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基于FPGA的OFDM水声通信系统设计

发布时间:2018-06-29 21:55

  本文选题:FPGA + 正交频分复用技术 ; 参考:《浙江工业大学》2014年硕士论文


【摘要】:随着海洋开发和利用的迅速发展,人们越来越重视水下语音通信系统的研究与开发,如何在海洋中实现高速率、高可靠性的信息传输成为水声通信中的研究重点。正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)是数字通信中的一种多载波并行传输技术,它具有较高的频带利用率,对多途干扰具有很强的抵抗能力。因此,OFDM技术被引入到水声通信领域。由于FPGA具有并行处理方式,适用于OFDM算法的实现,因此基于FPGA的OFDM水声通信系统的设计具有重要的应用价值。本文介绍了OFDM技术的基本工作原理和关键技术,并简要的介绍了FPGA设计的基本结构和开发流程。针对FPGA适合并行处理的特点,设计了一种基于FPGA的OFDM水声通信系统,完成的主要工作和取得的成果如下:(1)本文首先对水声信道的基本传输特性进行了初步分析,其次对OFDM技术的基本原理和关键技术进行了简单介绍。最后根据总体需求提出了OFDM水声通信系统的整体架构。(2)设计了在FPGA上实现OFDM系统的具体方案。系统分为发射机和接收机两部分:发射机完成数据的调制,把上位机送来的比特流调制成OFDM符号,并送到射频前端发送。接收机把接收到的OFDM符号解调成为比特流。完成了FPGA内部所有模块的设计:发射机主要分为数据预处理模块、数据映射模块、导频插入模块、IFFT和循环前缀模块以及数字上变频模块等。接收机主要分为数字下变频模块、帧同步模块、时反模块和多普勒补偿模块等。(3)采用Verilog HDL硬件描述语言编写程序,在Xilinx的FPGA上完成算法的逻辑综合和硬件测试。
[Abstract]:With the rapid development of ocean development and utilization, people pay more and more attention to the research and development of underwater voice communication system. How to achieve high speed and high reliability information transmission in the ocean has become the research focus in underwater acoustic communication. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a kind of multicarrier parallel transmission technology in digital communication. It has high bandwidth efficiency and strong resistance to multi-path interference. Therefore, OFDM technology is introduced into the field of underwater acoustic communication. Because FPGA has parallel processing mode, it is suitable for the realization of OFDM algorithm, so the design of OFDM underwater acoustic communication system based on FPGA has important application value. This paper introduces the basic principle and key technology of OFDM technology, and briefly introduces the basic structure and development flow of FPGA design. According to the characteristic that FPGA is suitable for parallel processing, a kind of OFDM underwater acoustic communication system based on FPGA is designed. The main work and achievements are as follows: (1) the basic transmission characteristics of underwater acoustic channel are analyzed preliminarily in this paper. Secondly, the basic principle and key technologies of OFDM are briefly introduced. Finally, the overall architecture of OFDM underwater acoustic communication system is proposed according to the overall requirements. (2) the implementation of OFDM system on FPGA is designed. The system is divided into transmitter and receiver: the transmitter modulates the data, modulates the bit stream sent by the host computer into OFDM symbol, and sends it to the RF front-end. The receiver demodulates the received OFDM symbols into a bit stream. The transmitter is divided into data preprocessing module, data mapping module, pilot insertion module Ifft and cyclic prefix module, digital up-conversion module and so on. The receiver is mainly divided into digital downconversion module, frame synchronization module, time-inverse module and Doppler compensation module. (3) using Verilog HDL hardware description language, the algorithm logic synthesis and hardware test are completed on Xilinx FPGA.
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN929.3

【参考文献】

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本文编号:2083494

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