。

2、室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)方式。室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)即室內(nèi)基站信號(hào)的覆蓋方式主要分為三種：微蜂窩有線接入方式、宏蜂窩無線接入方式和直放站引入信號(hào)方式。微蜂窩有線接入方式是以室內(nèi)微蜂窩作為信號(hào)源覆蓋所有角落，此方法適用于話務(wù)量大，人群密度高的地方，如市中心的商場或是較高的寫字樓，但成本較高工作量較大。宏蜂窩無線接入方式是以室外的宏蜂窩作為信號(hào)源，與微蜂窩有線接入方式相比較，通信質(zhì)量和容量較低，但成本低引入方式簡單。直放站是指用此設(shè)備將室外信號(hào)引進(jìn)室內(nèi)，加強(qiáng)室內(nèi)角落的信號(hào)覆蓋。采用直放站引入信號(hào)與前兩種方法比較操作更加簡單方便，不需要基站設(shè)備也不需要傳輸設(shè)備。

二、移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方案

1、移動(dòng)通信室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)及原則。室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)主要解決一些高大建筑及人群集中分布，對移動(dòng)信號(hào)有很強(qiáng)屏蔽、損耗或需求量大的公共場所的信號(hào)問題。一般來說信號(hào)對一些低矮建筑、住宅區(qū)的穿透力比較強(qiáng)，損耗比較少，但對高層建筑、地下室、電梯這些場所是比較無力的。因此目前急需通過室內(nèi)分布系統(tǒng)來解決室內(nèi)信號(hào)的種種問題。在滿足人們信號(hào)需求的前提下也應(yīng)考慮成本問題、需求量的大小、部分器件的兼容問題、頻率要求、交叉覆蓋情況、環(huán)保問題以及噪聲影響、天線數(shù)量和信號(hào)源選擇等多種問題。

2、分布系統(tǒng)所接信號(hào)源的選擇。信號(hào)源的選擇主要依靠話務(wù)量的大小及基站共站的情況來決定。并且需要充分了解自身需求大小和三種信號(hào)源的優(yōu)缺點(diǎn)，適用范圍，然后再做決定。微蜂窩信號(hào)源穩(wěn)定、容量大、質(zhì)量好，不會(huì)輕易受其他信號(hào)的影響，只是成本較高。直放站雖然操作簡單易行但其極容易對室外基站造成影響，所以使用的時(shí)候還有很多注意事項(xiàng)需要重視。

3、室內(nèi)分布系統(tǒng)的規(guī)劃流程。室內(nèi)分布系統(tǒng)的設(shè)置極其復(fù)雜，在進(jìn)行操作時(shí)一定要按照一定流程才不容易出錯(cuò)。首先需要建立一個(gè)系統(tǒng)設(shè)置目標(biāo)，如要對什么類型的建筑物進(jìn)行覆蓋，用戶大概有多少等目標(biāo)。然后形成初步規(guī)劃，為了改進(jìn)初步規(guī)劃還需要進(jìn)行實(shí)地勘察，實(shí)地勘測后就應(yīng)該確定頻率規(guī)劃和參數(shù)規(guī)劃。這些都結(jié)束后便是最精細(xì)的工作----室內(nèi)分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)，大概內(nèi)容是解釋說明系統(tǒng)整體框架，天線、路由器、耦合器等器件的具體擺放位置，一些器件設(shè)置的使用型號(hào)和系統(tǒng)的安裝布線等。最后一道工序是施工結(jié)束后的驗(yàn)收工作，也就是室內(nèi)信號(hào)覆蓋的效果檢測。

4、室內(nèi)分布系統(tǒng)覆蓋結(jié)果分析。信號(hào)的傳播過程會(huì)受到室內(nèi)設(shè)施阻礙、室外泄露和上行噪聲的影響，最終覆蓋效果要綜合考慮這三項(xiàng)因素。室內(nèi)阻礙損耗主要取決于混凝土墻、鋼筋水泥墻、混凝土樓板、天花板管道、金屬樓梯、普通木門或是鐵皮防火門等各項(xiàng)設(shè)施的損耗值。室外泄露主要與天線離建筑物距離、泄露場強(qiáng)、天線功率和空中損耗等因素有關(guān)。還有上行噪聲，是指使用有信號(hào)源的系統(tǒng)時(shí)，有源器件將給系統(tǒng)引入很大的噪聲，使得基站信號(hào)道堵塞，通信質(zhì)量下降，因此需要采用一定措施降低上行噪聲電平。在考慮室內(nèi)信號(hào)覆蓋問題的同時(shí)我們還有一個(gè)問題需要解決，那就是室內(nèi)信號(hào)與室外基站的切換問題，但由于室內(nèi)信號(hào)是專為室內(nèi)作業(yè)的系統(tǒng)服務(wù)的，這類需求很少會(huì)轉(zhuǎn)移到室外，所以切換問題顯得沒那么緊張，雖然需求較少但這樣的問題還是需要解決的，這就涉及到切換區(qū)域的設(shè)定計(jì)算。

篇9

【關(guān)鍵詞】分布覆蓋；設(shè)計(jì)

1.時(shí)代廣場建設(shè)分布覆蓋系統(tǒng)的必要性

1.1時(shí)代廣場的簡介和信號(hào)覆蓋現(xiàn)狀

時(shí)代廣場是新近建成的一座集餐飲、娛樂、商場、寫字樓于一體的高級綜合性辦公樓，建筑面積160000平方米。位于黃金地段。它的西面為藝術(shù)中心；南面和五星酒店、博士專家樓、高檔市區(qū)隔街相對；東面是長途客運(yùn)中心；北面是高檔寫字樓等多座高層建筑；東北方向不到1000米就是火車站；時(shí)代廣場門前是市區(qū)東西方向上的三大主要交通干道之一。

根據(jù)在時(shí)代廣場的實(shí)地調(diào)查和用戶投訴的情況可以發(fā)現(xiàn)，時(shí)代廣場室外，信號(hào)強(qiáng)、覆蓋良好，隨時(shí)可以進(jìn)行通話，沒有掉話現(xiàn)象，話音質(zhì)量良好；但在時(shí)代廣場室內(nèi)的大部分樓層沒有手機(jī)信號(hào)或者信號(hào)微弱，不能進(jìn)行正常通話，特別是地下建筑和電梯內(nèi)，全部是盲區(qū)；但是時(shí)代廣場樓層較高的部分手機(jī)表現(xiàn)為信號(hào)很好、電話振鈴，但無法接通，所以時(shí)代廣場的室內(nèi)移動(dòng)通信能力表現(xiàn)為除了個(gè)別地方可以通話外，基本不能正常通話。

1.2目前時(shí)代廣場信號(hào)覆蓋中存在的問題

時(shí)代廣場的框架式建筑結(jié)構(gòu)和鋼筋水泥的建筑材料決定了它對周圍基站信號(hào)有較大的屏蔽，室內(nèi)以輕鋼龍骨為主的隔斷墻也對電波有較大的衰耗，它們都影響到建筑物內(nèi)部的絕大部分區(qū)域移動(dòng)通信的效果。業(yè)主和入住商戶的投訴嚴(yán)重，要求快速解決問題。經(jīng)過現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)時(shí)代廣場的地下室和電梯內(nèi)由于鋼筋水泥的封閉環(huán)境，屬于完全盲區(qū)，建筑底層區(qū)域信號(hào)較弱，電話接打困難，高層部分則可以接收到相對較好的基站信號(hào)，但由于沒有主導(dǎo)小區(qū)，接受到的幾組電平值相差很小，重選切換頻繁，通話過程中質(zhì)量較差，經(jīng)常發(fā)生掉話，通過測試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)時(shí)代廣場的室內(nèi)移動(dòng)通信困難主要表現(xiàn)為：

（1）建筑中出現(xiàn)信號(hào)覆蓋的盲區(qū)，主要是建筑內(nèi)部的電梯轎箱、地下停車場、設(shè)備樓層和1、2層部分區(qū)域。造成盲區(qū)的原因主要是由于建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋水泥澆注而成，穿透損耗極大，或者是由于周圍其他高大建筑物對本建筑造成的陰影效應(yīng)，使得這部分地方根本沒有信號(hào)覆蓋，基站信號(hào)到達(dá)地下時(shí)的電平值小于手機(jī)接收的靈敏度，屬于信號(hào)盲區(qū)，所以無法接入網(wǎng)絡(luò)。

（2）建筑中出現(xiàn)“乒乓效應(yīng)”區(qū)域。它的高層部分基本都能接收到基站信號(hào)，不僅數(shù)量多，電平值高而且大小十分接近，造成手機(jī)在這些地方，沒有主導(dǎo)小區(qū)，在能夠選擇的小區(qū)間頻繁地重選、切換，無法進(jìn)行正常的發(fā)起、維持呼叫。這主要是因?yàn)殡S著建筑物樓層高度的升高，周圍有遮擋的建筑物也在逐漸減少，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定的樓層高度后，周圍對其有屏蔽作用的建筑物基本不存在了，到達(dá)建筑高層的信號(hào)主要為周圍相鄰的基站的直射信號(hào)。由于相鄰基站站距比較接近，到達(dá)時(shí)代廣場高層的信號(hào)在自由空間傳播時(shí)的損耗基本相同，造成其高層部分信號(hào)數(shù)量多、場強(qiáng)值大，沒有主導(dǎo)小區(qū)、手機(jī)頻繁重選切換的現(xiàn)象。

（3）時(shí)代廣場外墻體為鋼筋水泥澆注而成，室外基站信號(hào)在進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，穿透損耗很大，因而建筑的低層部分信號(hào)覆蓋很弱，而且不均勻，覆蓋這些區(qū)域的信號(hào)主要是周圍基站的繞射和反射信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)過長距離空中傳播后有很大的損耗，到達(dá)這些區(qū)域時(shí)的電平已經(jīng)十分微弱，基本接近或者超出手機(jī)的靈敏度極限，因而發(fā)起呼叫十分困難。

2.具體的設(shè)計(jì)方案和步驟

2.1基站設(shè)備的選型

室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)最為重要是信號(hào)源的選取，信號(hào)源的性能決定了整個(gè)分布覆蓋系統(tǒng)的性能，是整個(gè)系統(tǒng)的根本。本方案設(shè)計(jì)中使用宏蜂窩作為信號(hào)源，既可以保證有持續(xù)穩(wěn)定的信號(hào)輸出，又可以在話務(wù)量增長的同時(shí)，成倍的增加系統(tǒng)容量，是覆蓋時(shí)代廣場室內(nèi)比較理想的方案。

由于覆蓋面積比較大，單純使用宏蜂窩配合無源系統(tǒng)不可能完全覆蓋建筑內(nèi)的每個(gè)地方，因而在關(guān)鍵的部分干線上需要使用放大器。放大器產(chǎn)生的噪聲對基站的影響，在系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2基站容量配置分析

時(shí)代廣場是一座高級綜合性寫字辦公樓，大廈內(nèi)日常辦公約5000多人，每日流動(dòng)人員數(shù)量約為1000人，現(xiàn)以已經(jīng)開通的同地區(qū)同類型的其他高層建筑的室內(nèi)用戶和話務(wù)統(tǒng)計(jì)平均數(shù)對照計(jì)算，時(shí)代廣場的覆蓋范圍內(nèi)有70%的手機(jī)擁有率，忙時(shí)40%的手機(jī)撥打率，得知忙時(shí)時(shí)代廣場內(nèi)移動(dòng)用戶手機(jī)共計(jì)為（5000+1000）×70%×40%=1680部。按照通常情況：

每移動(dòng)用戶的忙時(shí)話務(wù)量為0.02Erl；話音信道（TCH）呼損為2%；則大廈內(nèi)忙時(shí)的總話務(wù)量為1680×0.02Erl=33.6Erl。由于分布覆蓋系統(tǒng)采取分層結(jié)構(gòu)，為使系統(tǒng)資源充分利用，可使兩個(gè)天線子系統(tǒng)話務(wù)量負(fù)荷基本相同，那么每個(gè)子系統(tǒng)話務(wù)量為：33.6/2=16.8 Erl按2%的擁塞率，根據(jù)愛爾蘭B表計(jì)算得話音信道數(shù)量為25個(gè)；SDCCH信道話務(wù)量為：16.8 Erl*28%=4.704 Erl；控制信道（SDCCH）呼損為0.1%。

根據(jù)愛爾蘭B表計(jì)算得SDCCH信道數(shù)量為2個(gè)（由于下層小區(qū)與相鄰基站的切換和重選次數(shù)較上層小區(qū)相對較多，所以在開通時(shí)根據(jù)實(shí)際的話務(wù)情況可以適當(dāng)增加1個(gè)SDCCH信道）；每個(gè)小區(qū)BCCH信道1個(gè)。

由以上可以得到覆蓋系統(tǒng)中的每個(gè)部分需要的信道數(shù)量為：25+2+1=28個(gè)。

每載頻8信道，可得分層小區(qū)的每部分需要載頻28/8=3.5，約為4載頻；整個(gè)分布覆蓋系統(tǒng)的宏蜂窩配置為上層小區(qū)CELL-A為4個(gè)載頻、下層小區(qū)CELL-B為4載頻，共計(jì)8個(gè)載頻；使用機(jī)柜一個(gè)。

2.3基站傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

室內(nèi)分布覆蓋系統(tǒng)所需要的傳輸電路一般可以由以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：

（1）HDSL市話專線是目前實(shí)現(xiàn)傳輸非常經(jīng)濟(jì)的方式，以前使用情況比較普遍。它的路由是從BSC端口開始經(jīng)配線架跳接到光端機(jī)，經(jīng)過光纜到達(dá)光纜中心，由光纜中心的HDSL專用設(shè)備轉(zhuǎn)換后，通過專用電纜到達(dá)測量室，再由市話電纜到達(dá)目標(biāo)建筑物，由于市話電纜幾乎遍布城市的每個(gè)角落，所以HDSL專線電路可以幾乎到達(dá)城市的任何一個(gè)建筑物。

（2）微波（或者紅外線）可以實(shí)現(xiàn)光纜不能到達(dá)的特殊區(qū)域的傳輸電路，用戶可以自行設(shè)計(jì)路由，而且實(shí)現(xiàn)起來方便快捷，能在目標(biāo)建筑物和相鄰基站之間迅速建立傳輸通道，解決光纜傳輸?shù)摹白詈笠还飭栴}”，是目前廣泛使用在建筑物間的傳輸電路的方式之一，性能比較穩(wěn)定，調(diào)整余量也比較多。

篇10

2012年，樊響和兩位合伙人著手布藝工作室，2013年東三街織耕堂工作室成立，三個(gè)人分別負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、市場，一開始出于情懷和對布藝的熱愛，曾前往日本、臺(tái)灣考察當(dāng)?shù)氐牟妓嚬に囈约安妓囀肿鳌?/p>

但由于設(shè)計(jì)的產(chǎn)品偏小眾和私人化，所以在市場推廣和生產(chǎn)銷售過程中遭遇瓶頸，后來三人調(diào)研河南市場，通過多方了解，在綜合考慮下將布藝產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍圈定在茶葉、文玩行業(yè)相關(guān)，在此基礎(chǔ)上，開展定制業(yè)務(wù)。

設(shè)計(jì)師出身的樊響，根據(jù)客戶的需求與產(chǎn)品定位，將自己打造的布藝產(chǎn)品與之相結(jié)合，推陳出新，與藥品、食品、地產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品等多種行業(yè)交叉合作，打造了一批又一批特色布藝產(chǎn)品。

企業(yè)定制轉(zhuǎn)向零售設(shè)計(jì)

“河南的市場需要進(jìn)一步拓寬，我們現(xiàn)在除了做企業(yè)定制以外開始轉(zhuǎn)向零售設(shè)計(jì)產(chǎn)品，在這個(gè)過程中我們也不斷地改變，因?yàn)槲覀冏龅漠a(chǎn)品市場容量較小，我們?nèi)齻€(gè)也經(jīng)常探討，現(xiàn)在我們織耕堂的定位是‘織耕堂布藝伴手禮’，‘小小心意、不成敬意’這句廣告詞也明確了我們所做的產(chǎn)品類型?！狈懺诓稍L中告訴記者，織耕堂的成立使他的心愿達(dá)成，在做市場保證平穩(wěn)發(fā)展的同時(shí)，他更傾向于展現(xiàn)自己身為設(shè)計(jì)師的手段：將自己所喜愛的設(shè)計(jì)元素、自己的靈感與想法，充分呈現(xiàn)在每一塊布上。

樊響說，在這個(gè)過程中，他找到了滿足、看到了進(jìn)步。

目前織耕堂的產(chǎn)品包含茶道布藝、佛釋布藝、文玩布藝，以及經(jīng)典繪畫《維摩眼教圖》《聽琴圖》的布藝復(fù)制產(chǎn)品，直到現(xiàn)在，仍然保留這些產(chǎn)品作為企業(yè)的文化，并占據(jù)了一定的市場地位。

設(shè)計(jì)中帶著冷靜與簡練

在采訪參觀中，我們感受到了樊響作為一位設(shè)計(jì)師的情懷。作為一位手藝人，他用10年的時(shí)間從書籍設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向布藝設(shè)計(jì)。無論設(shè)計(jì)的產(chǎn)品形態(tài)是何種，他都將自己的理念貫穿其中，由于深受日本“和敬清寂”的文化影響，樊響的設(shè)計(jì)中，帶著些許的冷靜與簡練，他笑稱自己是一個(gè)“在紙和布之間游走的人”。

在商人刻意追求即時(shí)利益時(shí)，就容易忽略產(chǎn)品的品質(zhì)。對于企業(yè)來說，擁有匠人精神，才能在長期的競爭中獲得成功。堅(jiān)持“匠人精神”，依靠信念、信仰，通過高標(biāo)準(zhǔn)要求歷練之后，才會(huì)成為客戶的選擇。對于匠人來說，匠心，始終貫穿于作品的脈絡(luò)中，這樣的作品，才能經(jīng)受得起時(shí)間的打磨。

Q&A

Q：從書籍設(shè)計(jì)師轉(zhuǎn)向布藝設(shè)計(jì)師，與紙張、布打交道，都是比較寂寞的，這樣的工作性質(zhì)你是怎么堅(jiān)持下來的？

A：應(yīng)該說是這兩個(gè)職業(yè)教化了我，無論設(shè)計(jì)書還是布，首先都要對其抱有極大的熱忱，否則很難堅(jiān)持。另外，不同材質(zhì)會(huì)帶給人不同的感受，設(shè)計(jì)書要求有很強(qiáng)的邏輯性、系統(tǒng)性和統(tǒng)籌能力，設(shè)計(jì)布則要盡可能與真實(shí)生活結(jié)合，與人們的內(nèi)心結(jié)合，所以，我也要求自己必須靜下心來去琢磨和體會(huì)。

Q：您所認(rèn)同的新生活織耕方式是怎么樣的？

A：簡約、素樸、可重復(fù)使用。

Q：可否介紹下手工織布與機(jī)器織布的區(qū)別?

A：首先不能用是不是手工來判斷好壞，各有優(yōu)劣，手工織布越來越少，有種天然的拙樸氣質(zhì)，最主要有人的參與在里面，更容易讓人感動(dòng)，不同地區(qū)各有特色，機(jī)織布品種不計(jì)其數(shù)，品質(zhì)也高低不一，很難說誰好誰壞。

Q：織耕堂所生產(chǎn)的產(chǎn)品選擇的布有哪些種類？

A：都有，不同材質(zhì)有不同的感受。

Q：在處理布藝產(chǎn)品的時(shí)候，要注意哪些細(xì)節(jié)？

A：產(chǎn)品類型繁多，也會(huì)有不同程度的要求，比如茶盞包的花頭要求飽滿、對稱，茶具袋的繩子要求正面看不到縫線，就需要半個(gè)小時(shí)的縫制。

Q：定制產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是以客戶的要求為主的嗎？

A：是的，在尊重客戶的要求前提下，我們會(huì)給出一些好的建議，但最終還是由客戶來決定。

Q：可否大概講一下定制產(chǎn)品的制作流程？

A：畫版、切布、印刷、縫紉、熨燙、修剪，這些都是最基本的流程，比較繁瑣。

Q：在設(shè)計(jì)布藝圖案的時(shí)候，都借鑒哪些元素？

A：還是說幾位喜歡的設(shè)計(jì)大師吧，杉浦康平、龜倉雄策、田中一光、服部一成、原研哉等，太多了。無論是哪個(gè)國家的文化元素，我們都會(huì)在借鑒的基礎(chǔ)上進(jìn)行再設(shè)計(jì)，使之能更好地融合于現(xiàn)代生活。中國古代書畫、日本圖案、歐洲版畫、波普等都是我們可以借鑒和學(xué)習(xí)的，或者說，設(shè)計(jì)的參考來自于生活中的所有，無論古今中外。

Q：日本的包布（風(fēng)呂敷）是一種可以取代塑料袋的環(huán)保包裝材料，這種日式包布目前主要應(yīng)用在哪些包裝物品上？選取哪種布進(jìn)行制作？

A：不同包裝材質(zhì)一定是并存的，使用的范疇不同而已，包布在日本是一種日常物品，很多禮物包裝都會(huì)用到，可以自己包出很多花樣，材質(zhì)要綿軟一些。

Q：織耕堂的市場推廣方式是什么？

A：線上線下并存。

Q：織耕堂下一步的計(jì)劃是什么？

A：沒有規(guī)劃，最多想到后天干什么，認(rèn)真做好每個(gè)產(chǎn)品，其他的順其自然吧！

Q：您如何看待日本的匠人精神？

A：一生只做一件事，祖輩只做一件事。