基于FPGA的OFDM水声通信系统设计与开发

梁欣

中国海洋大学

摘要：

随着海洋开发和利用的迅速发展与成熟,人们对于水下通信的需求大为增加,如何在海洋中实现高速率、高可靠性的信息传递成为当今人类的重要研究课题。正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术是一种具有抗多途特性和带宽利用率高的高速率数据传输水声通信技术,在水下通信中具有较好的应用前景。很多研究人员对于OFDM水声通信系统作了大量的理论研究和仿真实验,并取得了一定成绩,但由于缺乏专门应用于OFDM水声通信实现的硬件平台,因此大部分还都处于理论研究和系统仿真阶段。
本论文源于国家863科研项目——基于传感器网络的深远海环境监测体系结构及关键技术研究开展工作,主要致力于水声通信系统的研究和设计。根据实际需要,对OFDM水声通信系统的技术原理进行了分析,又根据硬件系统的相关技术指标,在原有的水声通信硬件平台基础上构建起了完整的OFDM水声通信系统。
论文首先介绍了OFDM水声通信系统的原理,又根据原理深入分析了OFDM水声通信系统的功能和性能需求,提出了系统的整体设计方案,并介绍了系统的设计参数以及系统需要的各个模块。
论文的另一个重要工作就是基于FPGA的硬件开发平台,并利用SOPC技术,具体实现了OFDM水声通信系统主要模块的逻辑设计,系统验证模块的设计,以及相关的软件控制功能设计。在系统的设计和开发过程中采用软硬件协同方式,使系统达到了高性能处理、高灵活性、可配置、可移植、可裁剪及降低成本的要求。
最后,论文通过大量的计算机仿真工作,以及部分实验,验证了OFDM水声通信算法的可行性以及实现方式的可靠性。并根据本系统实际研究开发的结果,分析总结了系统的特点,同时针对目前设计中遇到的部分问题提出了下一步研究的建议。

关键词：水声通信;正交频分复用;FPGA平台;软硬件协同设计

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：控制理论与控制工程

导师姓名：黎明

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TN929.3

页数：68

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）