基于TS101的嵌入式通信发射机的研制

论文摘要

本文深入研究了基于TS101的多DSP处理器的嵌入式通信发射系统的设计及实现；按照该系统的技术指标要求，完成了水声通信编码器的软硬件设计和调试，阐述了功放和宽带换能器的匹配方法，介绍了两种常用通信调制信号的产生方法，研究了限幅法减小OFDM信号的峰值平均功率比的性能。本文所设计的系统是在现有DSP处理板的基础上增加一块编码器背板，在分析各种可能的实现方法后，选择了对原系统影响最小的方案实现，它能产生任意编码的长时间连续波形信号。实验表明，该发射系统应用于水下通信，可满足通信的各种编码需求。 本论文的主要工作和研究成果包括以下几个方面： 详细讨论了水声通信系统的构成以及各部分的实现；结合实际通信的需要，介绍了水声通信的信道特点以及误差和干扰来源；讨论了MFSK和OFDM这两种调制方法的原理，及相应的时域波形产生方法；讨论了OFDM调制过程中所遇到的峰值平均功率比的问题及解决方法(限幅法减小峰值平均功率比的性能)。 结合通信编码器的研制，分别从硬件和软件两个方面来介绍编码器的设计。在介绍已有的信号处理硬件系统后，分析了各种扩展方案的优缺点，选取一种最佳的方案；硬件方面，研制并设计了用于水声通信的通信编码器硬件电路，介绍了电路各部分实现；在软件方面，介绍了设计过程中使用到的两种软件，以及在编程过程中需要注意的问题，最后，详细研究了系统产生信号波形的原理、程序设计流程图、以及在实时计算数据时的一些细节问题。 结合整个系统的调试和功能测试，对系统实现过程中的一些问题进行详细的阐述。从DSP和FPGA两个芯片程序的配合设计，介绍了系统中某些功能及时序的设计，给出了整个系统的设计流程，介绍了两种中断服务程序，以及实时计算数据时遇到的一些细节问题；以正弦信号为例，对输出信号进行测量，并分析误差的原因。 通过实验来验证产生信号是否满足通信要求。用编码器分别产生MFSK和OFDM两种常用的通信信号波形，对其采样后使用相应的解码程序分别进行解

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 序言
• 1.2 嵌入式水下通信发射系统
• 1.3 本论文内容的安排
• 第二章 水声通信系统介绍
• 2.1 水声通信系统的组成
• 2.2 MFSK信号特点
• 2.3 OFDM信号特点
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 信号处理系统硬件资源
• 3.2 通信编码器的硬件设计
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 VISUALDSP++4.0介绍及使用
• 4.2 QUARTUS II介绍及编程
• 4.3 系统程序设计
• 第五章 通信发射机系统的调试和性能测试
• 5.1 调试工作平台介绍
• 5.2 输出信号及误差分析
• 5.3 两种通信信号产生及其通信实验
• 5.4 功放与换能器的匹配连接
• 第六章 总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文情况
• 致谢