[发明专利]一种基于OFDM编码的水声通信电路

摘要

本发明公开了一种基于OFDM编码的水声通信电路，将编码映射、串/并转换后的数据看作时域信号的频域，然后在该数据的前后进行补零操作、IFFT、再取其实部，添加循环前缀、并/串转换、D/A转换、调理、功率放大以及换能转换为声信号发送到水中。对于接收，则将经过FFT变换即OFDM解调的数据，提取相应位置数据乘以2，得到原复数序列，将得到的原复数序列进行并/串转换、逆映射、解交织以及信道解码，得到接收端发送的水下传感器获取的数据。这样，避免了水声信道的干扰，从而降低水声通信的误码率，提高水下数据的传输质量。

主权项

1.一种基于OFDM编码的水声通信电路，其特征在于：在发送端，包括微控制器、寄存器以及第一FPGA、D/A转换器、第一低通滤波器和功率放大器，海上石油钻井平台中的水下传感器(信息源)将获取的数据发送至微控制器，微控制器将接收到的数据缓存在寄存器中，待完成数据接收后，将数据传入第一FPGA中进入数据发送阶段：首先将串行的接收数据进行卷积编码，然后将编码后的数据进行交织处理，交织后的数据进行编码映射，编码映射之后的数据进行串/并转换以及频域补零操作，然后进行IFFT变换，IFFT变换后的数据首先取其实部，然后对取到的实部信号添加循环前缀完成OFDM调制，最后将经OFDM调制后的信号进行并/串转换成为串行发射信号流，并发送给D/A转换器；D/A转换器将数字信号的发射信号流转化为模拟信号，经第一低通滤波器调理后通过功率放大器放大，由水声换能器将模拟电信号转化为声信号，向水中发射，从而完成OFDM的发射过程；在接收端，包括前置放大器、第二低通滤波器、A/D转换器、第二FPGA以及存储器，发送端发射出的声信号经水声信道由接收端水声换能器捕获，前置放大器对接收端水声换能器捕获的信号进行前置放大，然后经过第二低通滤波进行信号调理，A/D转换器进行A/D转换；A/D转换后的数据送入第二FPGA中，首先进行端点检测和时域同步，确定信号的起始位置，其中，端点检测采用滑动移窗的方式，时频同步采用CAZAC序列，当判定同步到来即信号的起始位置时，产生外部中断通知微处理器产生控制信号对数据信号进行解调：同步后面的数据信号进行串/并转换，去循环前缀，经FFT变换后，完成OFDM解调得到解调后数据，然后取OFDM解调后数据中相应位置数据并乘以2，得到原复数序列，将得到的原复数序列进行并/串转换、逆映射、解交织以及信道解码，得到发送端水下传感器获取的数据，最后微处理器将该数据记录在存储器中，根据需要输出到PC端。