[发明专利]水声通信处理平台

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种用于实时水声通信的新型处理平台结构。

(二)背景技术

水声通信是利用水声信道进行数据或控制信息的传输。水声通信的历史可以追溯到1914年，水声电报系统研制成功，可以看作是水下无线通信的雏形。真正有可靠性保证的水声模拟通信系统出现在二战之后，系统采用了调制技术，用于潜艇间的通信。1945年，美国研制出第一套运行良好的水下电话系统，用于潜艇间的通信。但是该时期的水声通信系统结构性能较低，通信技术不完善，作用距离短，远远不能满足实时水声通信的要求。在近20年间，随着其它通信领域的飞速发展，水声通信技术取得了长足的进步。各种通信技术，如扩频技术、相位相干检测、自适应均衡技术、OFDM技术等都在水声通信系统中得到了广泛的应用。例如美国西北大学和WHOI海洋研究所联合研制了一种采用绝对相位相干调制QPSK的系统。英国Birmingham大学提出的方法是使用长发射阵，激励单条传播路径，同时使用接收阵来抵消剩余的码间干扰。中科院声学所研制出采用QPSK调制和DFE的样机，样机中还采用空间分集和纠错编码，该样机已经进行了湖试。但是这些技术大多都停留在仿真试验阶段，而且所采用的水声通信技术比较落后，通信系统功能结构简单，对目前实时高速水声通信的要求来说，远远不够。2004年美国WHOI海洋研究所成功研制一种用于多平台的水声通信和导航系统，这是一个密集的、低电压、微型水声通信调制解调器和导航系统。它由模拟输入输出、通信和导航软件系统、串行通信端口、A/D精度12Bit、浮点C6713处理芯片等组成，采用FH-FSK调制方式，这是目前水声通信系统中比较完整的水下调制解调器。

虽然近年来水声通信技术有了很快的进步，但是总的针对目前水声通信系统来说，还存在几个明显的不足：首先目前的水声通信技术国内国外成型的系统不多，并且所使用的水声通信调制解调技术都比较落后，更谈不上把水声通信技术很好的实际应用了；其次目前出现的水声通信系统主要完成水下简单通信任务，模数采样精度低，使用低速率的串口通信，不适合实时、高速水声通信；再次针对目前新的水声通信技术面临的运算量大、实时性强、高速度等要求，现在的水声通信机系统处理能力大多远远不能满足需求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以方便的用于水下通信机和水下通信网等水下通信系统的水声通信处理平台。

本发明的目的是这样实现的：

它包括现场可编程逻辑器件FPGA2，处理板前端模数转换电路1通过一组数据总线以并行接口方式和FPGA2的通用I/O口相连，处理板前端D/A8数模转换芯片通过并行数据线和FPGA2的通用I/O口连接，DSP3通过片内外设EMIFA接口的数据总线和FPGA2相连，EMIFA接口的片选、读写控制线、部分地址线都和FPGA2的通用I/O相连，128M的两片DDR213外部动态存储器(SDRAM)通过数据总线和DSP3片上DDR2专用控制接口相连，网络传输模块4的数据总线以及地址线和DSP3的EMIFA接口互联，片选、读写控制信号和FPGA2的通用I/O管脚相连，DSP3通过FPGA2控制网络的传输，串行通信电路6和DSP3的MCBSP接口互联。

本发明还可以包括：

1、DSP3的外部包括：调试接口JTAG11，通过DSP3的DDR2专用数据总线连接的两片DDR213外部动态存储器、它和DSP3专用DDR2存储器控制接口相连，用于自引导启动的通过DSP3的数据总线连接的外部只读存储器10，用于与网络传输模块接口的接口程序14和用于与串行通信接口的接口程序12。

2、所述处理板前端模数转换电路1由三路A/D8通过并行数据线和锁存器9互联，它们以一组总线和FPGA2的通用I/O口相连。

3、所述的FPGA2内部和外部包括：模数采集电路的控制逻辑17，数模转换电路的控制逻辑18，网络传输的控制逻辑16，以及用于引导FPGA2片内程序的配置芯片5。

4、所述网络传输模块主要组成包括与DSP3主处理芯片的接口程序14负责数据读写，DSP3的EMIF接口和芯片的MCU接口19硬件上互联，通过TCP/IP协议核20实现网络传输协议，片内16KByte存储器21是TCP/IP缓存，硬件协议栈片上的以太网接口22和外部以太网通信端口23完成硬件连接和本地网络传输。