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便携式水声数字语音通信系统的设计

作　者: 胡稼悦
导　师: 桑恩方
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 水声通信 语音通信 正交频分复用 DSP
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 196次
引　用: 7次
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内容摘要


随着人类开发利用海洋步伐的加快,水声语音通信技术的研究越来越受到人们的重视。但应用于陆地上的通信技术并不能够完全应用于水声通信领域,这主要是由于水声信道具有有限的通信带宽及其时变、空变等特性,因此需要采用一种适用于水声信道的通信方式进行语音通信。具有抗多途干扰、抗频率选择性衰落、频谱利用率高等特点的正交频分复用技术是很好的选择。此外,由于在水声信道中可利用的工作频率较低,信道带宽较窄,因此必须对语音信息进行大幅度压缩来降低传输所需的比特率,本论文对语音低速率编码技术进行简要介绍,利用集成模块对原始语音进行压缩,并采用带宽利用率较高的QDPSK相位调制技术对压缩语音进行传输,同时结合OFDM技术来有效地克服多途时延以及信道的频率选择性衰落,利用交织技术和信道编码技术进一步保证系统的低误码率。本论文以整个系统的硬、软件设计为主要研究对象,设计了一套基于OFDM的半双工、低功耗、便携式的水声语音通信系统。硬件设计上主要对模拟部分和基于TMS320VC5509A的数字处理器平台两部分进行了介绍,给出系统的硬件总体框图,并全面、具体的阐述了本系统涉及到的硬件电路设计与逻辑接口问题;软件设计上采用了适合水声信道的正交频分复用技术,完成了正交频分复用技术在DSP数字处理平台上的C语言实现,并着重介绍了软件的工作流程。最后,在Matlab/Simulink环境下对系统进行了仿真,并通过联调实验进一步验证了水声语音通信系统的可行性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 论文研究背景和意义  9-10
  1.2 水声语音通信系统介绍  10-12
    1.2.1 水声信道的特点  10-12
    1.2.2 水声语音通信系统的发展历程  12
  1.3 国内外研究现状  12-15
  1.4 论文的主要研究内容  15-16
第2章 水声语音通信系统中的关键技术分析  16-31
  2.1 语音的低速率编码技术  16-19
  2.2 差错控制编码技术  19-25
    2.2.1 分组码与卷积码  20-24
    2.2.2 复合编码  24-25
  2.3 数字调制技术  25-28
  2.4 OFDM调制技术  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 水声语音通信系统的硬件设计  31-51
  3.1 系统实现方案  31-32
  3.2 模拟部分  32-35
    3.2.1 语音输入输出接口电路  32
    3.2.2 前置放大电路的设计  32-34
    3.2.3 带通滤波电路的设计  34-35
    3.2.4 后置放大电路的设计  35
  3.3 基于 TMS320VC5509A的数字处理器平台  35-50
    3.3.1 TMS320VC5509A简介  35-42
    3.3.2 数字电源设计  42-43
    3.3.3 语音信号协处理器电路设计  43-46
    3.3.4 高采样率CODEC电路设计  46-48
    3.3.5 EEPROM接口设计  48-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章 水声语音通信系统的软件设计  51-62
  4.1 VC5509A的自举引导  51-55
    4.1.1 概述  51-53
    4.1.2 引导模式选择  53
    4.1.3 SPI EEPROM串行引导模式  53-54
    4.1.4 引导表的建立  54-55
  4.2 系统主控程序流程  55-56
  4.3 发射部分  56-59
    4.3.1 系统发射流程  56-57
    4.3.2 帧结构  57
    4.3.3 OFDM的调制  57-59
  4.4 接收部分  59-61
    4.4.1 系统接收流程  59-60
    4.4.2 同步检测  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章 系统仿真与联调实验  62-68
  5.1 系统仿真  62-65
    5.1.1 Matlab/Simulink简介  62
    5.1.2 仿真结果分析  62-65
  5.2 系统电联调实验  65-67
  5.3 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  72-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 水下通信（声纳通信）
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