基于OMAP的水声通信系统的研究与设计

论文摘要

信号在水声信道中的传递受多径干扰的影响十分重大。对水声信道影响较大的几个因素是：水声信道参数、传播损失和多普勒频移。尤其在水深较浅的区域,直达声和反射声混合形成复杂信号从而形成码间干扰,OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术因为其本身可以有效的对抗多径干扰,适合在具有多径和衰落的信道中进行高数据率的数据传输。从上个世纪90年代中后期开始逐步将OFDM技术应用于水声通信中。本文对OFDM技术进行了深入的研究。OFDM技术应用离散傅里叶变换和其逆变换方法解决了多个互相正交的子载波和从子载波中恢复原信号的问题。这就解决了多载波传输系统发送和传送的难题。应用快速傅里叶变换更使多载波传输系统的复杂度大大降低。因此OFDM技术对于水声通信系统具有很强的实用性。定时同步是OFDM技术的重点,本文的定时同步采用匹配滤波器来实现,具体的算法用重叠保留法做信号的相关。但是应用OFDM技术系统仍然要进行大量繁杂的数字信号处理过程,需要数字处理功能强大的元器件,OMAP L137芯片具有ARM核心和DSP核心,可以完成事物密集型和计算密集型两类任务,并且其内部具有音频加速硬件,故非常适合作为水声通信系统的硬件平台。OMAPL137处理器将DSP+ARM两种处理器核心完美融合,充分的利用了ARM处理器核心的事务管理功能和DSP处理器核心的强大计算功能。本文完成了Linux操作系统下的ARM处理器核心和DSP处理器核心的数据通信功能,采用驱动程序的方式进行了数据交换,实现了ARM的事物管理和DSP端的编码解码,完整和充分的发挥了硬件的效能。最后,本章讨论了基于以OMAP-L137处理器为核心模块构建硬件系统和以linux为操作系统设计软件的方法。在DSP端完成了通信数据的编码和解码并给出了实验情况。试验结果表明,在此硬件平台上配合linux操作系统下的软件能够精确的完成水声通信任务。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 水声通信技术的研究现状
• 1.2 水声通信技术的研究背景
• 1.2.1 水声信道的多径干扰
• 1.2.2 声传播的损失
• 1.2.3 多普勒频移
• 1.3 论文的主要内容及组织方式
• 第2章 OFDM的原理及计算机仿真
• 2.1 OFDM的技术概述
• 2.2 OFDM的基本原理
• 2.3 OFDM的优点和不足
• 2.4 OFDM的保护间隔和循环前缀
• 2.5 OFDM的MATLAB仿真
• 2.6 本章小结
• 第3章 信号同步与检测
• 3.1 OMAP处理器和LINUX操作系统的特点
• 3.2 匹配滤波器的设计
• 3.3 重叠保留法实现信号相关
• 3.4 本章小结
• 第4章 硬件与软件的设计与实现
• 4.1 数模与模数转换电路的设计
• 4.2 数字信号处理平台设计
• 4.3 LINUX系统的移植
• 4.4 OMAPL137中ARM与DSP通信LINUX驱动程序设计
• 4.5 OFDM算法的DSP实现
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢