基于ZYNQ水聲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人類科文明的快速發(fā)展，水聲通信是通信領(lǐng)域里的一個(gè)重要分支，占地球表面積近3/4的浩瀚水域已成為信息領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，水聲通信的發(fā)展對(duì)海洋資源的探索和國防安全具有十分重要的意義。然而，水聲信道是時(shí)變、頻變、空變的復(fù)雜信道，多途效應(yīng)強(qiáng)、傳輸時(shí)延長，多普勒效應(yīng)明顯，因此需要一個(gè)可靠的、高速的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
　　本文采用啁啾載波循環(huán)移位（Chirp-Cyclic Shift Keying，Chirp-CSK）的通信方式。在發(fā)送端

2、，將Chirp信號(hào)作為載波信號(hào)，獲得擴(kuò)頻增益，來提高系統(tǒng)抗干擾、抗多徑能力。對(duì)Chirp載波信號(hào)進(jìn)行循環(huán)移位，通過移位的長度來攜帶數(shù)據(jù)比特信息，提高系統(tǒng)的通信速率。在接收端，將接收信號(hào)進(jìn)行匹配濾波，通過各個(gè)匹配濾波器輸出的峰值的相對(duì)位置進(jìn)行解調(diào)原始數(shù)據(jù)信息。
　　論文的主要工作是以Xilinx公司推出的ZYNQ全可編程器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)Chirp-CSK水聲通信系統(tǒng)。它采用的是ARM+FPGA的架構(gòu)，擁有很強(qiáng)的靈活性和配置能力，既能使用

3、FPGA進(jìn)行高速算法庫的開發(fā)，也能使用ARM進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。本設(shè)計(jì)中的硬件部分包含了發(fā)送端的功率放火器的設(shè)計(jì)，接收端前級(jí)放大、帶通濾波、程控增益組成的前級(jí)調(diào)整電路，以及使用FPGA配置XFIFO，它將作為AD/DA的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來使用。軟件設(shè)計(jì)部分包括，XFIFO的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，DMA的驅(qū)動(dòng)配置，使用ARM進(jìn)行多線程編程，以及與PC機(jī)程序的網(wǎng)絡(luò)通信。PC機(jī)上使用Qt軟件編寫發(fā)送端和接收端的程序，來進(jìn)行輸入Chirp-CSK制式參數(shù)、發(fā)送數(shù)