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基于MC-CDMA技术的水声通信调制解调系统的研究与实现

作　者: 秦端振
导　师: 李欣
学　校: 中国海洋大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 水声通信 扩频 正交频分复用 MC-CDMA
分类号: TN929.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


在当代社会中,随着人们在海洋领域的活动日益增多,对水声通信的需求也日益增加,除了军事需要,民用海洋开发也越来越多的对水声通信提出了需求。很多水下作业的潜艇、潜水器、水下探测设备、水下机器人等都需要包括图像、声音、数据等信息的传送。这使得水声通信的研究非常的具有实际意义。CDMA技术是3G通信的核心技术,OFDM技术则是未来4G技术的关键技术。CDMA和OFDM技术的结合继承了两种技术的优点,在高速的数据传输中具有很大的优势,成为了水声通信研究中的热点。本文研究了CDMA和OFDM两种技术的原理,对两种技术的优缺点进行了分析和对比,并且深入的研究了两种技术的结合方法,重点研究了MC-CDMA的原理和实现方法,并以MC-CDMA方案建立了基于FPGA的调制解调系统,实现了MC-CDMA在水声通信中的应用。本文的研究成果主要包括：1、研究了CDMA基本原理和特点,研究了CDMA的扩频、调制等关键技术,对扩频码进行了研究,借助VC程序生成扩频码,在FPGA中直接使用生成扩频码的方法,节约了硬件资源。2、对OFDM的原理和性能进行了研究,讲述了利用DFT和IDFT对信号进行调制和解调的原理,利用加入循环前缀的方式消除频率偏差,实现符号定时同步的方法,使用FFT/IFFT模块实现了信号的调制和解调。3、研究了CDMA和OFDM两种技术的结合的方法,介绍了现有的几种结合技术的原理和特点,并对几种技术的性能进行了分析和对比。4、采用MC-CDMA方案建立了基于FPGA的水下通信调制解调系统,根据实际需要制定系统参数,对系统的软硬件进行设计,实现了MC-CDMA在水声通信中的应用。5、在实验室建立了水池通信实验平台,在测试中系统运行稳定,表现良好,最后对系统的进一步改进作出了展望。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
1 绪论  9-13
  1.1 论文研究背景  9-10
  1.2 CDMA和OFDM技术综述  10-11
  1.3 CDMA和OFDM技术在水声通信中的应用  11-12
  1.4 论文的主要工作  12-13
2 CDMA和OFDM技术  13-27
  2.1 CDMA技术  13-18
    2.1.1 扩频通信的定义和依据  13
    2.1.2 扩频通信的基本原理  13-14
    2.1.3 伪随机序列  14-16
    2.1.4 m序列的性能分析  16-17
    2.1.5 Gold序列的产生和性能  17-18
    2.1.6 小结  18
  2.2 OFDM技术  18-27
    2.2.1 OFDM的原理  18-21
    2.2.2 基于快速傅里叶变换的OFDM系统  21-22
    2.2.3 保护间隔和循环前缀  22-23
    2.2.4 OFDM同步技术  23-24
    2.2.5 峰均功率比  24-25
    2.2.6 小结  25-27
3 CDMA和OFDM技术的结合  27-32
  3.1 MC-CDMA  27-29
  3.2 MC-DS-CDMA  29
  3.3 MT-CDMA  29-30
  3.4 几种方案的对比  30-31
  3.5 本章小结  31-32
4 基于MC-CDMA的水下通信系统硬件设计  32-46
  4.1 FPGA芯片及其电路设计  33-38
  4.2 模数转换  38-40
    4.2.1 模数转换芯片  38-39
    4.2.2 电平转换芯片  39-40
  4.3 数模转换  40-41
  4.4 输入输出电路  41-44
    4.4.1 数字信号  41-43
    4.4.2 模拟信号  43-44
  4.5 供电电路设计  44
  4.6 本章小结  44-46
5 系统软件设计  46-56
  5.1 系统参数选取  46-47
  5.2 FPGA内部程序设计  47-55
    5.2.1 UART模块设计  47-49
    5.2.2 FIFO(先进先出)模块设计  49-50
    5.2.3 扩频模块  50-53
    5.2.4 FFT/IFFT模块  53-54
    5.2.5 加入循环前缀  54
    5.2.6 数模转换模块  54-55
  5.3 本章小结  55-56
6 总结  56-61
  6.1 调试与实验  56-58
  6.2 总结  58-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
个人简历  64
发表的学术论文  64

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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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