地下无线低比特率语音通信机的研制

摘要

地下无线通信对于矿井事故救助有着重要的意义.该文的研究背景是科技部下达、陕西煤炭科学院委托的高技术产品开发项目,其目标是在已有的地下岩层无线单边带语音通信机的基础上,采用先进的数字通信技术研制新一代通信机,改进通信效果,增加通信距离.作者的主要任务是极低比特率数字语音通信机中的基带信号处理和数字调制解调部分的方案研究和软硬件开发.首先,作者深入研究了地下岩层通信信道的特点,提出采用电流场模型描述地下信道的传输特性的思想,并利用数学模型的类似性将恒定电流场类比为静电场,通过静电场耦极子模型导出了地下信道中信号衰减特性的表达式.这个表达式理论依据可靠,对于分析影响通信距离的因素和估计通信距离值有重要指导意义.然后,作者对现有语音压缩处理技术进行了研究、比较,最后采用专用芯片ASC101A完成了1.5Kbps的语音压缩,并做成语音压缩/解压及其接口电路板.在对数字调制解调技术特别是软扩频、BASK-OFDM,BPSK-OFDM进行充分仿真、比较的基础上,采用DSP技术成功地实现了数字语音信号的BASK-OFDM调制解调,并在降低BASK-OFDM信号峰平比方面提出了新算法,指出下一步工作方向应该为BCH码与OFDM的结合.

目录

文摘

英文文摘

创新性声明及关于论文使用授权的说明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外地下通信的研究状态

1.3本文的主要任务和内容组织

第二章 地下通信信道分析

2.1电流场通信系统的信道模型

2.2地下无线通信的特殊性和要求

2.3地下无线低比特率语音通信机目标

第三章 低比特率声码器的研制

3.1语音压缩编码简介

3.2现有声码器(VOCODER)的比较

3.3 Vocoder的选择

3.4 Vocoder的硬件实现

3.5 3.3V和5V混合电路设计

3.6 PCB布板应注意的问题

第四章 调制解调软件的研制

4.1调制方式的选择

4.1.1选择调制/解调方式的原则

4.1.2传统调制/解调方式的不足

4.2软扩频在地下通信中的应用

4.2.1扩频技术在地下系统的同步、解调、多址原理

4.2.2 CDMA地下系统的中的仿真结果

4.2.3软扩频对抗白噪声的能力的研究

4.2.4软扩频在地下通信中的不足

4.3 OFDM在地下通信系统中的应用

4.3.1 OFDM频谱利用率与FDM频谱利用率比较

4.3.2 ODFM基带通信系统框图

4.3.3 BASK-OFDM与BPSK-OFDM的比较

4.3.4 BASK-OFDM系统调制、解调算法的仿真结果

4.3.5 BASK-OFDM在地下通信中的不足和改进措施

4.3.6 BASK-OFDM信道复用

3.3.7 BASK-OFDM下一步进行的工作

4.4调制解调板硬件及开发工具简介

4.4.1 TMS320C31简介

4.4.2调制解调板硬件简介

4.4.3 CCS For TMS320C3X简介

4.5调制解调软件框图及结构

4.5.1发送部分程序结构

4.5.2接收部分程序结构

第五章 地下低比特数字无线通信机的实现

5.1通信机系统框图

5.2语音压缩板与调制解调板的软硬件接口

5.3通信机的调试和程序优化

5.4两套通信系统连调测试

5.5通信系统的未来应用

结束语

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果

附录A地壳的导电率

附录B BCH系统码编码器