水泥廠DCS 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

1、xxx畢業(yè)設計1 緒論1.1 設計概述水泥生產(chǎn)工藝復雜，設備聯(lián)鎖眾多，各種檢測信號相互影響，如果采用傳統(tǒng)的人工控制或繼電器儀表控制，很難達到控制要求。如果生產(chǎn)線上的任何一臺設備出現(xiàn)電氣故障停機，將影響整個生產(chǎn)線的運行，嚴重時會發(fā)生壓料、堵料，給生產(chǎn)帶來很大的損失在分布式控制系統(tǒng)（DCS）日益向工業(yè)滲透的今天，對這種多工況進行集散控制已是行業(yè)所急，由此，本設計設計了一個多級分布式集中控制系統(tǒng)，可對水泥生產(chǎn)線進行實時控制和監(jiān)測管理。系統(tǒng)結構如圖1所示：系統(tǒng)在總體上是縱向分層、橫向分散的結構，系統(tǒng)從結構上可分為廠長管理級、工程師管理級、操作員管理級、過程控制級和現(xiàn)場設備級。圖1系統(tǒng)原理圖該系統(tǒng)總體設

2、計的指導思想是技術先進、生產(chǎn)可靠、節(jié)省投資、提高效益?；谶@種思想該生產(chǎn)線采用了PLC型集散控制系統(tǒng)，完成了從生料進窯到熟料入庫的整條生產(chǎn)線的自動控制。采用集散控制后，真正做到分散控制、集中管理、危險分散。設備出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)能夠按照預先編制好的程序自動停止相關設備，并發(fā)出聲光報警，提醒操作人員及時處理，以免影響生產(chǎn)。對一些重要的參數(shù)和報警，系統(tǒng)能夠自動生成歷史記錄和歷史趨勢。操作人員和技術人員可以隨時查詢歷史數(shù)據(jù)，隨時了解生產(chǎn)情況。通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析提出新工藝，新方法，以不斷提高水泥的產(chǎn)量和質量。水泥配料是水泥生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié),配料質量的好壞直接影響水泥的產(chǎn)量和質量。DCS 技術的引入,大

3、大提高了水泥配料質量,提高了水泥產(chǎn)量和質量。目前各水泥生產(chǎn)廠家?guī)缀蹙捎昧怂嗯淞献詣涌刂萍夹g,但目前的微機配料控制系統(tǒng)存在以下問題:(1) 采用傳統(tǒng)的控制方式,檢測和控制環(huán)節(jié)多,故障率高。(2) 采用模擬信號傳送和控制,控制精度不高。傳統(tǒng)的配料控制系統(tǒng)中,傳感器信號(模擬信號) 從現(xiàn)場傳至A/ D 設備,這段距離短則幾十米,長則幾百米,信號很易受到干擾或發(fā)生畸變?？刂菩盘柺紫冉?jīng)由D/ A 設備,也以模擬信號的形式傳到現(xiàn)場。(3) 系統(tǒng)采用的計算機軟硬件技術落后,功能不強,系統(tǒng)不易擴展。目前相當一部分的配料控制系統(tǒng)仍采用單片機,軟件采用匯編語言或其它編程語言而成,大多仍基于DCS 環(huán)境。(4)

4、 系統(tǒng)孤立運行,無法與別的系統(tǒng)(例如,DCS系統(tǒng)) 連接,等等。因此,我們在水泥廠采用DCS 控制系統(tǒng),開發(fā)水泥配料DCS 控制系統(tǒng),在提高水泥配料質量的同時,使系統(tǒng)更易于操作維護、更可靠地安全運行,以達到優(yōu)質、高產(chǎn)、低消耗、安全文明生產(chǎn)和高勞動生產(chǎn)率的目的。本控制系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)有的PLC技術、現(xiàn)場總線技術和計算機網(wǎng)絡通訊技術等先進技術，吸收了其它同類控制系統(tǒng)的優(yōu)點，具有結構開放，組態(tài)靈活，控制功能完善，操作簡單規(guī)范等顯著特點大大提高了生產(chǎn)和管理的自動化水平，減少了故障的發(fā)生率，提高了勞動生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)在府谷水泥廠自投入運行以來，結果令人滿意，各項指標均滿足技術要求，在水泥自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)

5、中具有推廣價值。1.2目的和意義目前，從世界范圍看，集散控制系統(tǒng)以其高可靠、高性能、分散控制、集中管理以及合理的價格而成為工業(yè)控制的一大趨勢。本系統(tǒng)投入運行以來，結果令人滿意，各項指標均滿足技術要求；系統(tǒng)功能強大，全漢化操作界面，在線組態(tài)，形象直觀，易于操作；保證了現(xiàn)場運行的安全可靠性，為現(xiàn)場操作人員創(chuàng)造了高效率的工作環(huán)境，實現(xiàn)了較為先進的過程控制和管理技術水平；系統(tǒng)自動化程度高、運行穩(wěn)定，能極大的減少工人的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，在水泥自動化生產(chǎn)線系統(tǒng)中具有推廣價值。實踐證明，采用DCS控制系統(tǒng)是順應工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢的，也為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。2集散控制系統(tǒng)2.1集散控制

6、系統(tǒng)的概述集散控制系統(tǒng)（Distributed control system）是以微處理器為基礎的對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺微機分散應用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡由上位管理計算機監(jiān)控，實現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計算機集中控制的優(yōu)點，克服了常規(guī)儀表功能單一，人-機聯(lián)系差以及單臺微型計算機控制系統(tǒng)危險性高度集中的缺點，既實現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實現(xiàn)了在功能、負荷和危險性三方面的分散。DCS系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中起著重要的作用。圖1-1是集散控制系統(tǒng)的組成框圖。它是一種典型的分級分布式控

7、制結構。管理計算機完成制定生產(chǎn)計劃、產(chǎn)品管理、財務管理、人員管理以及工藝流程管理的功能，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的靜態(tài)最優(yōu)化。監(jiān)控計算機通過協(xié)調個控制器的工作，達到過程的動態(tài)最優(yōu)化?；究刂破鲃t完成過程的現(xiàn)場控制任務。CRT操作站是顯示操作裝置，完成人一控制系統(tǒng)一過程的接口任務。數(shù)據(jù)采集器用來收集現(xiàn)場控制信息和過程變化的信息。1723管理計算機基本控制器數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)操作板基本控制器CRT操作站監(jiān)督計算機 高速數(shù)據(jù)總線工程過程現(xiàn)場圖1-1集散控制系統(tǒng)框圖2.2集散控制系統(tǒng)的特點（1）系統(tǒng)構成靈活。從總體上看，DCS就是由各個工作站通過網(wǎng)絡通信系統(tǒng)組網(wǎng)而成的。根據(jù)生產(chǎn)需求，你可以隨時加入或者撤去工作站。系

8、統(tǒng)組態(tài)很靈活。（2）操作管理便捷。DCS的人機反饋都是通過CRT跟鍵盤、鼠標等實現(xiàn)的。可以監(jiān)視生產(chǎn)裝置乃至整個工廠的運行情況。（3）控制功能豐富。原先用模擬控制回路實現(xiàn)的復雜運算，通過高精度的微處理器來實現(xiàn)。（4）信息資源共享。只要在DCS系統(tǒng)中權限夠大，就能了解到任何參數(shù)。（5）安裝、調試方便。相比原先的模擬控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)算是很方便了。（6）安全可靠性高。2.3水泥廠集散控制系統(tǒng)介紹系統(tǒng)分為過程站和操作站，主要有過程站、操作站、現(xiàn)場站和編程器等組成，并且可以與外部計算機通訊，構成工廠管理系統(tǒng)。過程站是一個可編程過程控制站，可用于邏輯控制、順序控制和調節(jié)控制等，過程站的編程軟件是采用組態(tài)

9、化軟件。操作站是一種高性能的操作管理站，它可以完成以下任務：執(zhí)行用戶定義的工藝過程顯示、標準顯示、趨勢曲線顯示和報表。用于操作的人機對話功能。故障報警和事件顯示。趨勢曲線的歷史記錄?？刂葡到y(tǒng)的狀態(tài)顯示。設計用戶顯示畫面。打印報警和事件列表，拷貝顯示畫面?，F(xiàn)場站是遠程站，其作用是實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)參數(shù)的采集及執(zhí)行。編程器的作用主要是用于設計和修改應用程序及數(shù)據(jù)庫，它可以在線或離線編程。編程器通過總線，借助于網(wǎng)絡號和接點號與掛在總線上的管理站和控制站通訊。3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)3.1通信系統(tǒng)組成3.1.1通信系統(tǒng)模型傳輸信息所需的一切技術設備的總和稱為通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的一般模型如圖3-1所示。通信系統(tǒng)有以下

10、幾部分組成:3信息源收信者接收設備傳輸媒介發(fā)送設備干擾圖3-1通信系統(tǒng)的一般模型（1）信息源和收信者 根據(jù)信息源輸出信號的性質不同可分為模擬信源和離散信源。模擬信源輸出連續(xù)幅度的信號:離散信源輸出離散的符號序列或文字。模擬信源可通過抽樣和量化變換成離散信源。（2）發(fā)送設備 發(fā)送設備的基本功能是將信源和傳輸媒介匹配起來，即將信源產(chǎn)生的信號變換為便于傳送的信號形式，送往傳輸媒介。調制是最常見的變換方式。對于數(shù)字通信系統(tǒng)來說，發(fā)送設備常常由可分為信道編碼與信源編碼兩部分。信源編碼將連續(xù)信號變換成數(shù)字信號;而信道編碼則是使數(shù)字信號與傳輸媒介匹配，提高傳輸?shù)目煽啃院陀行?。發(fā)送設備還包括為達到特殊處理所

11、要求的各種處理，如多路復用、保密處理、糾錯處理等。（3）傳輸媒介從發(fā)送設備到接收設備之間信號傳輸所經(jīng)過的媒介。當數(shù)據(jù)通過媒介時必然將引入干擾，如熱噪聲、脈沖干擾、衰落等。媒介的固有特性和干擾特性直接關系到變換的選取。（4）接收設備接收設備的基本功能是完成發(fā)送設備的反變換，即進行解碼、譯碼、解密等。它的任務是從帶有干擾的信號中正確恢復出原始信息來，對于多路復成用信號，還包括解除多路復用，實現(xiàn)正確的分路。以上所述是單向通信系統(tǒng)，但在大多數(shù)場合下，信源兼為收信者，通信的雙方需要隨時交換信息，因而需要雙向通信。此外，通信系統(tǒng)除完成信息傳遞外，還必須進行信息的交換，傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)共同組成了一個完整的

12、通信系統(tǒng)，乃至通信網(wǎng)絡。3.1.2通信系統(tǒng)的性能度量通信的任務是傳遞信息，因此傳輸信息的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)最主要的質量指標。有效性是指在給定信道內能傳輸?shù)男畔热莸亩嗌?，而可靠性是只接收信息的準確程度。這兩者是相互矛盾而又相互聯(lián)系的，通常是可以互換的。模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。對于數(shù)字通信系統(tǒng)，有效性可用信息傳輸速率來衡量。二進制數(shù)字消息的信息速率用b/s(比特/秒)作單位。比特(bit)是信息量單位，當二進制數(shù)字0、1取值等概率時，傳送一個二進制數(shù)字其信息量就等于1 bit。信息速率

13、常稱比特率。顯然，當信道一定時，信息速率愈高，有效性也就愈好。為了提高有效性，可以采用多進制傳輸，此時每個碼元攜帶的信息量超過1 bit。若碼元速率為RS，信息速率為Rb，每個碼元有N種可能采用的符號，則它們之間的關系為: （式3-1）數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用錯誤率來衡量。誤碼率Pb=錯誤比特數(shù)/傳輸總比特數(shù) （式3-2）誤碼元率PS=錯誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù) （式3-3）有時將誤比特率稱為誤信率，誤碼元率稱為誤符號率。3.1.3數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的主要技術（1）傳輸信道傳輸信道指的是以傳輸媒質為基礎的信號通路，它是傳輸數(shù)據(jù)的物質基礎。信道特性的好壞，對傳輸系統(tǒng)及系統(tǒng)各部分的設計具有決定性的影響。因

14、此設計數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的第一步就是要選擇合適的信道，并詳細地調查了解。信道的特征。數(shù)據(jù)傳輸最常用的信道分有線和無線兩種。信道既給數(shù)據(jù)傳輸以通路，又給數(shù)據(jù)傳輸以限制。由于各種實際因素，信道提供的頻帶總是有限的，信道特性總是不完善的。數(shù)據(jù)信號通過信道時，往往發(fā)生振幅失真和相位失真，從而產(chǎn)生波形失真。除失真外，信號功率也由于信道的損耗而下降。而且，數(shù)據(jù)信號還被信道中一切不需要的和不確定的電擾動所損害，這些擾動稱為噪聲或干擾。信道對信號的某些損害可以設法消除或補償，但噪聲或干擾對信號的影響不能完全消除，因此，從這個意義上說，傳輸系統(tǒng)設計的主要目標是盡可能地抑制噪聲或干擾的不良作用。常見的對信道的描述有二進

15、制對稱信道模型(BSC)和修正二進制對稱信道(GBSC)，本設計的誤碼率計算也以這兩個模型為準，其后還給出香農(nóng)公式及信道容量。2二進制對稱信道模型(BSC )由于目前在信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)序列基木上是二進制序列，因此在信道中產(chǎn)生的錯誤不外乎是0錯成1或1錯成0。但無論哪一種錯誤，在差錯序列中這一位的取值均為1。如果0錯成1和1錯成0的概率相等，則我們稱這種信道為對稱二進制信道(BSC)。如果信道又是隨機的，則我們稱它為隨機二進制對稱信道。一般情況下，若無特別說明，就用BSC來表示隨機二進制對稱信道，它是最早提出的一個信道模型。如圖3-1所示。 1-Pe1-PePePe0011圖3-1 BSC信道模

16、型該信道模型中只有一個參數(shù)Pe，它就是0錯成1或1錯成0的概率，稱為信道轉移概率，也就是人們常說的誤碼率。由于BSC模型完全由一個參數(shù)Pe確定，在進行統(tǒng)計和計算時特別簡便，并且也基本上符合某些實際信道的差錯特性，故該信道模型用得非常廣泛，往往以它為基礎來計算各種差錯控制方式和各種糾錯碼的性能。在BSC中，對于長度為m個碼元的數(shù)據(jù)碼組，碼組不錯的概率P(n, 0),錯組概率P(n, 1)也稱誤組率 Pwu，出現(xiàn)m個錯誤的概率P(n ,m)以及出現(xiàn)等于和大于m個錯誤的概率P(n,m)分別為： （式3-4） （式3-5） （式3-6） （式3-7）概率P(n，m)服從二項式分布，當n很大時近似為泊松

17、分布，即： （式3-8）若n很大，且nPe 1，則近似可寫為P(n, 1) nPe （式3-9）修正二進制對稱信道(GBSC) BSC模型雖然計算簡單，但并不符合大多數(shù)實際信道差錯序列的0, 1分布情況，如在有線及大多數(shù)無線信道中，錯誤往往以突發(fā)形式出現(xiàn)，表現(xiàn)在差錯序列中1的出現(xiàn)是密集而不是隨機的。因此為了描述這種信道，對原來BSC模型加以修正，增加一個反映信道錯誤密集情況的參數(shù)，這樣既保持了原來BSC模型計算簡單的優(yōu)點，又反映了實際信道錯誤密集的情況，這就是所謂的修正二進制對稱信道模型，簡稱GBSC模型。GBSC模型由誤碼率Pe和錯誤密集指數(shù)a決定。其中錯誤密集指數(shù)a反映了錯誤密集的情況，也

18、就是反映了差錯序列中出現(xiàn)1的密集程度，a處在0和1之間。不同的信道，并不相同，它通常由實標測量決定。若a=0，則認為錯誤不相關，也就是BSC情況:若a=1，說明錯誤完全相關。如果我們知道了信道的Pe和a，則可以很容易地計算各種概率。下面給出計算各種概率的公式。 （式 3-10） （式3-11） （式3-12） （式3-13）僅當m / n 0時，信道容量C趨于，這意味著無干擾信道容量為無窮大:增加信道頻帶并不能無限制地使信道容量增大。當噪聲為白 色高斯噪聲時，隨著W增大，噪聲功率N= Wn0。也增大，在極限情況 下，即使信道帶寬無限增大，信道容量仍然是有限的；信道容量一定時，帶寬W與信噪比S/

19、N之間可以彼此互換。香農(nóng)公式給出了理論極限，但未對如何達到或接近這一理論極限，給出具體的實現(xiàn)方案。這正是通信系統(tǒng)研究的任務，四十余年來，人們正是圍繞著這一目標，開展了大量的研究，得到了各種數(shù)字信號表示方法和調制手段。（2）調制與解調調制器的功能是把輸入的比特流交換為適合于通過信道的電信號。為了實現(xiàn)調制，要產(chǎn)生一個載波，并讓載波波形的一個或幾個參量隨著數(shù)據(jù)信號而變化。載波波形有兩類:一類是正弦波，一類是脈沖波。在數(shù)據(jù)基帶傳輸系統(tǒng)中，采用脈沖載波的調制一般是脈沖振幅調制。用正弦載波調制的傳輸系統(tǒng)使用更廣泛，通常把它稱為通帶傳輸系統(tǒng)。正弦載波的調制有振幅調制、頻率調制、相位調制及復合調制等方式。解調

20、器的功能是完成調制的逆變換，即對接收波形進行識別，然后判決。所以，解調器又叫波形識別器。在任一碼元區(qū)間內，接收端只知道發(fā)送的波形是So(t),S,(t).Sm-1,(t)，而不能確知是哪一個。它只能根據(jù)混有噪聲的接收波形進行估計，因此判決難免有錯。在輸入信噪比相同的條件下，使判決差錯概率最小的解調器稱為最佳解調器(又稱最佳接收機)。解調的方法必須與調制方式相適應。.凡是涉及到相位的解調，必須采用相干或差分相干解調:而振幅調制與頻率調制可以采用相干解調，也可以采用非相干解調。無論哪一種調制方式，采用相干解調的性能均優(yōu)于非相干解調的性能。（3）同步通過調制，比特序列變換為代表碼元的波形序列。各個碼

21、元具有相同的時間長度。碼元之間的轉換是由發(fā)送端的時鐘脈沖進行控制的。為了解調，接收端必須確定碼元的轉換時刻。確定碼元轉換時刻的過程稱為位同步。在利用正弦載波進行傳輸?shù)那闆r下，為了實現(xiàn)相干解調，接收端除了要求位同步以外，還要求載波同步，也就是說要在接收端獲得相干載波。提取相干載波的過程稱為載波恢復或載波提取。位同步和載波同步的信息通常是從經(jīng)過各種各樣鎖相環(huán)路的接收信號波形中提取。除了位同步與載波同步以外，傳輸系統(tǒng)中還有更大時間范田的同步問題。發(fā)送的數(shù)據(jù)序列常常是分組的，若干組構成一幀。因此，接收端必須對收到的比特序列正確地進行分組，這些組同步和幀同步統(tǒng)稱為群同步。群同步的建立通常是在發(fā)送的比特流

22、中插入特殊的標志字符，接收機從收到的比特流中把標志字符檢測出來，作為群同步信息。（4）差錯控制由于噪聲和干擾的影響，解調器輸出的比特差錯率一般為10-3-10-5，而計算機要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍夭铄e率小于10-8-10-10，因此必須采用差錯控制技術，以便把解調器輸出的差錯率下降到使用者能夠接受的數(shù)值。此外，在信道瞬時中斷或存在脈沖干擾的情況下，解調器的輸出將出現(xiàn)成群的差錯，或叫突發(fā)差錯。對于這種類型的差錯，依靠加大信號功率來克服它是很不合算的，而采用差錯控制技術卻能以較小的代價取得良好的效果。差錯控制的基本方法有:反饋重傳(ARQ)、前向糾錯(FEC),混合糾錯(HEC)。不論哪種方法都要依靠編

23、碼技術，即在發(fā)送端有規(guī)律地在輸人數(shù)據(jù)中加入一定的多余碼，使接收端能夠因此而自動地檢測或糾正傳輸差錯。這些增加的多余比特稱為差錯控制比特，或校驗比特。 差錯控制編碼有兩種基本的類型:分組碼與卷積碼。編碼器根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)比特產(chǎn)生相應的校驗比特，其主要要求是編碼效率高、差錯控制能力強及實現(xiàn)簡單。譯碼器實現(xiàn)檢錯與糾錯，其主要要求是譯碼錯誤概率小、快速、簡單和譯碼時延小。目前在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，廣泛地采用反饋重發(fā)技術。接收端根據(jù)編碼規(guī)則，發(fā)現(xiàn)傳輸出現(xiàn)差錯后，經(jīng)過反饋信道請求發(fā)送端重傳，以便糾正差錯。這種方法的優(yōu)點是編碼效率可以高，對信道的適應能力強，只要選擇檢錯能力足夠強的編碼和可靠的反饋信道，則反饋重傳

24、能夠保證接收端最終輸出的比特差錯率滿足使用要求。在后面章節(jié)將進行詳細論述。 綜上所述，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕具^程是:輸入的數(shù)據(jù)比特流先經(jīng)過差錯控制編碼器，插人差錯控制比特后，再經(jīng)過調制器變成適合于通過信道的波形序列:這些波形通過信道傳輸后，產(chǎn)生了失真并混入了噪聲，解調器對它們進行識別，還原成比特流，其中出現(xiàn)的差錯由譯碼器檢測和糾正，如果譯碼器對差錯糾正不了，那么還需要通過反饋重傳來糾錯。3.2數(shù)字信號調制數(shù)字信號調制可分為三種基本方式:振巾副周制(AM)，頻率調制(FM)和相位調制(PM)。12353.2.1振幅調制（1）雙邊帶(DSB)振幅調制雙邊帶振幅調制的信號表示式為: （式3-15）式中，a是

25、振幅調制指數(shù)(0a1), m(t)是調制信號，c是載波角頻率。（2）雙邊帶抑制載波(DSB-SC)振幅調制 因為載波并不傳輸信息，所以使用雙邊帶抑制載波(DSB-SC)的振幅調制能夠節(jié)省傳輸所需的功率，DSB-SC信號的一般形式是: （ 式3-16）當m(t)的取值是-1或1時，便是二進制相移鍵控(2PSK)信號。（3）單邊帶(SSB)調制上述兩種DNB調制技術都要傳輸一個多余的頻帶，在應用中，如果頻譜效率很重要，則采用單邊帶調制可以把信號占據(jù)的頻帶減小一半。單邊帶信號可以寫為: （式3-17）式中m(t)是m(t)的希爾伯特變換。實際上，我們常采用帶通濾波器，在雙邊帶信號中抑制掉上邊帶或者下

26、邊帶，以產(chǎn)生SSB信號，并在傳送數(shù)據(jù)時發(fā)送載波導頻。（4）正交振幅調制(QAM)這種調制技術把兩個相位相差的DSB-SC信號迭加在一起，其表示式為 （ 式3-18）cosct項和sinct項在相量圖上是彼此正交的. cosct項通常被稱為同相信號，或者I信號; sinct項通常被稱為正交信號，或者Q信號。當是mQ (t)是mt的希爾伯特變換時，正交振幅調制也就變成了單邊帶調制。當mI(t)和mQ (t)是獨立的二進制數(shù)據(jù)時，正交振幅調制即使不用嚴格的濾波器，也可以在所需功率與帶寬方面，與單邊帶調制一樣有效。正交振幅調制信號要求相干解調，任何相位誤差都會在I信號與Q信號之間引起干擾，從而使性能下

27、降。當mI(t)與mQ (t)的取值為土I時，正交振幅調制和四相相移鍵控(4PSK)完全相同。3.2.2頻率調制(FM)（1）頻移鍵控(FSK)二進制頻移鍵控(2FSK)利用兩個頻率相差f Hz的正弦信號，進行二進制傳信。f叫做頻差，和載波頻率相比是很小的。實際上，常常用頻差比來說明頻差的大小，很多地方把頻差比稱為調制指數(shù)，其定義為: （式3-19）這里Tb是碼元寬度，rb是數(shù)據(jù)速率，rb =1 /Tb。和其他類型的調制一樣，2FSK既信號可以采用相干解調，也可以來用非相干解調。非相干解調可以采用兩個帶通濾波器，把信號中的兩個頻率分量分別濾出來，經(jīng)過包絡檢波，然后用一個判決器，把傳輸?shù)男臞自、

28、序列恢復出來。用這種方法進行解調，頻率間隔不能太小，至少應等于2/Tb，以防止兩個帶通濾波器的通帶發(fā)生明顯的交迭。如果用動態(tài)濾波器分路以構成最佳非相干解調器，則f可以小到1/Tb。另外一種方法是利用鑒頻器進行解調。這種方法不受上述頻差比h的限制。二進制頻移鍵控(2FSK)可以推廣到多進制頻移鍵控(MFSK, M2)。（2）連續(xù)相位頻移鍵控(CP-FSK)CP-FSK信號在碼元轉換瞬問沒有相位突跳，因而信號頻譜在頻帶之外的滾降加快。這類信號所占用的頻帶可以比相移鍵控小，在解調時如果采用遲延判決(增大觀察區(qū)間)，還可能獲得比相移鍵控更好的抗噪聲性能。CP-FSK可分為兩類:一類是全響應CP-FSK

29、，其基帶脈沖的響應限制在一個比特間隔:另一類是部分響應CP-FSK，其基帶脈沖的響應寬于一個以上的比特間隔。前者的頻譜在帶外的滾降加快，但主瓣較寬，后者的頻譜既有窄的主瓣，又有快的帶外滾降。（3）最小頻移鍵控(MSK)MSK是一種日益受人們重視的調制方式.MSK是全響應CP-FSK的特殊情況，其調制指數(shù)h=0.5.這種調制方式能獲得與PS K相同的性能，而且具有CP-FSK所固有的良好頻譜特性.MS K的另一優(yōu)點是實現(xiàn)自同步比較簡單。最小頻移鍵控也叫做快速頻移鍵拌(FFSK).“最小”二字指的是這種調制方式能以最小的調制指數(shù)(h=0.5)獲得正交信號;而“快速”二字指的是這種調制方式，對于給定

30、的頻帶，能比PSK傳送更高的比特速率。（4）高斯濾波最小頻移鍵控(GMSK) MSK雖然是一種性能優(yōu)良的調制方式，并且己在實際中獲得了廣泛的應用，但是就其頻譜特性來說，由于主瓣較寬，副瓣也大，因而還達不到某些窄帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)的要求。為此，人們在MSK的基礎上，采用高斯濾波器，對輸入到調制器的基帶信號進行預處理，這就形成了高斯濾波最小頻移鍵控。GMSK信號具育優(yōu)良的頻譜特性和較好的抗干擾性能，通過改變高斯濾波器的帶寬，可以改變已調信號的頻譜分布，以適應不同通倍系統(tǒng)的要求.這種調制方式在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中己獲得成功應用.3.2.3相位調制(PM)（1）相移鍵控(PSK)PSK調制方式的主要優(yōu)點是具有良

31、好的抗噪聲性能。PSK有兩種不同的形式:相干相移鍵控(PSK)、差分相移鍵控(DPSK)。相干相移鍵控信號必須用相干解調，差分相移鍵控可以用相干解調，也可以用差分相干解調。多相相移鍵控(M-PSK)也發(fā)展得較快，其中，四相相移鍵控(4PSK或QPSK)和八相相移鍵控8PSK)是最常見的多相相移鍵控。多于八相的相移鍵控，因為抗干擾性能差，并不可取。（2）偏置鍵控一四相相移鍵控(OK-QPSK)OK-QPSK是4PSK的改進型，也叫做交錯四相相移鍵控(S-4PSK)。它的優(yōu)點是可以限制信號在碼元轉換時刻的相位突變量，不會超過士/2，從而能減小信號經(jīng)過帶限系統(tǒng)所引起的包絡起伏。（3）/4偏轉四相相移

32、鍵控(/4-QPSK)/4- QPSK也是一種能限制信號相位突變量(不超過士3/4)的調制方式。/4-QPSK的優(yōu)點是其信號可以進行有效的非相干檢測，這對于在移動環(huán)境中難以提取相干載波的條件下實現(xiàn)信號檢測，是有實用意義的。/4-QPSK近年來得到了人們的重視，己被選做數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)的調制方式。上面對數(shù)字信號的調制進行了簡單的介紹。其中MSK具有較多的優(yōu)點，如MSK在比特轉換時不存在相位的急h I變化:MSK在為滿足帶寬要求而頻帶受限時，信號的包絡不會出現(xiàn)有過零的現(xiàn)象，包絡能保持其恒定性;MSK的解調和同步電路也很簡單，所以在本設計的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中采用了MSK調制方式，滿足無線通信的要求。

33、3.3數(shù)據(jù)的串行通信串行通信同并行通信相比，雖然速度低，因其較遠的傳輸距離而廣泛應用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳輸中。本設計中無線控制子系統(tǒng)的調度機就是通過串行通信來完成與上位機交互的，下面就數(shù)據(jù)串行通信的幾個主要方面進行介紹。3.3.1串行通信協(xié)議通信協(xié)議是為了保證通信的正確，通信雙方都必須遵守的一種約定。在通信中通信協(xié)議至觀重要。通過協(xié)議的約定，對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、糾錯方式以及控制字符定義等作出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_執(zhí)行。通信協(xié)議也叫做通信控制規(guī)程，它屬于ISO/OSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。目前，采用的串行通信協(xié)議有兩類:異步通信和同步通信協(xié)

34、議。（1）異步串行通信協(xié)議異步串行通信時，每個字符作為一個獨立的信息，可以隨機地出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中，即每個字符出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中的相對時間是任意的。然而，一個字符一旦開始出現(xiàn)以后，字符中各位則是以預先固定的時鐘傳輸。因此，異步通信方式的“異步”主要體現(xiàn)在字符與字符之間，至于同一字符內部的位與位之間卻是同步的。為了確保異步通信的正確性必須找到一個方法，使收發(fā)雙方在隨機傳送的字符與字符之間實現(xiàn)同步。這種方法就是在字符格式中設置起始位與停止位。接收器檢測到起始位就知道字符到達，接收器檢測到停止位就知道字符己結束。由于這種通信協(xié)議是靠起始位和停止位來進行字符同步的，所以有時也稱之為起止式協(xié)議。所以，一個字符單

35、位除了表示字符信息的數(shù)據(jù)位外，還有若干附加位。（2）同步串行通信 由于異步通信每傳送一個字符都加起、止信號等附加位，使其傳輸效率比較低，因此異步通信一般用在數(shù)據(jù)速率較慢的場合。在高速傳送時，一般應采取同步協(xié)議。目前國際上比較通用的鏈路級同步通信規(guī)程有面向字符型(Character-Oriented)和面向比特(Bit-Oriented)兩大類面向字符的同步協(xié)議 這種協(xié)定的特點是一次傳送由若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個字符，并規(guī)定了10個特殊字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結束標志以及整個傳輸過程的控制信息，它們也叫通信控制字。由于被傳送的數(shù)據(jù)塊是由一序列字符組成的，故被稱作面向字符的協(xié)議。

36、協(xié)議的一幀數(shù)據(jù)格式，如圖3-2所示。數(shù)據(jù)幀由幾個控制字開始緊跟著數(shù)據(jù)位數(shù)相同的各字符(ln),最后以校驗字段結束。SYNSYNSOH標題STX數(shù)據(jù)塊ETX/ETB塊效驗符圖3-2 BSC的幀數(shù)據(jù)格式在面向字符同步協(xié)議的幀格式中規(guī)定的10個通信字符的定義如圖3-3SOHSTXETBETXSYNEOTENQACKNAKDLE序始文始組終文終同步送畢詢問確認否定轉義圖3-3 BSC規(guī)程的傳輸控制字符集面向字符的同步通信有別于異步通信的特點是，它允許連續(xù)發(fā)送一序列字符，而每個字符的數(shù)據(jù)位數(shù)都相同，且沒有起始位和停止位。通常，一個數(shù)據(jù)幀內包含成百甚至上千個字符，而附加的控制信息僅幾個字符。這樣，附加信息

37、只占約1%。然而在異步傳輸中，一個字符幀內附加位約占20。因此，面向字符的同步傳輸效率要比異步傳輸高得多。由于在面向字符的同步通信協(xié)議中采用了一些傳輸控制字，從而增強了通信控制能力和校驗能力，但也出現(xiàn)了一些問題，例如如何區(qū)別數(shù)據(jù)字符代碼和特定字符代碼的問題，如果在數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)與特定的通信控制字符代碼完全相同的數(shù)據(jù)字符，這就會發(fā)生誤解。因此，通信協(xié)議應具有將特定字符作為普通數(shù)據(jù)處理的能力，這種能力叫做“數(shù)據(jù)透明”。為此，協(xié)議中設置了轉義定符DLE (Data Link Escape)。當把一個字符看成是數(shù)據(jù)時，就要在它前面加一個DLE，每當接收器收到一個DLE，就可預知下一個字符是數(shù)據(jù)字符。但是，

38、由于DIE本身也是特定字符，當它出現(xiàn)在數(shù)據(jù)塊時，也要在它前面加上另一個DLE。這種方法稱為字符填充，而字符的填充與字符的編碼有關，故實現(xiàn)起來相當麻煩。為了克服以上的缺點，提出了面向比特的同步協(xié)議。面向比特的同步協(xié)議面向比特的同步傳輸又稱作二進制同步傳輸。在面向比特的同步協(xié)議中，最有代表性的同步協(xié)議有如下三種:1)同步數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程SDLC (Synchronous Data Link Control)2)局級數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程HDLC(High Level Data Link Control)3)先進數(shù)據(jù)通信規(guī)程ADCCP( Advanced Data Communication Contro

39、l Procedure). 這些協(xié)議的特點是所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位，而且它是靠約定的.位組合模式而不是靠特定字符來標志幀的開始和結束。這些協(xié)議的一幀格式如表3-1所示，該傳輸格式中不是以字符而是以二進制位為最小傳輸單位，故稱為“面向比特”的協(xié)議。表3-1 HDLC/SDLC幀信息格式01111110ACIFC01111110開始標志地址控制信息效驗結束標志(1)HDLC /SDLC的標志字符HDLC/ SDLC協(xié)議規(guī)定，所有信息傳輸必須以一個標志符開始，且以同一個標志符結束。這個標志字符是01111110，稱為標志位(Flag)。從開始標志到結束標志之間部分構成一個完整的信息單位，稱為一

40、幀(Frame)。所有的信息是以幀的形式傳輸?shù)?，而標志字符提供了每一幀的邊界。接收端可以通過搜索01111110來確定幀的開頭和結束，以此建立幀同步。(2)地址字段和控制字段在標志位之后，可以有一個地址字段A(Address)和一個控制字段C(Control)。地址字段用來規(guī)定與之通信的次站的地址。控制字段可規(guī)定若干個命令。HDLC允許A字段可為任意長度，C字段可為8位或16位。(3)信息字段(數(shù)據(jù)字段)信息、字段包含有要傳送的數(shù)據(jù)，并不是每一幀都必須有信01、字段。即信息字段可以為0，這一種幀通常是控制幀。(4)幀校驗字段在信息場之后的是兩字節(jié)的幀校驗字段，幀校驗字段稱為FC(FrameCh

41、eck)或稱為幀校驗序列FCS(Frame Check Sequence).。HDLC/SD LC均采用16位循環(huán)冗余校驗碼CRC，其生成多項式為CCITT多項式X16十X 12十X5十1。除了標志位和自動插入的“0”位外，所有的信息都參加CRC計算。本設計的數(shù)據(jù)通信協(xié)議就是采用了HDLC規(guī)程，來保證數(shù)據(jù)的可靠、有序的傳輸。下面我們介紹串行通信的工業(yè)標準RS-232。3.3.2 RS-232C標準RS-232C標準最初是為遠程通信連接數(shù)據(jù)終端設備DTE與數(shù)據(jù)通信設備DCE而制定的，其適用于數(shù)據(jù)傳輸率為0-20KB/S范圍內的通信。但目前己廣泛地應用于計算機與終端或外設之間的近端連接。這個標難對

42、串行通信接口的物理特性：信號功能、電氣特性和機械特性都作了較明確的規(guī)定。RS-232C為了提高抗干擾能力和增加傳送距離，選擇一巧-15V -3V和+3V+15V這個范圍而不采用TTL邏輯。由于傳號和空號狀態(tài)用反邏輯電平來表示，其間最少有6V的電壓差，所以極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴S-232C異步串行通信的最大傳輸速率和最大傳輸線長度是相互制約的兩項性能指標。即可靠的最大傳輸速率隨傳輸距離的增加而減小?？煽康淖畲髠鬏旈L度也隨傳輸速率的增加而減小。當傳輸距離很短時，最大化輸速率可以很高;同樣當傳輸速率很低時，最大傳輸距離可以很長。用戶可以根據(jù)實際需要選擇合適的最大傳輸速率和最大傳輸線長度。對

43、于短距離通信可通過RS-232接口直接通信。RS-232一般有兩種接線方法:反饋與交又相結合的連接法;一種是簡單的三線連接法，如圖3-4保護地 1計 2算 3機 4接口或 5終 6端 20 712 計3 算4 機 接 口5 或6 終20 端7計算機RS-232CRS-232C終端發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接受數(shù)據(jù)接受數(shù)據(jù)清除發(fā)送清除發(fā)送請求發(fā)送請求發(fā)送DCE就緒DCE就緒DTE就緒DTE就緒信號地圖3-4反饋與交叉結合的連接法與三線連接法在一般的雙機短距離通信中，只需用到3根最基本的信號線:發(fā)送數(shù)據(jù)線、接收數(shù)據(jù)線和信號地線。本設計就是采用的三線制連接的.，串行通信除了RS232標準外，還有高抗干擾性能的

44、RS422和RS485標準。它們通過平衡方式傳輸數(shù)據(jù)，大大的增強了抗共模干擾的能力，因此數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率和距離都有明顯提高。故在現(xiàn)場干擾較強或傳輸距離較遠時，應改用RS-422或RS-485來傳輸數(shù)據(jù)。3.4數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡通信本設計的遠程維護子系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)參數(shù)，在遠端再現(xiàn)控制現(xiàn)場，從而實現(xiàn)系統(tǒng)遠程維護的功能。這里先介紹TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議模型，然后就數(shù)據(jù)傳輸中的安全性問題，對網(wǎng)絡安全和數(shù)據(jù)加密進行一些討論。673.4.1 TCP/ I P參考模型OSI協(xié)議模型定義了一個網(wǎng)絡標準，詳細劃分了各層的功能，為網(wǎng)絡發(fā)展奠定了基礎，而TCP/IP協(xié)議做為事實上的通信標準己廣泛應用到網(wǎng)絡中。TCP/IP

45、網(wǎng)絡協(xié)議是分不同層次進行開發(fā)的，每一層分別負責不同的通信功能，是一個協(xié)議族，TCP/IP協(xié)議通常被認為是一個四層協(xié)議系統(tǒng)，如圖3-5所示。用戶進程用戶進程用戶進程用戶進程硬件接口TCPUDPIPARPICMPRARPIGMP用戶層運輸層網(wǎng)絡層鏈路層媒體圖3-5 TCP/IP協(xié)議層次結構（1）鏈路層在TCP/IP協(xié)議族中，鏈路層主要完成三個目的:為IP模塊發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報;為ARP模塊發(fā)送ARP請求和接收ARP應答;為RARP發(fā)送請求和接收RA RP應答。TCP/IP協(xié)議支持多種不同的鏈路層協(xié)議。（2）網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層也稱互連網(wǎng)層，處理分組在網(wǎng)絡的活動，如分組的選路。在TCP/IP協(xié)議族中，網(wǎng)絡

46、層協(xié)議包括IP協(xié)議，ICMP協(xié)議，以及IGMP協(xié)議。IP協(xié)議是網(wǎng)絡層的主要協(xié)議，同時被TCP和UDP使用。TCP和U DP的分組數(shù)據(jù)同IP路由選擇在互連網(wǎng)中傳輸。ICMP是IP協(xié)議的附屬協(xié)議，IP層用它來與其它主機和路由器交換報文和其他重要信息，IGMP是Internet組管理協(xié)議，用來把U DP數(shù)據(jù)報多播到多個主機。（3）傳輸層 傳輸層主要為兩臺主機上的應用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協(xié)議族中，有兩個互不相同的傳輸協(xié)議:TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)。TCP為兩臺主機提供高可靠性的數(shù)據(jù)通信。它所做的工作包括把應用程序交給它的數(shù)據(jù)，分成合適的小塊交給下面的網(wǎng)絡層，確認

47、接收到的分組，設置發(fā)送最后確認分組的超時時鐘等。由于傳輸層提供了高可靠性的端到端的通信，因此應用層可以忽略所有這些細節(jié)。而另一方面，U DP則為應用層提供一種非常簡單的服務。它只是把稱作數(shù)據(jù)報的分組從一臺主機發(fā)送到另一臺主機，但并不保證該數(shù)據(jù)報能到達另一端。任何必需的可靠性必須由應用層來提供。這兩種運輸層協(xié)議分別在不同的應用程序中有不同的用途。（4）應用層應用層負責處理特定的應用程序細節(jié)，提供下而這些通用的應用程序:Telnet遠程登錄、PTP文件傳輸協(xié)議、SMTP簡單郵件傳送協(xié)議、SNMP簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議。3.4.2網(wǎng)絡安全在網(wǎng)絡中傳輸數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的安全性是十分重要的。以下先討論網(wǎng)絡安全模型

48、。11（1）網(wǎng)絡安全模型可信賴的第三者安全性變換安全性變換竊聽者責任者消息信息通道消息責任者圖3-6網(wǎng)絡安全的模型一個消息跨越互連網(wǎng)從一方傳送到另一方，收發(fā)雙方是該事務的責任人，他們必須就所發(fā)生的交換進行協(xié)調。通過互連網(wǎng)確定從源到目的地的路由以及通過兩個責任收發(fā)者的通信協(xié)議，即可以創(chuàng)建一條邏輯信息信道。當希望保護信息傳輸時，就可通過安全性變換來提供保護。提供安全性的技術可分為兩個部分:將被發(fā)送的信息進行安全性相關的變換，包括消息的加密，通過加密攪亂了該消息，使對手不可讀:增加基于該消息內容的代碼，使之能夠用于證實發(fā)送者的身份由兩個責任者共享的某些秘密信息，但希望不為對手所知。如加密密鑰，該密鑰

49、是連接在傳輸前攪亂消息的變換和接收之后使之恢復原狀的變換的紐帶。這個一般模型表明，在設計特殊安全性服務時應完成四個基本任務:第一是設計一個算法來執(zhí)行安全性相關的轉換，該算法應當使對手不能破壞該算法的目的:第二是生成用于該算法的秘密信息:第三是研制秘密信啟、的分布和共享的方法;第四是指定由兩個責任者使用的協(xié)議，該協(xié)議利用安全算法和秘密信息以取得一種特殊的安全服務。（2）數(shù)據(jù)加密模型由發(fā)送者和接收者共相的密鑰加密算法解密算法明文輸入明文輸出傳輸?shù)拿芪膱D3-7常規(guī)加密的簡化模型圖3-7顯示了常規(guī)加密過程，明文被轉換為表面上看來是無規(guī)則和無意義的密文。加密過程由算法和密鑰組成，密鑰是獨立于明文的值。算

50、法根據(jù)當時所使用的特定密鑰產(chǎn)生不同的輸出，改變密鑰就改變了算法的輸出。一旦產(chǎn)生了密文，該密文就能夠被用于傳輸。在接收方，通過使用解密算法和用于加密的相同密鑰，該密文能夠被轉換回最初的明文。常規(guī)加密的安全性取決于加密算法必須足夠強大，使得僅根據(jù)密文就能破譯出消息是不切實際的.除此以外，常規(guī)加密的安全性取決于密鑰的安全性，而不是算法的安全性。這就是說，基于密文加上加密/解密算法的知識能破譯出消息的做法是不現(xiàn)實的。3.5差錯控制數(shù)據(jù)傳輸中需要通過差錯控制來降低數(shù)據(jù)的誤碼率，提高通信的質量。數(shù)據(jù)傳輸通過檢錯、糾錯碼來提高通信質量是一個重要的通信手段。檢錯和糾錯碼又根據(jù)不同的應用要求，分為很多的類型。下

51、面只介紹和本設計相關的線性分組碼和循環(huán)碼。129（1）線性分組碼要使碼組具有一定的檢錯或糾錯能力，必須在它們中加進一定的多余碼元。從信源送出的信息元，先按組進行劃分，然后對各信息組按一定規(guī)則加入多余碼元，則這種按組進行編碼的方法稱為分組編碼。 一個(n, k)分組碼，表示碼組長為n，其中有kn位信息元，n一k個校驗元。長為n的所有二進制組(或稱n重)共有2n個，但長為k的信息組共有2K個。而分組編碼其實就是以一定的規(guī)則從2n個n重中挑選出2K個n重，使個2K信息組與2K個n重之間建立一一對應關系，這2K個n重組成了一個(n, k)分組碼。我們通常稱這2K個n重為許用碼組，簡稱碼組、碼矢或碼字，

52、而其余的2n -2K個n重為禁用碼組。一般而言，如果任一個(n, k)分組碼，信息元和校驗元之間的關系為線性的，則稱為線性分組碼。（2）循環(huán)碼循環(huán)碼是線性碼，由于它易于用現(xiàn)代代數(shù)進行分析和構造，特別是由于它的編譯碼器易于制作，因此循環(huán)碼在實際上用得非常廣泛。一個(n, k)循環(huán)碼是碼長為n，有k個信息元的線性碼。它具有如下特點:任一碼組的每一次循環(huán)移位(左移或右移)得到的是碼中的另一碼組。即若(Cn-1Un-2C0)是(n,k)碼的碼字，則(Cn-2Cn-3C0，Cn-l)也是(n, k)碼的碼字。具有這種循環(huán)移位不變性的線性分組碼稱為循環(huán)碼。 為了便于用代數(shù)來研究循環(huán)碼，我們把長為n的碼組與

53、n-1次多項式建立如下對應關系。若碼組C=(Cn-I Cn-2. C1C0)，相應的多項式表示為 （式3-20）則稱C(x)為碼多項式。循環(huán)碼是線性碼，因此必有k個線性無關的碼字作基底，能把2K個碼字生成出來。下面討論如何找循環(huán)碼的基底。若從(n, k)循環(huán)碼的2K個碼字中，調出一個前面k-1位都是0的n-k次碼多項式 （式3-21）則g(x) 、xg(x) 、 x2g(x) . xk-l g(x)都是碼字，且這k個碼字線性無關，因而可以用這k個碼字作為循環(huán)碼的基底，并以該基底作為矩陣G的行。由于G矩陣一旦確定，碼也就確定，編碼問題也就解決了。因此G矩陣稱為碼的生成矩陣，算子g(x)稱為碼的生成多項式。生成矩陣G的多項式可表示為： （式3-22）對k個信息碼元組進行編碼，就是把它與G矩陣相乘。設(n, k