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基于OFDM技术的矿井通信基带调制系统的设计

作　者: 沈磊
导　师: 姚善化
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 矿井通信正交频分复用多径衰落 Matlab DSP
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
引　用: 2次
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内容摘要

我国煤炭资源丰富,分布广泛,因其价格低廉,在工业生产和日常生活得到了广泛应用,使我国一跃成为是世界上最大的消费和生产国。如今随着经济的快速发展,各行各业对煤炭需求量不断加大,煤炭行业在国民经济中所处的地位日趋凸显。而煤矿井下生产危险性很大,经常能听到关于煤炭生产事故的种种报道,使得社会各界对煤炭行业十分关注,这就要求对煤炭井下生产进行实时定位和状态监测。无线通信技术是不可或缺的,特别是近几年来生产管理和信息技术的不断发展,加上矿井无线通信对带宽、智能信息等的需求越来越多,使得无线通信技术在矿井通信领域中应用的前景越来越好。本文介绍了煤矿井下复杂的通信环境,以及电磁波在矿井中的传播特性,分析了造成电磁波传播衰落的因素,阐明了矿井无线通信中最主要的是多径衰落问题,并分析了多径衰落的成因及造成的不良影响,简单地介绍了矿井抗多径衰落技术的现状,提出了基于OFDM技术的矿井通信基带调制系统的设计。通过OFDM特有的抗多径衰落性能来解决矿井无线通信中严重多径衰落问题,提高系统性能。结合文中提出的设计系统,介绍了系统仿真性能指标,理论上分析了几种调制方式下的频带利用率及误码率特性。然后,通过Matlab软件对矿井环境参数进行设置和仿真,采用QPSK对数据进行调制解调,通过对不同条件下多径衰落误码性能分析,得出误码率曲线,为矿井通信中解决多径衰落问题提供依据。最后,采用DSP技术实现OFDM基带调制系统的设计,并对其外围硬件电路做了详细地分析,提出OFDM系统设计的方案,完成设计任务。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-16
  1.1 研究的背景与意义  12
  1.2 OFDM技术的发展  12-13
  1.3 本文主要的研究内容和章节安排  13-16
2 矿井无线通信技术  16-26
  2.1 矿井无线通信环境分析  16-18
  2.2 巷道中电磁波特性  18-19
  2.3 矿井抗多径衰落现状  19
  2.4 现代矿井无线通信技术  19-26
3 OFDM原理与关键技术  26-46
  3.1 OFDM基本原理  26-35
    3.1.1 串并转换  28-29
    3.1.2 子载波调制  29-31
    3.1.3 离散傅里叶变换(DFT)  31-32
    3.1.4 保护间隔、循环前缀  32-35
  3.2 OFDM关键技术  35-46
    3.2.1 信号同步  35-38
    3.2.2 频偏估计  38-40
    3.2.3 信道估计  40-42
    3.2.4 信道编码和交织  42-43
    3.2.5 降低峰均比  43-44
    3.2.6 调制解调  44-46
4 OFDM系统性能仿真  46-58
  4.1 仿真性能指标  46-48
    4.1.1 频带利用率  46
    4.1.2 误比特率  46-48
  4.2 系统性能仿真  48-52
    4.2.1 系统仿真流程  50-51
    4.2.2 循环前缀长度选择  51-52
    4.2.3 仿真参数设置  52
  4.3 仿真结果分析  52-58
5 OFDM系统的DSP实现  58-70
  5.1 TMS320C6416的基本结构  58-61
  5.2 OFDM系统实现方案  61-70
    5.2.1 TMS320C6416的串行口  62-65
    5.2.2 模数转换器ADS7818  65-66
    5.2.3 数模转换器TLV5636  66-67
    5.2.4 复杂可编程逻辑器件(CPLD)  67-70
6 结论  70-72
  6.1 结论  70
  6.2 展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
作者简介及读研期间主要科研成果  77

基于OFDM技术的矿井通信基带调制系统的设计

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