基于FPGA水声通信调制解调系统的设计与实现

曲乐成

中国海洋大学

摘要：

随着人们对海洋的不断探索，水声通信技术越来越被重视。本论文所设计基于FPGA水声通信调制解调系统，是一套单向低速率水声通信系统，在实现水声通信的基础上，旨在验证所设计的水声通信系统硬件平台和系统整体方案的可行性，并为系统后期系统的优化和升级奠定基础。该设计分别对系统的功率放大器、小信号放大器、FPGA数字处理系统等硬件部分进行设计与实现;并同时通过一定的软件算法对信号进行调制解调，从而完成整个水声通信系统的设计和验证工作。　　本论文的主要工作之一是水声通信系统硬件平台的实现，包括功率放大器，小信号放大器电路。功率放大器是水声通信中发射机中最重要的部分，本文描述一种高效率的D类功率放大器设计与实现方法。选用了一片集成了三角波产生、信号比较器、MOSFET驱动电路以及保护功能的驱动芯片，桥接两个专为D类功率放大器而优化的MOSFET功率管，组成效率高、低失真的数字功率放大器，并且具有较小的尺寸，能大大减少功放电路的体积、重量及成本。接收端的小信号放大电路是通过运放芯片组成多级放大电路组成，并在放大电路的一级和最后一级加了带通滤波器滤除噪声干扰，来完成水声小信号的放大工作。　　本论文的另一个主要工作是在硬件电路的基础上完成FPGA的调制解调系统方案设计。调制方式采用了FSK调制，虽然传输速率较低，但是具有很好的抗干扰能力，而且便于实现和调试。解调部分采取了FFT解调，调用了FPGA的已经设计好的FFT IP核，可以准确快速的完成FFT工作。在信号接收端本设计采用自相关算法来实现信号的检测，并完成信号的同步操作来克服码间干扰。

关键词：水声通信系统;设计理念;现场可编程门阵列;码间干扰

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：信号与信息处理

导师姓名：李欣

学位年度：2015

语种：中文

分类号：TN929.3

页数：75

在线出版日期：2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）