双模水声通信仿真及其在OMAPL138平台上的实现

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangxi0922
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现今对海洋的探索和开发的需求日益迫切,使水声通信网络受到越来越多的关注。水声通信节点作为水下通信网最主要的组成部分,需要长时间布放在海底,维护成本比较高,所以需要合理设计通信算法,降低信号解算的复杂度,延长其工作时间。论文从降低通信算法复杂度的角度,开展了基于非相干解调的跳频和 OFDM-MFSK技术的研究,并基于现有的OMAPL138硬件平台进行了双模水声通信方法的移植。  首先,开展了点对点的跳频水声通信技术的理论研究与仿真,主要包括跳频图案选取问题,系统参数的相互制约,多普勒估计和补偿的问题等。水声跳频通信具有很好的稳健性,特别在近海信道中具有得天独厚的优势,并且基于能量解调的非相干解调方式复杂度低,易于实现。  由于跳频通信系统传输速率低下,无法实现大数据量的传输,所以在此基础上,本文研究了同样基于能量解调的OFDM-MFSK水声通信技术,并研究了卷积码编码、Viterbi译码器基本原理并在此基础上开展了基带和通带的通信性能仿真。OFDM-MFSK通信不需要采用信道估计和均衡技术,复杂度低;这样既保证了整个系统的高速率需求,又保留了非相干解调方式低复杂度的优点。  最后,本文在以TI公司OMAPL138芯片为核心的硬件平台上进行了双模通信算法的实现,主要工作内容包括波形发射及信号采集模块的相关外设驱动配置以及调制解调、编译码及实时解算算法的实现等,并且结合水池实验和外场湖试验证了双模通信节点的可实现性,其可以同时检测跳频和 OFDM-MFSK两种模式的信号,能够支撑通信网运行ALOHA协议。
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