OFDM水声通信系统中均衡及多普勒补偿的实现研究

摘要

作为近年来水声通信系统中的研究重点和热点的正交频分复用（OFDM）技术，具有频谱利用率高、抗多径和脉冲噪声能力强、在高效带宽利用率情况下的高速传输能力以及实现方法简单的优点。但面临有限的带宽、强多途干扰和信道结构的快速时变等问题。
　　 本论文的主要任务是在水声通信信号处理板上实现一个具有信道估计和均衡、多普勒补偿模块的OFDM系统。信号处理板采用高性能定点DSP芯片TMS320C6455作为主要的信号处理芯片，辅以Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA芯片XC2V1000-5FG256作为板上逻辑控制。在整板数字和模拟数据流均打通以后，进行OFDM系统的软件设计，包括发送部分和接收部分。系统的软件设计是基于DSP/BIOS系统实现的，可以做到实时处理数据。文中对信道估计和均衡以及多普勒补偿的原理和实现方法进行了阐述，并且给出了结果。
　　 由于需要实时地进行相关、浮点运算，所以DSP计算量很大，除了该款DSP本身主频非常高这个优势，在设计软件时，也充分考虑了流程和结构。并且文中给出了系统的实时性分析。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 水声通信研究情况

1.3 信号处理平台简介

1.4 工作任务与论文结构

第2章 OFDM水声通信系统实现方案

2.1 OFDM水声通信系统方案

2.1.1 多载波水声通信系统简介

2.1.2 系统方案

2.2 OFDM信道估计与均衡技术

2.2.1 信道估计与均衡技术简介

2.2.2 基于导频的信道估计

2.3 多普勒估计与补偿技术

2.3.1 多普勒补偿技术简介

2.3.2 多普勒频移对OFDM系统的性能影响

2.3.3 硬件变采样的实现方法

2.4 系统性能仿真

2.5 本章小结

第3章 数字信号处理板硬件调试

3.1 TMS320C6455DSP的外设与内核

3.1.1 TMS320C6455外设

3.1.2 C64x+DSP内核

3.2 DSP的配置

3.2.1 外设状态寄存器的初始化

3.2.2 EMIFA总线接口电路

3.2.3 GPIO中断管脚

3.3 FPGA逻辑控制

3.3.1 数据采集模块

3.3.2 DDS控制

3.3.3 DA控制

3.4 网络通信

3.4.1 网络芯片W5100及协议

3.4.2 网络通信实现方法

3.4.3 网络通信性能测试

3.5 本章小结

第4章 数字信号处理板软件开发

4.1 实时操作系统DSP/BIOS

4.2 软件设计

4.2.1 DSP实时信号处理流程

4.2.2 信道均衡模块

4.2.3 多普勒补偿模块

4.2.4 DSP/BIOS线程处理及内核使用

4.2.5 数据传输及中断处理

4.2.6 数据存储结构设计

4.2.7 DSP存储器资源分配

4.2.8 实时性分析

4.3 系统功能验证

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录