- 相關(guān)推薦
水下無線激光語音通信探究論文
1控制模塊
本系統(tǒng)的控制模塊選用Altera公司的CycloneII系列FPGA，該系列FPGA是Altera公司推出的低成本FPGA，其在保證成本優(yōu)勢的前提下提供了很高的集成度和性能。選用FPGA進(jìn)行控制模塊的設(shè)計具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，可靠性高，功耗低等優(yōu)點，并且由于FPGA具有可編程性，使得系統(tǒng)配置更加靈活，方便以后的系統(tǒng)升級，降低系統(tǒng)升級的成本。該控制模塊主要是完成為AMBE—2000提供正常工作所需要的各種時序信號以及對輸入輸出語音數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、去系統(tǒng)幀頭、加系統(tǒng)幀頭等工作。故可將控制模塊分為三個主要子模塊：時序產(chǎn)生子模塊，數(shù)據(jù)發(fā)送子模塊和數(shù)據(jù)接收子模塊。時序產(chǎn)生子模塊主要是通過使用VHDL語言進(jìn)行編程得到分頻器，將晶振的固有頻率通過分頻器變換為AMBE—2000所需要的頻率。數(shù)據(jù)接收和發(fā)送子模塊則主要采用FIFO進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存。并通過編寫接收和發(fā)送有限狀態(tài)機來對FIFO進(jìn)行相應(yīng)控制，完成對語音數(shù)據(jù)流的接收發(fā)送及處理等任務(wù)�？刂颇K的時序仿真圖如下圖3。
2調(diào)制及信號處理模塊
高效、可靠、抗干擾能力強的調(diào)制技術(shù)是高傳輸率、低誤碼率通信的保證，對提高系統(tǒng)性能的發(fā)揮有著重要的作用。本系統(tǒng)所采用的激光器為半導(dǎo)體藍(lán)光激光器，選用的調(diào)制模塊為實驗室已有的調(diào)制電路。該電路所采用的調(diào)制方式為結(jié)構(gòu)簡單的內(nèi)調(diào)制方式，通過對光信號強度的直接調(diào)制，將語音信號加載到藍(lán)光激光上。此調(diào)制模塊結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。本系統(tǒng)所用的信號處理模塊電路原理圖如下圖4所示。光信號通過光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為微弱的電信號。電信號輸入至第一級低噪聲放大電路，在設(shè)計該級放大電路時，考慮到所采用光電轉(zhuǎn)換器在50Ω負(fù)載電阻下頻率響應(yīng)最好，故該放大電路采用由低噪聲運算放大器構(gòu)成的反相比例放大電路，這樣設(shè)計既能使光電轉(zhuǎn)換器工作在頻率響應(yīng)最好的狀態(tài)，又能滿足適當(dāng)?shù)那凹壏糯�。第二級為一個二階的低通濾波器，濾除高頻噪聲。第三級為反向比例放大電路構(gòu)成的主放大電路，該電路使信號放大到滿足整流電路能夠響應(yīng)的電壓值。最后一級為一個電壓比較器構(gòu)成的整流電路，該整流電路是模擬電路與數(shù)字電路的接口。
3實驗結(jié)果
為了驗證本系統(tǒng)的性能，在實驗室中通過裝滿海水的長約1m的水槽模擬海水信道進(jìn)行實驗，實驗裝置示意圖如下圖5所示。圖5實驗裝置示意圖實驗結(jié)果如圖6所示。圖6—1為5個數(shù)字語音信號數(shù)據(jù)幀整體對比圖。藍(lán)色為原始數(shù)字語音信號，黃色為經(jīng)過信道傳輸以及信號處理模塊處理后的數(shù)字語音信號。圖6—2為單個數(shù)字語音信號數(shù)據(jù)幀對比圖。圖6—3則為數(shù)字語音信號數(shù)據(jù)幀幀頭的對比圖。由以上三圖可以看出，經(jīng)傳輸和處理后的信號與原始信號基本一致。圖6—4為原始模擬語音信號與經(jīng)過傳輸以及語音通信系統(tǒng)還原后的模擬語音信號的對比圖，由圖中可以看出，兩個信號雖然存在一些延時，信號幅值也不同但信號的包絡(luò)基本相似。在實驗時，通過揚聲器，也能聽到清晰同步的語音。
4結(jié)論
設(shè)計了一款基于FPGA的水下無線激光語音通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，功耗低，借助于FPGA的可編程性以及AMBE—2000的語音速率和前向糾錯數(shù)據(jù)速率選擇靈活的特點，使得該系統(tǒng)升級方便。光學(xué)對準(zhǔn)模塊是提高系統(tǒng)光功率利用率的重要光學(xué)手段，本文側(cè)重于該系統(tǒng)的電路部分，故不對光學(xué)對準(zhǔn)模塊做過多介紹。系統(tǒng)驗證實驗是在較為理想的實驗室環(huán)境下進(jìn)行的，對于在真實海水信道下的實際效果，還需進(jìn)一步的實際測量。
【水下無線激光語音通信探究論文】相關(guān)文章：
無線通信系統(tǒng)在鐵路通信的應(yīng)用論文05-02
無線通信技術(shù)研究的論文05-02
射頻裝置對無線通信的影響論文05-02
艦載無線激光通信系統(tǒng)中的跟蹤技術(shù)研究05-01