基于OFDM的海洋用感应耦合链通信系统FPGA设计与实现

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海洋用感应耦合链通信技术是伴随着海洋监测技术的发展,在传统监测技术的基础上发展起来的新型海洋监测技术。现阶段,随着深海观测领域的拓展,对该技术传输距离和传输速率的提升已成当前迫切所需。海洋用感应耦合链是基于电磁感应原理来实现非接触型锚系链数据通信,其中开放海水组成的数据传输信道为通信的关键,电信号在无限大的海水空间内传输存在多径延时效应,因此如何解决多径干扰,提高感应耦合链数据传输速率和可靠性具有重要的研究意义。本文首先拟根据课题组采取仿真方法建立的多径信道数学模型,设计了基于FPGA的多径信道模拟器,实现了对信道模型的硬件模拟。然后针对感应耦合链信道特点,提出了一套基于正交频分复用(OFDM)技术的通信收发系统FPGA算法架构,并根据功能需求依据自上而下的设计思想进行模块划分,采用Verilog硬件描述语言对划分的模块进行功能实现,并采用第三方仿真软件ModelSim进行仿真,而且为了保证关键模块设计的正确性,在仿真过程中使用MATLAB软件与QuartusⅡ软件进行数据交换,由MATLAB提供测试数据并读取仿真结果进行处理分析。其次将实现好的模块进行顶层例化,实现OFDM收发系统,并对系统进行仿真测试验证系统功能。最后将OFDM收发系统和多径模拟器的工程项目下载到Altera公司的FPGA开发板中,搭建了硬件系统平台,在此基础上对系统进行了在不同的CP长度与信道最大延时情况下的测试,验证了CP长度与最大延时的关系。针对实验室感应耦合链信道最大延时确定了合适的CP长度,并在不同的信噪比下进行了误码率分析。本文为研究感应耦合链多径延时效应提供了实验室测试平台,为提高该信道的传输性能提供了新的思路。
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