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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

秦端振  
【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。


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