论文部分内容阅读
水文测报为大江大河防洪和水资源管理提供了可靠的信息保障,近年来,水文系统不断进行技术改革,水文测报手段和技术有了较大发展。为解决长江水文上游局科研室开发的“水文水情采样器”产品抗干扰能力差的问题,本文围绕水文缆道深水通信系统抗干扰方案展开,主要研究了针对间断有线通信的半双工通信、发射数据帧设计、自动增益控制、码元同步,数据解扩等内容,给出了相应算法,提出了采用多进制扩频系统的解决方案,设计了水文缆道深水通信系统的整体方案,并成功通过了软件仿真、硬件测试和水文站实地测试。本文分析了抗干扰的理论,简述了几种抗干扰技术,详细讨论了直接序列扩频通信的特点和基本原理,以及扩频系统的主要性能指标。对扩频系统中的数字匹配滤波器和多进制扩频解扩的原理和技术作了阐述,为系统的设计提供了理论依据。针对间断通信设计了导频序列,方便进行自动增益控制和实现快速同步,一次发送的一帧数据是由AGC训练序列、同步扩频PN码序列和信息扩频序列这三种不同序列组合而成,分别用于自动增益控制、同步定时和信息的扩频与解扩。设计了快速稳定的自动增益控制方案,将信号幅值稳定在一定范围之内。采用了匹配滤波器法设计了伪码快捕的方案,与传统的滑动相关法伪码捕获方案相比,在很大程度上缩短了捕获时间,满足了系统快速同步定时的需要。当定时使能信号输出之后,立即对信息扩频序列进行解扩,采用积分-清除相关电路的串并混合搜索策略设计了数据解扩方案,同时对16组本地扩频PN码进行搜索,找到与接收到的信号中的信息扩频PN码相位一致的那一组本地扩频PN码,通过这一组PN码的初始相位解扩出原始信息。设计了实现半双工通信的方案,使岸上主机与水下从机能在发送状态与接收状态之间合理的转换,为系统能够正常的通信提供了必要条件。利用Verilog HDL语言在FPGA上实现了硬件编程,通过时序仿真对水文缆道深水通信系统方案的各个模块的功能进行了仿真和分析并通过QuartusⅡ的在线调试工具SignalTapⅡ Logic Analyzer在硬件平台上对系统方案的整体性能进行了测试,最后在水文站进行了实地测试,其结果证实了方案的正确性。