基于感应耦合传输技术的信道分析和实现

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海洋是国家未来发展的重要战略空间和后备资源宝库,对保卫国土安全、缓解资源压力和解决环境制约、调节全球气候起着至关重要的作用。近十几年来,海洋环境信息的采集对于中国军事和民用领域方面的各方面发展有着重要的影响。  水下感应耦合传输系统,是获取和传输海洋环境信息的重要剖面测量设备,其适用于浮标、潜标、钻井平台、大型海洋作业船等海洋监测平台以及海洋工事装备配套观测使用。感应耦合传输技术采用电磁感应原理实现无接触水下信号传输,适宜于深海环境下数据传输的特点,是海洋环境信息采集和传输研究中一个新的发展方向,得到了国际上海洋技术研究领域的重视。但受复杂的海洋环境、硬件成本、传输深度等因素的制约,感应耦合传输信道在实际水下传输过程中信号传输速度慢,又因为信号的幅值衰减和相位偏移等原因,会导致输出信号产生严重失真,降低信号传输的稳定性。  本研究是针对目前实际应用在海洋监测中感应耦合数据传输系统传输速度慢的关键问题和提高传输可靠性的需求,对信道进行分析与研究。首先根据电缆、传输磁环、传输水体介质组成的整条传输链路,建立传输信道物理模型。根据模型确定信号特征参量,对确定信号特征量的信道模型进行信道仿真。分析信道和噪声对传输信号频率、相位的影响,分析信号时延、衰减、失真等情况,揭示耦合信道结构和工作方式影响信号高速可靠性传输的关键原因。利用虚拟仪器仿真调幅、调频、调相的调制解调编码技术,确定单载波方式下信号传输特性。通过比较误码率的方式具体确定适合感应耦合传输信道的调制解调方式,使系统具有更强的抗干扰能力,更高的传输效率。最后将最优的调制解调算法形成Verilog HDL语言并移植到FPGA硬件平台上。搭建检验测试平台,验证最优算法。  本文基于LabVIEW建立的信道分析平台模型还能应用于其他物理信道和模拟信道,对信道的分析研究具有重要的理论指导意义。
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